МПС РФ

Российский  Государственный  Открытый Технический  Университет Путей  Сообщения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по  предмету «Организация ЭВМ, комплексов и  систем» 
 
 
 
 
 
 

Преподаватель:

д-р техн. наук,

проф. Самме Г.В. 
 

Студент:

Егоров А.К.

Шифр: 98п/ВИСЖ-5967 
 
 
 
 
 
 

Москва  – 2002

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

                                                                        стр. 

1. Задание на проектирование      3
2. Изложение теоретических вопросов     4

2.1. Устройства  ввода изображения      4

2.2. Требования  к ПК        5

2.3. Устройства  вывода изображения     6

3. Описание принятых решений с обоснованием   7

3.1. Выбор оборудования и конфигурации АРМ   7

3.2. Выбор  программного обеспечения     12

3.3. Установка  и настройка АРМ      14 
 

 

1. Задание на проектирование

      Разработать автоматизированное рабочее место (АРМ) для работы с видеоизображением и его звуковым сопровождением на основе персонального компьютера (ПК) для дома. Данное АРМ должно обеспечивать ввод видеоизображения и его звукового сопровождения в ПК, их обработку, редактирование, вывод на внешнее устройство (видеомагнитофон), а также сохранение полученных результатов на внешний носитель информации (CD-R/CD-RW диск).

 

2. Изложение теоретических  вопросов 

     Не  секрет, что компьютерная техника  в нашем современном мире предоставляет  широкие возможности по решению  как локальных, так и глобальных задач. Поскольку в поставленной задаче требуется разработать видео студию, рассмотрим некоторые специфические вопросы, связанные с данным АРМ. 

2.1. Устройства ввода  изображения

     Прежде  всего, определим необходимое оборудование для решения задач, связанных с вводом видеоизображения в ПК. Для этих целей используются цифровые и аналоговые видеокамеры, видеомагнитофоны и видеоплееры.

     Цифровые  видеокамеры обладают небольшими габаритами, высоким качеством записи изображения, помимо обычного видео и аудио выхода имеют цифровой порт через который стыкуются с другими устройствами. Через этот порт они также могут получать команды управления, что существенно облегчает работу при монтаже видео на ПК. Наряду с этими достоинствами есть один существенный недостаток у АРМ с таким способом работы с изображениями. Поскольку изображение в ПК передается сразу в цифровом виде, то процесс записи готового результата после обработки на АРМ будет выглядеть так: компьютер – цифровая видеокамера – аналоговое устройство (видеомагнитофон), что неминуемо приведет к большей потере качества, чем запись сразу на аналоговое устройство.

     Аналоговые  видеокамеры обладают теми же возможностями, что и цифровые модели, однако не имеют порта управления. Некоторые модели (например, Panasonic серии M-ХХХХ) могут производить съемку сразу на кассету формата VHS и дальнейшая перезапись с видеокамеры на видеомагнитофон, в этом случае, не требуется.

     Видеомагнитофоны помимо стандартных функций воспроизведения/записи изображения имеют дополнительные возможности (программируемая запись по таймеру, часы и т.д.). Как правило, качество картинки у них намного лучше, чем у видеоплееров в силу того, что видео головок в видеомагнитофонах больше от 4-х и выше. Видеоплеер содержит их, как правило, только 2 и очень редко 4.

     Для ввода и вывода аналогового видеосигнала в ПК необходимо использовать дополнительное устройство (блок) устанавливаемое  внутрь компьютера. Это устройство должно иметь поддержку аппаратного  сжатия видеоизображения и высококачественный захват картинки, а также возможность ее вывода через аналоговый выход. Требования по сжатию изображения необходимы поскольку, на сегодняшний день самые современные и скоростные носители информации большой емкости не обладают скоростью позволяющей сохранять видеоинформацию без ее паковки.

     Для работы с цифровыми устройствами необходим стандартный универсальный  порт IEEE 1394. Этот порт разработан специально для подключения внешних устройств с высокой скоростью передачи данных (до 800Мб/сек). Внешне он очень похож на порт USB, однако, все-таки имеет некоторые внешние конфигурационные отличия. Полную спецификацию можно найти в Интернете на сайте http://www.1394ta.org. 

2.2. Требования к ПК

     Поскольку получаемые изображения имеют большой объем (несколько Гб), требования к ПК в данном АРМ к оперативной памяти и объему жесткого диска должны быть велики, а поскольку обработка изображений достаточно трудоемкий процесс, то и скорость центрального процессора должна быть тоже немалой.

     Не  менее важно использование современных  блоков и узлов ПК с внедренными  в них передовыми технологиями, такими как шина IDE ATA 133, ОЗУ типа DDRAM 266MHz или RIMM и т.д. Это обеспечит максимально возможную скорость и производительность АМР.

     Особое  внимание следует обратить на такие параметры как скорость записи/чтения, а также доступа к данным жесткого диска и линейность временных характеристик по всей его поверхности. В данном случае эти параметры играют огромную роль и влияют на конечный итог. Как показывает практика и многолетний опыт специалистов всего мира наилучших результатов можно достичь установив в ПК два жестких диска и сконфигурировав систему таким образом, чтобы операционная система была установлена на один жесткий диск, а оцифровка видео изображения производилась на другой.

     При выборе конечной конфигурации ПК и  его дальнейшей эксплуатации следует  помнить, что на устойчивость работы системы влияют такие параметры, как хорошее охлаждение устройств  и блоков ПК, своевременное и регулярное их техническое обслуживание (удаление пыли, смазка вентиляторов охлаждения и т.д.) и многое другое. Поскольку АРМ будет работать продолжительное время без перерыва (при создании видео файлов) необходимо предусмотреть систему автономного питания ПК - блок бесперебойного питания UPS (universal power supply). Он предотвратит потерю данных при внезапных скачках напряжения сети питания, обеспечит возможность сохранить промежуточные результаты на диск и корректно выключить компьютер в случае внезапного отключения сети переменного тока. Тем самым мы защитим чувствительные блоки АРМ от перегрузок по питанию и обеспечим более длительный срок его эксплуатации.

     Стоит отметить также, что работа с изображениями  требует хорошего и качественного  вывода информации на экран монитора, а также поддержки большой разрешающей способности, как самого монитора, так и видео карты системного блока. Как правило, при работе с видео файлами используют разрешения 1280х1024 или 1600х1200 точек. Для того, чтобы можно было работать достаточно долго на АРМ и не чувствовать утомления глаз необходимо выбирать монитор с частотой регенерации экрана не ниже 75 Гц (вертикальная развертка).

     Видео карта должна содержать не менее 64Mb внутренней памяти и иметь хорошее качество (четкость) изображения на больших разрешениях. К сожалению большинство видео карт представленных на российском компьютерном рынке не обладают этим свойством. В результате эти карты хотя и работают на разрешениях до 1900х1600 точек, но изображение не имеет четкости. Особенно это заметно на тонких линиях при контрастном изображении (черная линия на белом фоне). Также имеется оттененный след справа от линий и букв, который отстает от основного изображения на 1-2 мм. Этим свойством обладают видео карты малоизвестных производителей китайского производства в силу того, что себестоимость производства, а следовательно, и конечная розничная цена их не высока. По этому выбор необходимо производить среди известных фирм таких как ASUStek, Gigabyte и т.д.

     Звуковая  карта должна тоже отвечать определенным техническим требованиям. Немалую роль играет ее собственный шум, чувствительность и максимальная частота дискретизации при оцифровке звука. Простые и дешевые звуковые карты, такие как ESS 1868/1869/1938, Yamaha 724, VIA AC97 и даже Intel, а также интегрированные на материнскую плату здесь явно не подходят, т.к. все перечисленные карты и многие другие не обладают качественными характеристиками указанными выше. Максимальная частота дискретизации таких карт составляет 44100 Гц, что для создания файлов формата MPEG 2 (DVD) хотя и приемлемо, однако не максимально допустимо. Этот формат допускает паковку звука с частотой дискретизации до 48000 Гц. Внутренний шум таких карт тоже очень высок, что неминуемо скажется на качестве звукового сопровождения и наложит определенные ограничения при работе с ним. 

3. Описание принятых  решений с обоснованием

3.1. Выбор оборудования  и конфигурации  АРМ

     Итак, мы подошли к самому главному –  выбору конечного оборудования для  создания домашней видео студии.

     Начнем  с устройств ввода/вывода изображения и их подключения к ПК. Для подключения цифровой камеры нам потребуется дополнительный универсальный порт IEEE1394. Для этого можно использовать звуковую карту Audigy фирмы Creative. Эта карта имеет встроенный порт IEEE1394, а поскольку ПК предназначен для домашнего использования, то и сама карта послужит пользователю как хорошее и качественное устройство ввода и вывода звука.

     Технические характеристики звуковой карты Creative Audigy™ Player:

     - 32-битный движок эффектов профессионального качества;

     - поддержка в реальном времени  цифровых эффектов, таких как  реверберация, наложение голосов,  нормализация звука, сдвиг тональности,  искажение звука по любому  источнику;

     - 32-х битное цифровое микширование  звука с удалением шума из  сигнала;

     - аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователь с частотой дискретизации 48 кГц;

     - функция "автоочистки" удаляет  шум и треск, возникающие при  воспроизведении виниловых пластинок  и магнитных кассет;

     - высокоскоростное соединение с  IEEE1394 совместимыми устройствами со скоростью до 400Мб/сек.;

     - реалистичный табличный синтез;

     - неограниченные размеры сэмпла, загружаемого в хост-память для  профессионального воспроизведения  музыки (ограничены лишь объемом  системной памяти);

     - отношение сигнал/шум = 104дБ (А-взвешенный);

     - перекрестные помехи (левый/правый  и обратно) = -100дБ;

     - общее гармоническое искажение  + шум 1кГц (А-взвешенный) = 0.004 %. 

     Системные требования звуковой карты:

     - процессор Intel® Pentium® 266МГц, AMD®  K6 300МГц или выше;

     - материнская плата Intel®, AMD или 100% совместимая;

     - 64 МБ оперативной памяти (рекомендуется  128МБ);

     - 600 МБ свободного дискового пространства;

     - Windows® 98SE, Windows® 2000 или Windows® Millennium Edition;

     - свободный PCI 2.1 совместимый слот  половинной длины;

     - свободный соседний слот для платы джойстика / MIDI;

     - CD-ROM привод для инсталляции программного  обеспечения. 

     Для работы с аналоговым видео изображением потребуется устройство, обладающее не только АЦП и ЦАП для преобразования видео сигнала, но и процессором  его аппаратной паковки в реальном режиме времени. Такими свойствами обладает видео бластер фирмы Pinnacle Systems Gmbh. MiroVideo Studio DC 10 plus.

     Технические характеристики MiroVideo Studio DC 10 Plus:

     - частота кадров при видео захвате:    до 25 (PAL),

     до 30 (NTSC);