[irt.od.ua]КонспектАПСПК / КонспектАПСПК

Достоинство: Возможно создание экранов с большой диагональю, хорошее качество изображения, отличные углы обзора. Высокая глубина черного цвета. Картинка мягкая и естественная.

Недостатки: Большие размеры пиксела не позволяют создать компактные модели. Чувствительность к качеству источника. Богатые и сочные оттенки цвета.

Основная область применения – телевидение высокой четкости.

Рис. 25.4. Плазменные панели работают по принципу флуоресцентных ламп. Каждый пиксель излучает свет, в то время как пиксели ЖК-панели пропускают с той или иной интенсивностью свет от ламп подсветки. На первый взгляд, разница невелика, но она приводит к своим последствиям.

Электролюминесцентные мониторы (OELD)

По своей сути аналогичны LCD мониторам, но их принцип действия основан на пропускании света при подаче напряжения на p-n-переход из органического полимера (туннельный эффект). Преимущества – высокая частота развертки и яркость свечения, малая инерционность и надежность. Недостатки – большее, чем у LCD, энергопотребление, повышенное напряжение (>100В), проблемы с цветопередачей.

Органические светодиодные мониторы (OLED)

Принцип действия: в качестве точек изображения используются красный, синий и зеленый светодиоды на основе органического полимера. Преимущества: низкая инерционность, отсутствие опасных излучений, малые габариты и вес – возможен эластичный экран, умеренное энергопотребление, долговечность.

Недостатки: быстрая потеря яркости (2 раза за 1000 часов), высокая стоимость экранов нормальной и повышенной диагонали.

101

LCD-проекторы

Высокая яркость изображения позволила создать также LCDпроекторы, формирующие изображение на внешнем экране.

Преимущества: малая толщина, небольшой вес, малое энергопотребление, отсутствие опасных излучений, отсутствие мерцаний, строгая геометрия для LCD-экранов, высокая яркость.

Недостатки: Высокая стоимость, небольшой угол обзора и блики, инерционность, проблемные пикселы, неточная цветопередача, недостаточная контрастность.

Контрольные вопросы

1.Что такое мультимедийная система?

2.Опишите методы сжатия видеоизображения.

3.Этапы построения 3D-картинки. Что здесь важнее – CPU или GPU?

4.Каковы назначение видеокарты и ее структура?

5.Раскройте принципы действия, достоинства и недостатки различных типов мониторов.

102

Лекция 26. Мультимедиа - звуковоспроизведение

26.1. Технологии и стандарты

Основные требования к аудиосистеме:

• Режим аудиоплейера. Центральным элементом является кодек: АЦП+ЦАП. Обеспечивает запись от внешних источников с разрядностью 16, 18, 20, 24 и 32 разряда, тактовая частота 44, 48, 96 и 192 кГц.

Имеется возможность воспроизведения записанных файлов *.wav, аудио CD, а также сжатых *.mp3 и др. Микширование нескольких источников. Одновременная запись-чтение – Full Duplex. Управление стерео панорамой.

Технические характеристики, соответствующие качеству воспроизведения Hi-Fi («отлично» - более 90% слушателей не замечают искажения):

-диапазон частот не менее 20 Гц-20 кГц при неравномерности менее ±0.5дБ;

-уровень фона 50-100 Гц (при питании от сети) – не более -60дБ;

-коэффициент нелинейных искажений – менее 0.005%;

-уровень второй гармоники – менее -30 дБ;

-уровень пятой и выше гармоники – менее -100 дБ;

-уровень интермодуляционных составляющих – не более - 100дБ;

-уровень шума – не выше -80дБ (-100дБ для майстеринга);

-проникновение в соседний канал – ниже –40дБ.

•Режим редактора. Обработка звуковых сигналов: изменение уровней, фильтрация, микширование. Создание и добавление эффектов: реверберация, хорус, ускорение, замедление и др.

•Синтезатор звуков. Генерирования с помощью синтезатора звучания музыкальных инструментов (мелодичных и ударных), а также человеческой речи и любых других звуков. Генерация звуков различными методами. Управления работой внешних электронных музыкальных инструментов через интерфейс MIDI

1) Частотная модуляция (Frequency Modulation Synthesis) — генерация сигналов на основе FM-синтеза.

2) Таблица волн (Wave Table Synthesis) — WT-синтеза. Путем воспроизведения сэмпла с разной скоростью, в принципе, можно получить звук любой высоты. 3) Физическое моделирование - формирование звуков на основе прогона математической модели реальной физической среды (музыкального инструмента).

•3D-обработка. Не только генерирует различные звуки, но и учитывает их распространение в виртуальной среде. Обеспечивает локализацию звуковых источников относительно пользователя с помощью многоканальной акустической системы 2.0, 2.1, 4.0, 5.1, 6.1, 7.1. Чаще всего используется в компьютерных играх и при воспроизведении DVD фильмов.

•Голосовое управление РС.

103

Набор функциональных возможностей канала звука мультимедийной системы определяется стандартом аудиокодек 97 - AC 97, разработанным Intel и реализованного в виде встроенного звука в большинстве системных плат.

			Stereo sources				Line_Out
Power		Codec				Tone
management		PCM				control,
		2Ch		Analog		3D
		48Kss,		mixing			MIC
Digital						Mic
				and gain
Interface
				control		boost
AC’97
						20dB
Registers		Modem					Modem
64x16bit		Line

рис. 26.1. Структура AC’97

Сжатие аудиоданных с потерями. Обычный цифровой стерео сигнал, используемый формат *.wav составляет 1200 кбит/с. Файлы песен занимают десятки мегобайт. Для уменьшения потока данных фирмой Fraunhofer предложен формат *.mp3. Это сокращение от MPEG Layer 3. MPEG –Motion Pictures Expert Group – группа экспертов по движущимся изображениям. В формате mp3 исходный звуковой поток *.wav делится на фреймы. Каждый фрейм подвергается спектральному разложению методом ДКП и пропускается через психоакустическую модель, учитывающую эффект маскирования. Неслышимые звуки удаляются. Затем результат сжимается по алгоритму Хаффмана (метод словаря). Данные передаются или хранятся в закодированном виде. При воспроизведении осуществляется обратное преобразование ОДКП в формат *.wav.

Системы кодирования аудиоданных. Применяются для записи аудиотреков к фильмам. Наиболее известными являются Dolby Surround Pro Logic II, Dolby Digital 5.1, DTS, AC-3. Структура системы Dolby Surround Pro Logic II показана на рис. 21.2.

Рис. 26.2. Схема работы Pro Logic II

104

Сигналы с обоих VCA (Voltage Controlled Amplifier) поступают на модули амплитудных детекторов FWR (Full-Wave Rectifier). Дифференциальный усилитель сравнивает сигналы постоянного тока, которые пропорциональны амплитудам сигналов Lt и Rt. Его сигнал является управляющим для VCA. Сигнал центрального канала С получается путем сложения выровненных Lt и Rt.

26.2. Аппаратная реализация аудиоканала

Аппаратная реализация возможна с помощью звуковой карты или встроенными в чипсет средствами. В последнем случае функция обработки сигналов почти целиком ложится на CPU. Функциональная схема звуковой карты представлена на рис. 26.3.

PCI

PCI

Record

Mixer

Co-

In

CPU

Inter-

dec +

Out/AS

face

Inter-

MIDI

Synthes.

face

S/PDIF

Рис. 26.3. Структура аудиокарты

В классическую звуковую систему входят:

•Модуль записи и воспроизведения звука – Record/replay

•Модуль синтезатора – Synthesizer

•Кодек (АЦП+ЦАП) с соответствующим интерфейсом.

•Модуль микшера - Mixer

•Акустическая система – AS.

•Интерфейсы: PCI, MIDI, S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) — это интерфейс фирм Sony и Philips для бытовой радиоаппаратуры. S/PDIF представляет собой упрощенный вариант интерфейса для студийной звуковой аппаратуры – цифровой сигнал с частотой до 10 МГц для передачи 16-и разрядных данных амплитудой 0.5 В по кабелю 75 Ом.

Фирмой Creative Labs разработан стандарт Sound Blaster, который стал общим стандартом и включает в себя

•FM-синтезатор.

•MIDI UART, совместимый с MPU-401.

•Игровой порт.

26.3. Акустическая система

Наиболее распространенная система – 2.0 – Стерео. Дорогая и не обеспечивает объемности звучания. Чтобы снизить стоимость используют один низкочастотный канал сабвуфер (subwoofer) с диапазоном частот 20 Гц – 150 Гц. В диапазоне частот 150 Гц – 20 кГц используют малогабаритные относительно дешевые акустические системы (левый и правый канал). Для большей деталь-

105

ности звучания главного персонажа используется центральный канал, а для обеспечения объемности – тыловые левый и правый каналы.

Типовые характеристики акустических систем (AS):

1.Диапазон воспроизводимых частот. Часто для повышения качества звучания используют многополосные системы.

2.Коэффициент гармоник AS. Для высококачественных AS класса Hi-Fi этот коэффициент не должен превышать 1%.

3.Чувствительность - звуковые давление, которое создаст AS на расстоянии 1 м при подаче на ее вход электрического сигнала мощностью 1 Вт. Достигает значений 90-95 дБ

4.Подводимая мощность. Совместно с чувствительностью определяют громкость звучания. Различают следующие виды мощности:

•Шумовая (Power handling capacity)

•Синусоидальная (Rated maximum sinusoidal power)

•Долговременная (Long-term maximum input power)

•Кратковременная (Short term maximum input power).

•Пиковая (Peak Music Power Output, PMPO). Мощность в течение 2 сек. на частоте 250 Гц, при которой не разрушается AS.

5. Электрическое сопротивление (Impedance) акустической системы обычно составляет 4, 6, 8 или 16 Ом. При этом стандартами допускается снижение реального полного электрического сопротивления (активного и реактивного) от номинального значения не более чем на 20% в диапазоне частот 20—20000 Гц.

Контрольные вопросы

1.Каковы основные требования к аудиосистеме?

2.Что такое AC’97?

3.Какова суть сжатия аудиоданных с потерями?

5.Какие системы кодирования звука Вам известны?

6.Какова структура звукового канала на ПЭВМ и в чем отличаются аппаратные реализации на системной плате и внешней карте?

7.Что такое акустическая система 5.1?

8.Чем определяется громкость звучания акустической системы?

9.Почему требования к нелинейным искажениям акустической системы менее жесткие, чем к электрическому тракту?

106

Лекция 27. Оптимальные конфигурации ПЭВМ

27.1. Классификация компьютерных систем

Несмотря на устоявшийся термин универсальная ЭВМ, каждый компьютер собирается для выполнения конкретных задач, исходя из имеющихся или обоснованных финансовых возможностей. Компьютерные конфигурации можно разделить на три группы согласно таблице 27.1.

Таблица 27.1.

Low End		Middle End		Hi End
<400$		400…800$		>800$
Sempron,		Athlon64,		Athlon64 X2		Notebook
Celeron		X2		Core 2 Duo,		Core 2 Duo
до 80$,		Pentium E		Core 2 Extr		Celeron M
Integrator		Diskrets		Quad		Turion

Стоимость дана для минимальной конфигурации, которая включает в себя корпус, системную плату, процессор, звуковую и видео карты, винчестер, floppy, монитор, мышь, клавиатуру, CD-ROM или DVD-ROM, а также устройства, необходимые для решения конкретных задач: TV-карта, модем и т.д.

27.2. Критерий оптимальной конфигурации ПЭВМ

Компьютер состоит из множества комплектующих: процессор, системная плата и т.д. С экономической точки зрения важно их сбалансированное сочетание.

Критерий построения компьютерной системы должен учитывать конкретный список задач, надежность, производительность, стоимость, возможность модернизации. В качестве критерия оптимизации вполне разумным представляется минимаксный алгоритм, который сводится к следующим действиям:

•Составляется список задач, подлежащих решению.

•Выделяется одна критическая задача (в плане производительности, престижности, комфортности и надежности)

•Под критическую задачу подбирается конфигурация ПЭВМ в пределах заданной стоимости.

Остановимся на особенностях выбора отдельных компонентов системы. 1) CPU. Выбор проводится, как правило, между процессорами фирмы Intel и AMD. При этом Core 2 Duo, Athlon64, Athlon X2 оптимизированы под выполнение программ с хаотическим кодом. Pentium D отлично справляется с потоковыми вычислениями. Процессоры Celeron D и Sempron лучше всего подходят для офисных приложений. Тот же Semptron хорошо справляется с мультимедиа, в частности, с компьютерными играми. В целом, можно сказать, что на производительность системы влияют архитектура и частота ядра, объем и

107

структура кэш, а также частота системной шины. Заметим, что для решения большинства задач вполне достаточно CPU с рейтингом 2000.

2)Системная плата. Решающее значение имеет не фирма-изготовитель, а чипсет, установленный на плату. Основными параметрами являются функциональность и скорость работы. С точки зрения минимальной стоимости системы и ее надежности важно, чтобы устройства системы (видео, звук, контроллеры дисков, порты, сетевой адаптер) были встроены в плату. Однако при этом снижается скорость работы устройств и невозможно проводить модернизацию системы (Upgrade).

3)Память: типы – SDRAM, DDR, DDR2. Чем новее технология, тем на более высокой частоте работает память. Однако следует также принимать во внимание тайминги памяти. Минимальный объем памяти зависит от требований операционной системы и характера решаемых задач. Для ОС Windows98/ME минимально требуется 64 МБ, для Windows 2000/XP – 256 МБ, для Vista –

1 МБ. Для комфортной работы память требуется, как минимум, удвоить.

4)Накопители. CD-ROM/RW-DVD-ROM являются необходимыми элементами системы. Жесткий диск с интерфейсом ATA/SATA должен иметь объем не менее 80 ГБ.

5)Монитор. Нормальные эргономические требования – 17’ диагональ, 75…85 кадров в секунду, разрешение 1024*768 пикселей. CRT монитор имеет низкую стоимость и хорошую цветопередачу, однако много потребляет и имеет неважные массогабаритные показатели. LCD монитор легкий и экономичный, однако дорогой.

27.3. ПЭВМ для радиоинженера

Список задач указан в начале первой лекции. Самой высокой производительности требуют задачи схемотехнического моделирования. С учетом, как правило, невысокой стоимости системы вполне разумными представляются конфигурации на базе младших Athlon, либо ноутбуки на базе Celeron.

27.4. ПЭВМ для научных исследований

Основная особенность научных задач – большой объем разнообразных вычислений. Научные программы, например, математическое моделирование, содержат хаотический код. Здесь лучше использовать процессоры Core 2 Duo, Athlon X2, а также Athlon64. Процессор Pentium D уступает им по экономичности энергопотребления.

27.5. ПЭВМ для мультимедийных приложений

Характерной особенностью мультимедиа является обработка потоков данных и интенсивная работа с графикой. С этой задачей лучше других справляются Core 2 Duo и Athlon X2. Несколько отстают Pentium D и Athlon64. В случае, когда на первое место выходит работа с графикой, более предпочтительными становятся многоядерные процессоры.

108

27.6. ПЭВМ для офиса

В компьютерах этого класса главное экономичность, строгость и функциональность. Как правило, в офисе имеется много машин с однотипным дизайном, объединенных в сеть. Наилучшим процессором является экономичный Celeron c технологическим шагом 65-45 нм. Вполне нормально применение Sempron. Для снижения стоимости целесообразно использовать системные платы с интегрированными контроллерами. Весьма популярными становятся ноутбуки нижнего и среднего ценового диапазона на базе Celeron M и Pentium M.

27.7. Компьютер для деловых людей

Главный фактор в компьютерах этого класса – мобильность и престижность. Поэтому лучшим решением здесь является ноутбук на базе Core 2 Duo и Turion X2.

Контрольные вопросы

1.Дайте классификацию типов ПЭВМ.

2.Опишите алгоритм оптимизации компьютерной системы.

3.Каковы требования к отдельным компонентам системы?

4.Проведите оптимизацию домашней ПЭВМ.

5.Какова оптимальная конфигурация ПЭВМ для студента?

6.Какова оптимальная конфигурация ПЭВМ для разработчика радиоаппаратуры?

Список источников информации

1.Лебедев О.Н. Применение микросхем памяти в электронных устройствах – М.: Радио и связь, 1994 – 216с.

2.Колесниченко О., Шишигин И. Аппаратные средства PC. – СПб.: БХВПетербург, 2001. – 1024 с.

3.Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия – СПб: Питер. 2001. – 816с.

4.www.ixbt.com

5.www.3dnews.ru

6.www.intel.com

7.www.amd.com

8.www.microsoft.com

109