МПС РФ
Російський Державний Відкритий Технічний Університет Шляхів Сполучення
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з предмету «Організація ЕОМ, комплексів і систем»
Викладач:д-р техн. наук,проф. Саммі Г.В.
Студент:
Єгоров А.К.
Шифр: 98п/ВІСЖ-5967
Москва - 2002
ЗМІСТ
стор
1. Завдання на проектування 3
2. Виклад теоретичних питань 4
2.1. Пристрої введення зображення 4
2.2. Вимоги до ПК 5
2.3. Пристрої виведення зображення 6
3. Опис прийнятих рішень з обгрунтуванням 7
3.1. Вибір обладнання та конфігурації АРМ 7
3.2. Вибір програмного забезпечення 12
3.3. Встановлення і налагодження АРМ 14
1. Завдання на проектування
Розробити автоматизоване робоче місце (АРМ) для роботи звідеозображенням і його звуковим супроводом на основі персональногокомп'ютера (ПК) для дому. Дане АРМ повинна забезпечувати введеннявідеозображення і його звукового супроводу в ПК, їх обробку,редагування, виведення на зовнішній пристрій (відеомагнітофон), а такожзбереження отриманих результатів на зовнішній носій інформації (CD-R/CD-
RW диск).
2. Виклад теоретичних питань
Не секрет, що комп'ютерна техніка у нашому сучасному світінадає широкі можливості за рішенням як локальних, так іглобальних завдань. Оскільки в поставленому завданні потрібно розробитивідео студію, розглянемо деякі специфічні питання, пов'язані зданими АРМ.
2.1. Пристрої введення зображення
Перш за все, визначимо необхідне устаткування для вирішення завдань,пов'язаних з введенням відеозображення в ПК. Для цих цілей використовуютьсяцифрові й аналогові відеокамери, відеомагнітофони та відеоплеєри.
Цифрові відеокамери володіють невеликими габаритами, високою якістюзапису зображення, крім звичайного відео та аудіо виходу мають цифровийпорт через який стикуються з іншими пристроями. Через цей порт вонитакож можуть отримувати команди управління, що істотно полегшує роботупри монтажі відео на ПК. Поряд з цими перевагами є одиністотний недолік у АРМ з таким способом роботи з зображеннями.
Оскільки зображення в ПК передається відразу в цифровому вигляді, то процесзапису готового результату після обробки на АРМ буде виглядати так:комп'ютер - цифрова відеокамера - аналоговий пристрій (відеомагнітофон),що неминуче призведе до більшої втрати якості, ніж запис відразу нааналоговий пристрій.
Аналогові відеокамери мають ті ж можливості, що і цифровімоделі, однак не мають порту управління. Деякі моделі (наприклад,
Panasonic серії M-ХХХХ) можуть проводити зйомку відразу на касету формату
VHS і подальша перезапис з відеокамери на відеомагнітофон, в цьомувипадку, не потрібно.
Відеомагнітофони крім стандартних функцій відтворення/записузображення мають додаткові можливості (програмувальна запис потаймеру, години і т.д.). Як правило, якість картинки у них набагато краще,ніж у відеоплеєрів в силу того, що відео головок в відеомагнітофонахбільше від 4-х і вище. Відеоплеєр містить їх, як правило, тільки 2 і дужерідко 4.
Для введення і виведення аналогового відеосигналу в ПК необхідновикористовувати додатковий пристрій (блок) встановлюється всерединукомп'ютера. Це пристрій повинен мати підтримку апаратного стискувідеозображення і високоякісний захоплення картинки, а також можливістьїї виведення через аналоговий вихід. Вимоги зі стиснення зображеннянеобхідні оскільки, на сьогоднішній день найсучасніші і швидкісніносії інформації великої місткості не володіють швидкістю дозволяєзберігати відеоінформацію без її пакування.
Для роботи з цифровими пристроями необхідний стандартнийуніверсальний порт IEEE 1394. Цей порт розроблений спеціально дляпідключення зовнішніх пристроїв з високою швидкістю передачі даних (до
800Мб/сек). Зовні він дуже схожий на порт USB, однак, все-таки маєдеякі зовнішні конфігураційні відмінності. Повну специфікацію можна знайтив Інтернеті на сайті http://www.1394ta.org.
2.2. Вимоги до ПК
Оскільки одержувані зображення мають великий об'єм (кілька Гб),вимоги до ПК у даному АРМ до оперативної пам'яті та обсягом жорсткого дискаповинні бути великі, а оскільки обробка зображень досить трудомісткийпроцес, то і швидкість центрального процесора має бути теж чималою.
Не менш важливим є використання сучасних блоків і вузлів ПК звбудованими в них передовими технологіями, такими як шина IDE ATA 133, ОЗУтипу DDRAM 266MHz або RIMM і т.д. Це забезпечить максимально можливушвидкість і продуктивність АМР.
Особливу увагу слід звернути на такі параметри як швидкістьзапису/читання, а також доступу до даних жорсткого диска і лінійністьтимчасових характеристик по всій його поверхні. У даному випадку ціпараметри відіграють величезну роль і впливають на кінцевий підсумок. Як показуєпрактика і багаторічний досвід фахівців всього світу найкращих результатівможна досягти встановивши в ПК два жорсткі диски і налаштовано системутаким чином, щоб операційна система була встановлена на один жорсткийдиск, а оцифровка відео зображення проводилася на інший.
При виборі кінцевої конфігурації ПК і його подальшої експлуатаціїслід пам'ятати, що на стійкість роботи системи впливають такі параметри,як гарне охолодження пристроїв і блоків ПК, своєчасне і регулярне їхтехнічне обслуговування (видалення пилу, мастила вентиляторів охолодження іт.д.) і багато чого іншого. Оскільки АРМ буде працювати тривалий часбез перерви (при створенні відео файлів) необхідно передбачити системуавтономного живлення ПК - блок безперебійного живлення UPS (universal powersupply). Він запобіжить втрату даних при раптових скачках напругимережі живлення, забезпечить можливість зберегти проміжні результати надиск і коректно вимкнути комп'ютер у разі раптового відключення мережізмінного струму. Тим самим ми захистимо чутливі блоки АРМ відперевантажень по харчуванню та забезпечимо більш тривалий термін його експлуатації.
Варто відзначити також, що робота з зображеннями вимагає гарного іякісного виведення інформації на екран монітора, а також підтримкивеликої роздільної здатності, як самого монітора, так і відео картисистемного блоку. Як правило, під час роботи з відео файлами використовуютьдозволу 1280х1024 або 1600х1200 пікселів. Для того, щоб можна булопрацювати досить довго на АРМ і не відчувати стомлення очей необхідновибирати монітор з частотою регенерації екрану не нижче 75 Гц (вертикальнарозгортка).
Відео карта повинна містити не менше 64Mb внутрішньої пам'яті і матигарна якість (чіткість) зображення на великих дозволах. На жальбільшість відео карт представлених на українському комп'ютерному ринку неволодіють цією властивістю. У результаті ці карти хоча й працюють нароздільній здатності до 1900х1600 пікселів, але зображення не має чіткості. Особливоце помітно на тонких лініях при контрастному зображенні (чорна лінія набілому тлі). Також є відтінений слід праворуч від ліній і букв, якийвідстає від основного зображення на 1-2 мм. Цією властивістю володіють відеокарти маловідомих виробників китайського виробництва в силу того, щособівартість виробництва, а отже, і кінцева роздрібна ціна їхне висока. За цим вибір необхідно проводити серед відомих фірм такихяк ASUStek, Gigabyte і т.д.
Звукова карта повинна теж відповідати певним технічнимвимогам. Чималу роль грає її власний шум, чутливість імаксимальна частота дискретизації при оцифрування звуку. Прості й дешевізвукові карти, такі як ESS 1868/1869/1938, Yamaha 724, VIA AC97 і навіть
Intel, а також інтегровані на материнську плату тут явно не підходять,тому що всі перераховані карти і багато інших не володіють якіснимихарактеристиками зазначеними вище. Максимальна частота дискретизації такихкарт становить 44100 Гц, що для створення файлів формату MPEG 2 (DVD) хочаі прийнятно, однак не максимально припустима. Цей формат припускає пакуваннязвуку з частотою дискретизації до 48000 Гц. Внутрішній шум таких карток теждуже високий, що неминуче позначиться на якості звукового супроводу інакладе певні обмеження при роботі з ним.
3. Опис прийнятих рішень з обгрунтуванням
3.1. Вибір обладнання та конфігурації АРМ
Отже, ми підійшли до найголовнішого - вибору кінцевого обладнання длястворення домашньої відео студії.
Почнемо з пристроїв введення/виводу зображення та їх підключення до ПК. Дляпідключення цифрової камери нам буде потрібно додатковий універсальнийпорт IEEE1394. Для цього можна використовувати звукову карту Audigy фірми
Creative. Ця карта має вбудований порт IEEE1394, а оскільки ПКпризначений для домашнього використання, то й сама карта послужитькористувачеві як гарний і якісний пристрій введення та виведення звуку.
Технічні характеристики звукової карти Creative Audigy ™ Player:
- 32-бітовий движок ефектів професійної якості;
- підтримка в реальному часі цифрових ефектів, таких якреверберація, накладення голосів, нормалізація звуку, зрушення тональності,спотворення звуку з будь-якого джерела;
- 32-х бітне цифрове мікшування звуку з видаленням шуму з сигналу;
- аналого-цифрового і цифро-аналоговий перетворювач з частотоюдискретизації 48 кГц;
- функція "автоочистки" видаляє шум і тріск, що виникають привідтворенні вінілових платівок і магнітних касет;
- високошвидкісне з'єднання з IEEE1394 сумісними пристроями зшвидкістю до 400Мб/сек.;
- реалістичний табличний синтез;
- необмежені розміри семпли, завантаження в хост-пам'ять дляпрофесійного відтворення музики (обмежені лише об'ємом системноїпам'яті);
- відношення сигнал/шум = 104дБ (А-зважене);
- перехресні перешкоди (лівий/правий і назад) =-100дБ;
- загальне гармонійне спотворення + шум 1кГц (А-зважений) = 0.004%.
Системні вимоги звукової карти:
- процесор Intel ® Pentium ® 266МГц, AMD ® K6 300МГц або вище ;
- материнська плата Intel ®, AMD або 100% сумісна;
- 64 МБ оперативної пам'яті (рекомендується 128 МБ);
- 600 МБ вільного дискового простору ;
- Windows ® 98SE, Windows ® 2000 або Windows ® Millennium Edition;
- вільний PCI 2.1 сумісний слот половинній довжини;
- вільний сусідній слот для плати джойстика/MIDI;
- CD-ROM привід для інсталяції програмного забезпечення.
Для роботи з аналоговим відео зображенням потрібно пристрій,володіє не тільки АЦП і ЦАП для перетворення відео сигналу, але йпроцесором його апаратної пакування в реальному режимі часу. Такимивластивостями володіє відео бластер фірми Pinnacle Systems Gmbh. MiroVideo
Studio DC 10 plus.
Технічні характеристики MiroVideo Studio DC 10 Plus:
- частота кадрів при відео захоплення: до 25 (PAL), до 30 (NTSC);
- дозвіл відео захоплення і відтворення до 768х576 YUV
4:2:2;
- швидкість передачі даних до 6Mb/сек.;
- компресія Motion-JPEG з вибо-ром стиснення від 3,5:1 до
43:1 при повному разре-шеніі;
- відео входи 1 RCA, 1 S-Video;
- відео виходи 1 RCA, 1 S-Video;
- підтримка відео стандартів PAL, SECAM, NTSC;
- апаратний стандарт підключення Plug and Play 32-bit PCI
Мінімальні системні вимоги: < p> - процесор Pentium II ™ сумісний 350MHz або швидше;
- вільний PCI слот стандарту V2.1 або вище;
- 64Mb ОЗУ (рекомендується 128Mb); < p> - відео карта з підтримкою дозволу 800х600х16 біт (3D-акселераторрекомендується);
- DirectX8.0 сумісні відео та аудіо карти;
- 300Mb для встановлення програмного забезпечення;
- миша;
- CD-ROM привід;
- Windows ® 98, Windows ® Millennium Edition.
-
Оскільки ми вже перейшли до вибору компонентів ПК розглянемо всюконфігурацію системного блоку докладно.
Конфігурація системного блоку:
Процесор AMD K7-1600 + Athlon XP
Материнська плата Soltek SL-75DRV5
ОЗП DDRAM 512Mb 266Mhz
НЖМД
Системний Maxtor 20Gb IDE
Додатковий Seagate 80Gb Barracuda 4 IDE
НГМД 3,5 "/ 1.44Mb
Відео карта NVidia GeForce 4 MX440 Ti DDR 64Mb
Відео бластер MiroVideo Studio DC 10 plus
CD-ROM Drive NEC CDD-RW 7800 IDE
Звукова карта Creative Audigy ™ Player
Перш за все базова платформа системного блоку обрана на процесорі
К7 фірми Advanced Micro Devices сімейства Athlon з тактовою частотою 1400
MHz. Чому саме AMD? З цілої низки причин. На сьогоднішній день вкомп'ютерної індустрії існують процесори двох фірм-розробниківзаслуговують на особливу увагу це Intel Corp. і Advanced Micro Devices
Inc. (AMD). За швидкісними характеристиками процесори цих фірм практичноне поступаються один одному - близько 5% на користь AMD. Проте в плані ціни різницяміж платформами Intel ® Pentium ® 4 і AMD K7 Athlon з однаковою тактовоючастотою досить «чутлива» для приватного користувача і становитьблизько 15-20% і не на користь Intel.
Материнська плата Soltek SL-75DRV5 має дуже добрішвидкісними характеристиками при не високій вартості. Ця плата використовуєтип пам'яті DDRAM, внутрішня частота шини пам'яті до 300 MHz, вбудованийконтролер IDE шини має два роз'єми для підключення 4-х пристроїв IDE (вцілому) і підтримує стандарт ATA 133, підтримує всісучасні процесори сімейства AMD K7 аж до моделі 2100 +. Такимчином подальшу модернізацію АРМ можна провести шляхом заміни тількицентрального процесора на більш швидкий і сучасний.
Вибір оперативної пам'яті типу DDRAM теж має під собою достатньовагомі підстави - збільшення загальної продуктивності ПК на 13-15% упорівняно з ПК з пам'яттю типу SD-RAM. Що стосується ОЗУ типу RIMM, то вонавикористовується тільки на платформі Intel ® Pentium ® 4 і, як показуєпрактика, не виправдовує сподівань щодо збільшення загальної продуктивності ПК.
У свою чергу це найдорожча на сьогоднішній день пам'ять, а в силу того,що вона не отримала широкого розповсюдження, ціни на неї знизяться ще нескоро.
Оскільки швидкість обміну інформацією з жорстким диском (НЖМД) намдуже важлива, а ціна швидких моделей НЖМД завжди була трохи вищоюінших, виберемо один НЖМД зі швидкістю обертання шпинделя 5400 об./хв.
(Maxtor 20 Gb IDE) як системний (його швидкість не грає особливої ролі), адругий НЖМД зі швидкістю обертання шпинделя 7200 об./хв. (Seagate 80Gb
Barracuda 4 IDE) - для обробки відео зображення.
Вибираючи відео карту необхідно враховувати ту обставину, що роботаз відеоматеріалами буде відбуватися на великих графічних роздільній здатності івисокій глибині кольору. Щоб мати такі можливості необхідно мативеликий обсяг відеопам'яті і швидкісний графічний процесор (особливо врежимі 2D). Оптимальними характеристиками за ціною, швидкості і об'ємувідеопам'яті є відео карти на основі графічного процесора фірми
NVidia GeForce 4 MX440 Ti з типом пам'яті DDRAM і об'ємом 64Mb.
Виробник відео карти не особливо важливий - єдине, на що слідзвернути увагу при виборі конкретної моделі це якісна промальовуванняліній і загальна чіткість зображення по всьому растру екрана монітора навеликих дозволах з великою частотою.
Особливо слід відзначити вибір пристрою запису CD-дисків. Ціни надані пристрої мають досить великий діапазон (від $ 70 до $ 300). Привідносно малою ціною ($ 80) CD-привід NEC CDD-RW 7800 IDE має гарніхарактеристики (запис CD-R 16 швидкостей, запис CD-RW 10 швидкостей, читання
40 швидкостей) і надійність.
Монітор для даної АРМ необхідно вибирати не нижче 17 "оскількиробота буде вестися на великих дозволах. Також необхідно врахувати івеличину точки растру екрану. Чим вона менша, тим чіткіше і якіснішебуде зображення на моніторі. Виходячи з цих міркувань, виберемо моніторфірми NEC з діагоналлю 19 "і величиною точки растру екрана 0,25 моделі
FE950 Plus Flat. Особливістю цієї моделі є хороші частотніхарактеристики регенерації екрана (кадрової розгортки). Так на вирішенні
1280х1024 пікселів максимальна частота кадрової розгортки може становити
85Гц.
Не будемо загострювати на особливу увагу на пристроях управління АРМ --клавіатурі і маніпуляторі «миша», оскільки зручність даних пристроївпідбирається індивідуально. Однак необхідно відзначити, що оптичні табездротові маніпулятори найбільш практичні з точки зору довговічності іобслуговування.
3.2. Вибір програмного забезпечення
Для роботи з відео матеріалами нам буде потрібно наступне програмнезабезпечення:
- Microsoft ® Windows ® Millennium Edition;
- DirectX 8.0;
- Pinnacle Studio 7.0;
- Adobe ® Premiere ® 6.0;
- 3D Studio Max 2.5;
- Nero Burning Room 5.5.6.4 або вище;
- драйвери устаткування. < p> В якості операційної системи (ОС) рекомендується використовувати
Microsoft ® Windows ® Millennium Edition, тому що ця ОС має зручнийінтерфейсом, містить у собі DirectX 7.0, проста в управлінні і т.д.
Мінімальні системні вимоги цієї ОС до ПК:
- Pentium процесор сумісний 150Mhz або вище;
- 32Mb ОЗ?? або вище;
- 320Mb вільного дискового простору або більше;
- CD-ROM або DVD-ROM привід;
- дисковод 3,5 "/ 1.44 Mb;
- Миша Microsoft чи сумісна;
- Відео карта і монітор VGA з підтримкою високої роздільної здатності;
- Звукова карта;
- Колонки або навушники.
Більш докладну інформацію можна знайти в Інтернет на сайтіhttp://www.microsoft.com.
Для створення відеоефектів можна використовувати як програму що входить докомплект до плати відео захвату Pinnacle MiroVideo Studio DC 10 plus, так іпрограму Adobe ® Premiere ® версії 6.0 оскільки вона володіє величезнимиможливостями по роботі з відео файлами.
Системні вимоги, що пред'являються до ПК Adobe ® Premiere ® 6.0:
- процесор Intel ® Pentium ® II 300MHz або швидше;
- Microsoft ® Windows ® 98, Windows 98 Second Edition, Windows 2000,
Windows Millennium Edition, Windows NT ® 4.0 з Service Pack 6 або Windows
XP;
- 64Мб оперативної пам'яті (128Мб рекомендується);
- 85Мб вільного дискового простору для встановлення ПЗ (40Мб длядодатків);
- 256-кольорова відео карта;
- CD-ROM привід.
Більш докладну інформацію можна знайти в Інтернет на сайтіhttp://www.adobe.com.
Для створення відео роликів та мультиплікації використовуємо пакет створення
3D графіки 3D Studio MAX R2. Цей пакет найбільш популярний в усьому світі длястворення мультиплікації і відеоефектів.
Системні вимоги, що пред'являються 3D Studio MAX R2 до ПК:
- Windows ® 2000 (рекомендується), NT або Windows ® 98;
- процесор Intel ® - сумісний з частотою 300 MHz (рекомендованосистема з двома процесорами Pentium © III);
- оперативна пам'ять 128Мб і 300Мб вільного дискового просторудля файлу підкачки;
- відео карта, що підтримує дозвіл 1024х768 і палітру кольорів 16 --bit (підтримуються відео карти з апаратним прискоренням OpenGL і Direct3D);
- CD-ROM привід.
Більш докладну інформацію можна знайти в Інтернет на сайтіhttp://www.softline.ru.
Інші програмні продукти менш вимогливі до конфігурації ПК.
Чому ж ми вибрали ПК з конфігурацією, багаторазово перевищуємінімальні вимоги самих потужних програм, що використовуються нами в АРМ?
Підстав для такого рішення насправді досить багато:
1. Незадовільна продуктивність ПК із слабкішимитехнічними характеристиками;
2. Відсутність на комп'ютерному ринку ПК більш ранніх платформ. Розвитокнауково-технічного прогресу, а як наслідок, швидка зміна поколінь ПКі витіснення більш ранніх платформ сучасними з комп'ютерного ринку.
3.3. Встановлення і налагодження АРМ
Підключення пристроїв не складає особливих труднощів, оскільки коженроз'єм має «захист від дурня», тобто відрізняється кількістю контактів,габаритами або відповідною частиною. Відповідно підключення роз'ємівпроводиться до відповідних відповідним частинам цих роз'ємів.
Особливу увагу слід приділити вимогам техніки безпеки іправилами експлуатації електричних приладів. Зокрема установку АРМслід проводити не менш ніж у 1,5 метрах від опалювальних приладів імереж водопостачання, опалення та каналізації. Роз'єм розетки повиненмістити контакт заземлення. Експлуатація АРМ дозволяється завідносній вологості повітря не більше 80%.
Слід також мати у своєму розпорядженні монітор комп'ютера таким чином, щоб найого кінескоп не потрапляли прямі сонячні промені, оскільки вони згубновпливають на маску кінескопа, на якій завдано люмінофор. Однак,розташування монітора перед вікном теж не бажано, оскільки яскраве світло,що падає з вікна, неминуче буде призводити до швидкого стомлення очейкористувача АРМ, і як наслідок, до погіршення зору.
Конфігурування ПК зводиться до налаштування BIOS, інсталяції ОС тадрайверів обладнання, а також використовуваних програм.
Налаштування BIOS зводиться до підбору параметрів роботи оперативної пам'ятітаким чином, щоб ПК працював максимально швидко і, в той же час,стійко. Необхідно також включити кешування BIOS відео карти ісистемної (материнської) плати в оперативну пам'ять ПК. Більшість BIOSмають вбудовану систему Plug and Play, але її робота часто призводить доконфліктів з ОС де існує своя аналогічна система. Виходячи зміркувань максимальної стійкості роботи ПК, систему Plug and Play BIOSслід відключити. Особливо слід відзначити одну особливість роботименеджерів живлення BIOS (ACPI) і ОС на деяких чіпсети (наприклад, VIA
693A). При одночасній роботі цих двох менеджерів можуть виникатипроблеми при виключенні живлення у ПК (система просто «зависає»).
Нормальною роботи, в цьому випадку, можна домогтися шляхом підбору режимівменеджера живлення BIOS (як правило його відключають повністю). Слід такожперевірити коректну роботу сплячого режиму ОС.
Оскільки нами обрана ОС Microsoft ® Windows Millennium Edition, тонастройка і конфігурація завантажувальних файлів (типу autoexec.bat іconfig.sys) не потрібно з огляду на їх відсутність. Однак для найбільшогошвидкодії системи слід звернути увагу на настройки пристроїв
IDE. Підключення жорстких дисків і CD-ROM/CD-RW/DVD слідвиробляти на різні шини IDE. Цим ми забезпечимо найбільшупродуктивність дискової системи і уникнемо конфлікту на апаратнійрівні між цими пристроями. У властивостях пристроїв IDE необхідновстановити прапорець в опції "DMA" (тобто прямий доступ до пам'яті або Direct
Memory Access).
Таким чином, ми отримали АРМ з гарною продуктивністю, якадозволить використовувати її в домашніх умовах не тільки як відео студію, алеі для інших цілей (розвага, відпочинок, навчання тощо).
