Аннотация
медиастудия бюджетный видеокарта
В работе показана возможность минимального комплектования АВ-студии для монтажа HD-медиа. Экспериментальным путем определено, что достаточным для эффективной работы такой студии является оснащение ее компьютером с процессором не ниже Core-i5 2500K 3.4 Ггц x 4 ядра, видеокартой не ниже Nvidia GeForce GT220 и объемом памяти не менее 4 ГБ.
В настоящее время потребность в высококачественной медиапродукции возрастает в геометрической прогрессии. Согласно принятой в 2012 году Государственной программы [] по техническому и технологическому переходу на цифровое телевещание в Республике Узбекистан, развитие цифрового медиа, в частности, телевидения высокой четкости является приоритетной задачей на ближайшие годы [].
В докладе Президента Республики Узбекистан Ислама Каримова на заседании Кабинета Министров, посвященном итогам социально-экономического развития страны в 2012 году и важнейшим приоритетным направлениям экономической программы на 2013 год, особо отмечено, что в качестве приоритетных задач предстоит завершить строительство более 2 тысяч километров волоконно-оптических сетей широкополосного доступа с предоставлением услуг видеотелефонии, Интернет-телевидения, высокоскоростного Интернета, просмотра каналов HDTV и других.
Исходя из вышеизложенного, важно обеспечить широкие возможности для массового перехода к созданию медиа высокой четкости как для телевидения, так и для других нужд - публикаций в интернете, бытового видео, презентаций и медиароликов.
В технологическом процессе создания HD-медиа самым медленным, а следовательно - лимитирующим этапом является монтаж. Возьмем, к примеру, процесс подготовки фильма-отчета о знаменательном событии - конференции, форума и т.д. Если съемки занимают столько же времени, сколько длится мероприятие, то иногда проходят недели и месяцы до получения готового видео.
В связи с этим естественно возникает потребность в резком увеличении числа студий, способных монтировать HD-медиа. Это сталкивается с необходимостью материальных затрат на приобретение, пусконаладку оборудования и программных средств, а также обучения персонала. Возникает вопрос - каков нижний предел комплектации медиастудий, позволяющий создавать медиапродукцию высокой четкости. развивать все возможности для разработки способов повышения эффективности создания высококачественных видеоматериалов, в первую очередь - видео высокой четкости.
Данная работа посвящена экспериментальному решению этого весьма актуального вопроса. Понятно, что верхнего предела быть не может. Несомненно, что даже лучшие голливудские студии не отказались бы от дополнительного оснащения.
Многие лица и организации, нуждающиеся в собственной медиастудии, не решаются приняться за ее создание, опасаясь слишком высоких расходов, а еще больше - неизвестности, во сколько же это может обойтись. Однозначный и достоверный ответ на этот вопрос мог бы снять такие опасения.
Таким образом, разработка варианта бюджетной медиастудии для создания HD-видео является актуальной задачей.
Целью работы является разработка варианта комплектации медиастудии для производства HD-видео, который при минимальных затратах обеспечивал бы создание целевой продукции в приемлемое время.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи.
· Изучить и проанализировать литературные данные по бюджетной комплектации медиастудии, зависимости скорости создания HD-продукции от аппаратной и программной комплектации. Определить минимальную комплектацию медиастудии для производства HD-видео с возможным аутсорсингом ;
· Определить критерии приемлемости скорости работы медиастудии.
· Экспериментально проверить эффективность работы медиастудий с различной комплектацией и доступными ценами;
· Разработать рекомендации по комплектации бюджетной HD- медиастудии.
Эффективность работы аппаратно-программеых комплексов,. Загруженность CPU, GPU и памяти оценивалась инструментальными методами. С использованием соответствущих программных продуктовю
Для оценки эффективности был создан HD-видеопроект малой продолжительности, но со сложной структурой для того, чтобы нагрузка на пересчет была высокой.
При этом оценивали три показателя:
· Эффективность пререндеринга
· Загруженность системы
· Затраченное на обработку проекта время.
Выбор оптимальных параметров производили путем компромиссного подбора приемлемых значений цены и эффективности.
Результаты данной работы могут быть полезны для лиц и организаций, нуждающихся в собственной медиастудии, помогая принять решение в целесообразности соответствующих затрат.
Медиастудия должна вырабатывать продукцию, содержащую видео и звуковые дорожки высокой четкости, синхронизированные между собой.
Цифровая обработка этих составляющих может производиться соответствующими программными продуктами - компонентами видеоредакторов, конвертерами и др., которые в принципе могут:
· Задействовать исключительно CPU;
· При этом уметь или не уметь распараллеливать процессы на потоке (нити), которые могли бы исполняться на различных ядрах одновременно, если используется многоядерный процессор;
· Уметь или не уметь задействовать GPU.
Следовательно, важнейшим компонентом, ответственным за эффективность работы системы является центральный процессор. В мире имеется не так много производителей процессоров. Традиционно более дорогие и «продвинутые» процессоры представляет Intel, а бюджетную линию со сравнимой производительностью позиционируют AMD.
AMD [] представила в 2011 г. свою принципиально новую микроархитектуру Bulldozer и процессоры для настольных компьютеров, основанные на ней. Однако компании так и не удалось догнать в эффективности интеловские микропроцессорные архитектуры, так что AMD осталась на позициях отстающей, по крайней мере, в сегменте высокопроизводительных решений. Однако крест на AMD, как на производителе процессоров верхнего ценового сегмента, ставить было ещё слишком рано, и вот почему.
Во-первых, Bulldozer - это первая версия кардинально нового процессорного дизайна. И то, что она получилась не до конца отлаженной и оптимизированной, вполне естественно. Текущие производительные процессоры Intel, например, используют уже четвёртую реинкарнацию микроархитектуры Core, и то, что её эффективность весьма впечатляет, закономерно. У инженеров же AMD ни на проведение работы над ошибками, ни на внесение улучшений в свой дизайн времени пока не было, хотя пространства для оптимизаций в Bulldozer предостаточно. Поэтому в течение ближайших нескольких лет, пока свежая микроархитектура AMD будет накапливать улучшения и становиться более зрелой, производительность процессоров на её основе способна заметно увеличиться. Об этом, кстати, говорилось и во время анонса. По словам инженеров, быстродействие высокопроизводительных продуктов AMD с каждой новой итерацией усовершенствований в процессорном дизайне должно будет расти по меньшей мере на 10-15 процентов ежегодно.
Во-вторых, при всех минусах первых CPU с микроархитектурой Bulldozer, никто не отрицает, что в них заложены здравые идеи, которые вполне способны «выстрелить» впоследствии. Концепция дизайна современных производительных продуктов AMD заключается в упрощении вычислительных ядер с одновременным наращиванием их числа и увеличением тактовой частоты. Учитывая сложившиеся тенденции на распараллеливание вычислений, такой подход способен дать неплохой результат если не сегодня, то в обозримом будущем. Поэтому отстаивание инженерами AMD собственного подхода со временем также способно принести определённые плоды.
Видеокарта является первым по важности элементом монтажного, а также игрового компьютера []. Разрешение экрана, рендеринг, уровень анизотропной фильтрации и антиалиасинга - параметры графических настроек игры, напрямую зависящих от производительности видеокарты. Видеокарта - один из самых дорогих элементов ПК.
Видеокарты бывают:
• интегрированные - встроенные в системную плату;
• дискретные (заменяемые) - отдельно подключаемые в разъем расширения.
Наиболее популярны заменяемые (дискретные) видеокарты, т.к. они имеют целый ряд преимуществ, начиная с удобства - быстрой замены и заканчивая возможностью выбора нужной производительности. Интегрированные видеокарты подойдут разве что для офисных приложений и простых двухмерных игр, поэтому далее рассматривать мы их не будем.
Как известно, современная видеокарта состоит из следующих частей:
Графический процессор (Graphics processing unit (GPU) - графическое процессорное устройство) занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики.
Видеоконтроллер [] - отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.
Видео-ПЗУ [] (Video ROM) - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в которое записаны BIOS видеокарты, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую - к нему обращается только центральный процессор.
Видеопамять - выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП; RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока: три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий - RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции.
Коннектор - в настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPort в количестве от одного до трёх (некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью коннекторами). Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на старый разъём D-SUB (DVI-D не позволяет этого сделать). DisplayPort позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе аудиоустройства, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода.
Система охлаждения предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и (зачастую) видеопамяти в допустимых пределах.
Также, правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера - специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.
Первое препятствие к повышению быстродействия видеосистемы - это интерфейс передачи данных, к которому подключён видеоадаптер. Как бы ни был быстр процессор видеоадаптера, большая часть его возможностей останется незадействованной, если не будут обеспечены соответствующие каналы обмена информацией между ним, центральным процессором, оперативной памятью компьютера и дополнительными видеоустройствами. Основным каналом передачи данных является, конечно, интерфейсная шина материнской платы, через которую обеспечивается обмен данными с центральным процессором и оперативной памятью. Для решения этих проблем создано расширение шины PCI - PCI Express версий 1.0, 1.1 и 2.0. Это последовательный, в отличие от AGP, интерфейс, его пропускная способность может достигать нескольких десятков ГБ/с. На данный момент произошёл практически полный отказ от шины AGP в пользу PCI Express. Однако стоит отметить, что некоторые производители до сих пор предлагают достаточно современные по своей конструкции видеоплаты с интерфейсами PCI и AGP - во многих случаях это достаточно простой путь резко повысить производительность морально устаревшего ПК в некоторых графических задачах.
Кроме шины данных второе узкое место любого видеоадаптера - это пропускная способность (англ. bandwidth) памяти самого видеоадаптера.
Объём памяти большого количества современных видеокарт варьируется от 33 МБ (напр. MatroxG550)[1] до 6 ГБ (напр. NVIDIA Quadro 6000).[2] Поскольку доступ к видеопамяти GPU и другим электронным компонентам должен обеспечивать желаемую высокую производительность всей графической подсистемы в целом, используются специализированные высокоскоростные типы памяти, такие как SGRAM, двухпортовые (англ. dual-port) VRAM, WRAM, другие. Приблизительно с 2003 года, видеопамять, как правило, базировалась на основе DDR технологии памяти SDRAM, с удвоенной эффективной частотой (передача данных синхронизируется не только по нарастающему фронту тактового сигнала, но и ниспадающему). И в дальнейшем DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Пиковая скорость передачи данных (пропускная способность) памяти современных видеокарт достигает 327 ГБ/с(напр. у NVIDIA GeForce GTX 580 или 320 ГБ/с у AMD Radeon™ HD 6990) [].
Видеопамять используется для временного сохранения, помимо непосредственно данных изображения, и другие: текстуры, шейдеры, вершинные буферы (en:vertex buffer objects, VBO), Z-буфер (удалённость элементов изображения в 3D графике), и тому подобные данные графической подсистемы (за исключением, по большей части данных Video BIOS, внутренней памяти графического процессора и т. п.) и коды.
Характеристики видеокарт
· ширина шины памяти измеряется в битах - количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.
· объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах - объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность.
· Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA - Unified Memory Access).
· частоты ядра и памяти - измеряются в мегагерцах; чем выше частота, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.
· текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пиксел в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.
3D-ускоритель - плата расширения (PCI, PCI-E, AGP, ISA), которая отвечает за ускорение двухмерной графики, а позднее и трехмерной графики.
Ядра профессиональных видеоускорителей основных производителей, AMD и NVIDIA, «изнутри» мало отличаются от их игровых собратьев. Они давно унифицировали свои GPU и используют их в разных областях. Именно такой ход и позволил этим фирмам вытеснить с рынка компании, занимавшиеся разработкой и продвижением специализированных графических чипов для профессиональных применений.
Особое внимание уделяется подсистеме видеопамяти, поскольку это - особо важная составляющая профессиональных ускорителей, на долю которой выпадает основная нагрузка при работе с моделями гигантского объёма [].