Návrh a stavba HTPC

PC - Sestaveny HTPC

Po několika letech absence stolního počítače a následném zakoupení video projektoru a domácího kina jsem se rozhodl, že je čas se zaobírat možností vzájemného propojení všech přístrojů, jejich připojení do sítě Internet a využití potenciálu jak k přehrávání, tak i vytváření a úpravám multimediálního obsahu.

Realizace na sebe nenechala dlouho čekat a vznikl malý domácí ekosystém. Jednou jeho součástí je multimediální počítač (HTPC – Home Theater Personal Computer), který slouží i jako pracovní stanice s možností virtualizace dalších operačních systémů. A právě poslední ze jmenovaných vlastností byla, při výběru vhodného hardware, jednou z klíčových.

Požadavky

Jak již bylo napsáno, HTPC nemělo sloužit pouze jako jednoduchý a nenáročný přehrávač multimediálního obsahu.
Vstupem pro definování požadavků bylo zhodnocení současné infrastruktury, stavu vybavení a podpoře příslušných standardů.

  • Domácí kino
    • HDMI 1.4a 3D, S/PDIF optický vstup
    • Dolby TrueHD, DTS, 5.1
    • LAN 100 Mbps
    • Blu-Ray 3D
  • Videoprojektor
    • Full HD 3D
    • HDMI 1.4a 3D

Během brainstormingu se objevily určité požadavky na hardwarovou konfiguraci, přičemž výběr operačního systému závisel zejména na podpoře správného fungování celé sestavy:

  • Přehrávání a úpravy multimediálního obsahu
    • HDMI 1.4a 3D výstup
    • S/PDIF optický výstup
    • Hardwarová podpora v CPU a dostatečný výkon
  • Pracovní stanice
    • Takřka nic
  • Virtualizace
    • Výkonný procesor s hardwarovou podporou virtualizačních instrukcí
    • Dostatečné množství paměti
  • Obecné
    • Malé rozměry
    • Nízká spotřeba s podporou automatického snižování
    • Rychlý systémový disk a velký datový disk (zálohování)
    • 1 Gbps LAN
    • Jeden slot PCIe 16x
    • Blu-Ray RW (vypalování záloh)
    • USB 3.0

Vybraná sestava

Na základě výše uvedených požadavků probíhal složitý proces výběru základní desky, procesoru a pevných disků:

  • Základní deska – Intel DH77DF
  • CPU – Intel i7-3770 @ 3,4 GHz; TDP 77 W; HD Graphics 4000
  • RAM – 16 GB
  • Blu-Ray RW – Optiarc BD-5750H
  • SSH 128 GB (systémový disk)
  • HDD 3 TB (datový disk)
  • Zdroj ATX – Seasonic SS-300TGW Active PFC; 80 plus gold
  • Bluetooth – USB Broadcom BCM20702
  • WiFi – Mini-PCIe Qualcomm Atheros AR9285
  • Myš (Bluetooth) – Microsoft Sculp Touch Mouse
  • Klávesnice (Bluetooth) – Microsoft Wedge Mobile Keyboard

HTPC - KomponentyNa obrázku je blokové schéma nejdůležitějších součástí HTPC. Povšimněme si vyobrazení nejdůležitějších rozhraní, které poskytuje základní deska a které budou následně využity pro připojení ostatních externích zařízení. Základní deska obsahuje také rozhraní eSATA, Display Port, další zvukové výstupy, FireWire IEEE 1394a a konektory CIR (IR ovladač) a HTPC. Ty však plánované využití neměly. V případě budoucí potřeby je lze ale bez problémů využít, a rozšířit tím možnosti celého zařízení o další funkce.

Počítačová skříň

Při vybírání vhodné hardwarové konfigurace jsem měl problém s nabídkou dostupných počítačových skříní. Ten jsem vyřešil využitím starého VHS přehrávače Philips VR 720, na který se u rodičů obrazně řečeno prášilo. Již několik let měl porouchanou čtecí hlavu, jejíž oprava by stála více než zakoupení nového a vybavenějšího modelu (což jsem také, vzhledem vlastnictví několika nahrávek z různých rodinných akcí na VHS, učinil). Důležitým předpokladem pro využití byla velikost skříně. Ta má standardní šířku HiFi vybavení. Výška (z pohledu na přední panel) byla ideální pro zabudování malého napájecího zdroje Seasonic SS-300TGW.

Nastroje - Vrtacka ProxxonPro instalaci všech komponent bylo nejdříve nutné odstranit velké množství umělohmotných přepážek a držáků. K tomuto účelu jsem použil malou elektrickou vrtačku se sadou fréz a několika malými pilovými kotouči. Celá operace včetně vyřezání a upravení otvorů pro zadní konektory základní desky, zdroj a přídavný větrák, zabrala přibližně dva dny. To proto, že se tvrdý plast při řezání částečně tavil a tato zkutečnost celou operaci značně ztížila.

Obrázek níže zachycuje uspořádání komponent.
HTPC - Model

Přídavný větrák FAN, který je dodáván k procesorům Intel, bylo nutné poupravit uřezáním nepotřebných plastových úchytů. Poté byl přilepen do připraveného otvoru v počítačové skříni. Jeho napájení je zajištěno díky konektoru na základní desce, který slouží právě pro připojení přídavných chladících zařízení a má stejné rozmístění pinů jako konektor větráku pro CPU.

S Blu-Ray mechanikou BD byla situace složitější. Nakonec jsem využil původní šachty pro VHS kazetu a do ní vyrobil držák. Materiálem je oboustranný cuprextit (deska pro výrobu plošných spojů), který lze bez problémů pájet a lepit. Přední, viditelná, část je polepena běžnou černou „americkou (kobercovou) páskou“. Díky této barvě vypadá otvor celistvěji. Nástřik barvou by měl malou trvanlivost a po čase by se začal odlupovat.

Protože je důležité zachovat správné proudění vzduchu, je v krytu vyvrtáno množství otvorů. Ty je nutné, vzhledem k použitému tenkému hliníkovému plechu, vrtat na tvrdém materiálu (dřevo). Otvory jsou odjehleny.

Nasávání vzduchu do prostoru hliníkového chladiče procesoru je z vrchu. Na jednom z obrázků v galerii níže je vidět přídavný plastový kryt, který začíná na spodním okraji ventilátoru (nad chladičem) a končí přesně pod plechovým svrchním krytem. Tím je docíleno, že do chladiče není nasáván teplý vzduch z útrob počítačové skříně, ale z vnějšího prostředí. Přídavný větrák u pevných disků také nasává studený vzduch z vnějšku. Smíchaná tekutina je vytlačována otvory na zadní straně HTPC.

Ze všech ovládacích prvků na předním panelu funguje pouze tlačítko pro zapnutí/vypnutí. To je připojeno na příslušné piny na základní desce. Pokud bychom chtěli využívat i ostatních tlačítek, bylo by nutné vyrobit adaptér překládající stisky na příslušné kódy zařízení HID.

Operační systém

Výběr operačního systému byl jednoduchou volbou. Pokud se člověk nechce zabývat měsíčním prohledáváním internetu a kompilováním vlastního jádra, nemůže se spoléhat na GNU/Linux. Komu opravdu bez problému funguje 3D ve spojení Intel HD Graphics 4000 a HDMI 1.4a + zvuk DTS 5.1 (stav z roku 2012)? A GNU/Linux můžu bez problému virtualizovat. U linuxu je ještě další problém, a tím je aktualizace. Tím myslím konkrétně jádro operačního systému. Podíváme-li se na výskyt zranitelností, prakticky každý měsíc vývojáři doporučují přechod na novější verzi nebo aplikaci záplat. Pokud ale sestavujeme vlastní jádro, hrozí riziko, že tento proces jednoho dne přestaneme dodržovat, nebo naše záplaty přestanou fungovat, protože – změna někde v jádře. Takže GNU/Linux ano, ale pokud veškerý hardware pracuje podle potřeb, je podporováno naše oblíbené programové vybavení a používáme distribuční jádro. Je důležité brát operační systém jenom jako něco, co potřebujeme k tomu, aby naše aplikace mohly bez problémů pracovat s naším hardware, a beze zbytku jej využíjí.

Na sestavě běžel nejdříve Windows 7, poté Windows 8, 8.1 a nyní Windows 10. Jediným problémem byla nefunkčnost DTS 5.1 přes HDMI, proto je využit optický S/PDIF výstup. Optický kabel je ale tenčí a ohebnější než kabel HDMI, takže to zase takové omezení nebylo.

Integrace do celého ekosystému

Podíváme-li se na obrázek níže, může bystré oko poznat, že se nejedná pouze o HTPC, projektor, domácí kino a internet.

HTPC - Schema

Pro běžnou práci se využívá LCD 26″. Připojení je pomocí DVI. To proto, že HDMI vstup na LCD používám pro práci s domácím kinem (HTS).

Projektor je připojen přes HDMI 1.4a k HTPC. Původně byla cesta HTPC -> HTS -> projektor, nicméně po doručení poslední aktualizace firmware pro HTS přestala HDMI komunikace HTS -> projektor pracovat. Firmware nelze downgradovat a HTS je mimo záruku, takže jediným způsobem by bylo vzít starší verzi firmware, ručně přepsat identifikátory a zkusit nahrát. Vzhledem k tomu, že vše ostatní funguje, tak to dělat nechci. Další problém je, že online služby, jako YouTube, apod., již na pět let starém zařízení nefungují (výrobce, Sony, již další aktualizace nevydává). Z moderního domácího kina mi tak po několika málo letech zůstal funkční pouze audio systém 5.1. To je také důvod, proč se obávám všech chytrých televizorů připojených k internetu – jednou budou bez aktualizací a část funkcí, kvůli kterým jsme si zařízení pořizovali, nebudou dostupné – to je ostatně další motivace k pořízení HTPC – je to počítač a vše záleží na nás.

Internetová brána (Internet Gateway) je jednoduché zařízení pro připojení k internetu. Obsahuje pouze základní služby, VPN a velice restriktivní firewall. Na zařízení běží má vlastní upravená verze OpenWRT (Linux).

Home Media/IoT Gateway je podstatně složitější zařízení. Je jím Raspberry Pi s Arch Linux. Na zařízení jsou aktivní: DHCP server, DNS server, proxy server, SMB server (sdílení pro Windows), NFS server (sdílení pro Linux | Unix), zálohovací systém, PXE server, NTP server (přesný čas), MQTT broker, DVB-T server TVHeadend (TV je přehrávána na HTPC pomocí Kodi) a systém pro zpracování telemetrických údajů ze senzorů připojených přes I2C sběrnici (proto IoT Gateway). V podstatě jde o srdce celého ekosystému. Více o nastavení sítě a služeb.

Závěr

Ač se o návrhu a stavbě HTPC zmiňuji nyní, vše proběhlo již v roce 2012. Nehledě na starší, ale stále velice výkonný, hardware, za tu dobu se kromě popsaných problémů (souvisejících se Sony HTS) nic nového nevyskytlo. Základní deska i procesor jsou velice kvalitními výrobky a ani SSD nevykazuje za tak dlouhou dobu nějaké opotřebení nebo změnu vlastností.

Hlavním důvodem článku je zejména modernizace stávajícího HiFi vybavení. Pokud se tak dá nazvat výměna komponent VHS přehrávače za počítač s Blu-Ray mechanikou a schopností přehrávat 3D videa.

Napsat komentář