DMX512 — это стандарт цифровых сетей связи , которые обычно используются для управления освещением и эффектами. Первоначально он был задуман как стандартизированный метод управления диммерами освещения сцены , в которых до DMX512 использовались различные несовместимые собственные протоколы . Он быстро стал основным методом связи контроллеров (таких как консоль освещения ) с диммерами и устройствами со специальными эффектами , такими как генераторы тумана и интеллектуальное освещение .
DMX512 также получил широкое применение в нетеатральном внутреннем и архитектурном освещении, начиная от рождественских гирлянд и заканчивая электронными рекламными щитами и концертами на стадионах или аренах. Теперь его можно использовать для управления практически чем угодно, что отражает его популярность на всех типах площадок.
DMX512 использует однонаправленную дифференциальную сигнализацию EIA-485 (RS-485) на своем физическом уровне в сочетании с пакетным протоколом связи переменного размера . DMX512 не включает автоматическую проверку и исправление ошибок и, следовательно, не подходит для управления опасными приложениями, [1] такими как пиротехника или перемещение театрального оборудования . Тем не менее, он все еще используется для таких приложений. Ложное срабатывание может быть вызвано электромагнитными помехами , разрядами статического электричества , неправильным оконцеванием кабеля , слишком длинными кабелями или кабелями низкого качества.
Стандарт DMX опубликован Ассоциацией развлекательных услуг и технологий (ESTA) и может быть загружен с ее веб-сайта. [2]
Стандарт DMX512 (для цифрового мультиплексирования с 512 частями информации [3] ), разработанный Инженерной комиссией Института театральных технологий США (USITT), был создан в 1986 году, с последующими изменениями в 1990 году, которые привели к USITT DMX512/1990. [3]
В 1998 году ESTA начала процесс пересмотра стандарта как стандарта ANSI . Полученный в результате пересмотренный стандарт, официально известный как «Технологии развлечений — USITT DMX512-A — Стандарт асинхронной последовательной передачи цифровых данных для управления осветительным оборудованием и аксессуарами», был одобрен Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в ноябре 2004 года. Он был снова пересмотрен. в 2008 году, и текущий стандарт известен как «E1.11 – 2008, USITT DMX512-A» или просто «DMX512-A».
В сети DMX512 используется топология многоабонентской шины с узлами , соединенными вместе в так называемую шлейфовую цепь . Сеть состоит из одного контроллера DMX512, который является главным в сети, и одного или нескольких подчиненных устройств . Например, консоль освещения часто используется в качестве контроллера для сети подчиненных устройств, таких как диммеры , генераторы тумана и интеллектуальное освещение .
Каждое ведомое устройство имеет разъем DMX512 «IN», а также обычно разъем «OUT» (или «THRU»). Контроллер, который обычно имеет только разъем OUT, подключается кабелем DMX512 к разъему IN первого подчиненного устройства. Затем второй кабель соединяет разъем OUT или THRU первого ведомого устройства с разъемом IN следующего ведомого устройства в цепочке и так далее. Например, на блок-схеме ниже показана простая сеть, состоящая из контроллера и трех подчиненных устройств.
Спецификация требует, чтобы «терминатор» был подключен к последнему разъему OUT или THRU последнего подчиненного устройства в шлейфовой цепи, который в противном случае был бы не подключен. Терминатор представляет собой отдельный штыревой разъем со встроеннымРезистор 120 Ом , подключенный к паре первичного сигнала данных; этот резистор соответствует характеристическому сопротивлению кабеля . Если используется вторичная пара данных, к ней также подключается согласующий резистор . Хотя простые системы ( т. е . системы с небольшим количеством устройств и короткими кабелями) иногда могут нормально работать без терминатора, стандарт требует его использования. Некоторые ведомые устройства DMX имеют встроенные терминаторы, которые можно активировать вручную с помощью механического переключателя, с помощью программного обеспечения или путем автоматического определения отсутствия подключенного кабеля.
Сеть DMX512 называется «вселенная DMX». [4] Каждый разъем OUT на контроллере DMX512 может управлять одной вселенной. Вселенная DMX512 состоит из 512 каналов, каждый из которых содержит значение от 0 до 255. Каждое подчиненное устройство в цепочке может «просматривать» различный набор каналов, чтобы управляться главным контроллером. Контроллеры меньшего размера могут иметь один разъем OUT, что позволяет им управлять только одной вселенной, тогда как большие пульты управления (консоли оператора) могут иметь возможность управлять несколькими вселенными, при этом для каждой вселенной предусмотрен разъем OUT. Многие из более современных пультов управления вместо нескольких выходных разъемов имеют разъем для неэкранированной витой пары (например, CAT5, CAT5e или CAT6). Такие кабели и системы могут управлять до 32768 вселенными DMX512 [5] с использованием протокола Art-Net. или 65536 с использованием протокола SACN и существующей сети Ethernet в зданиях.
Данные DMX512 передаются по дифференциальной паре с использованием уровней напряжения EIA-485 . Электрические характеристики DMX512 идентичны характеристикам стандарта EIA-485-A, за исключением случаев, когда в E1.11 указано иное [ необходим пример ] .
DMX512 представляет собой шинную сеть длиной не более 400 метров (1300 футов) с не более чем 32 единичными нагрузками (отдельными подключенными устройствами) на одной шине. Если требуется связь между более чем 32 единицами нагрузки, сеть можно расширить за счет параллельных шин с помощью сплиттеров DMX. Сетевая проводка состоит из экранированной витой пары с характеристическим сопротивлением120 Ом , с согласующим резистором на конце кабеля, наиболее удаленном от контроллера, для поглощения отражений сигнала. DMX512 имеет два канала передачи данных по витой паре, хотя в настоящее время спецификация определяет использование только одной из витых пар. Вторая пара не определена, но требуется электрической спецификацией.
Электрическая спецификация E1.11 (DMX512 2004 г.) рассматривает подключение общего сигнала DMX512 к заземлению. В частности, стандарт рекомендует, чтобы порты передатчика (выходной порт контроллера DMX512) имели низкоомное соединение между общим сигналом и землей; такие порты называются заземленными . Кроме того, рекомендуется, чтобы приемники имели соединение с высоким сопротивлением между общим сигналом и землей; такие порты называются изолированными .
Стандарт также допускает изолированные порты передатчиков и неизолированные приемники. Также рекомендуется, чтобы системы заземляли общий сигнал только в одной точке, чтобы избежать образования разрушительных контуров заземления .
Заземленные приемники, имеющие жесткое соединение между общим сигналом и землей, разрешены, но их использование настоятельно не рекомендуется. Некоторые возможные конфигурации заземления, которые обычно используются с EIA485, специально запрещены E1.11.
В исходном стандарте DMX512 1990 года указано, что при использовании разъемов в канале передачи данных должны использоваться пятиконтактные электрические разъемы типа XLR (XLR-5), при этом разъемы «мама» используются на передающих (OUT) портах, а разъемы «папа» на портах приема.
Использование любого другого разъема типа XLR запрещено.
Трехконтактный разъем XLR обычно используется для DMX512, в осветительном и связанном с ним оборудовании управления, особенно в сегменте бюджетного/диджейского сегмента рынка. Однако использование трехконтактных разъемов XLR для DMX512 запрещено разделом 7.1.2 стандарта DMX512. Использование трехконтактного разъема XLR в этом контексте, во-первых, представляет риск повреждения осветительного оборудования в случае случайного подключения аудиокабеля с фантомным питанием 48 В, а во-вторых, поощряет использование кабеля, соответствующего спецификациям аналогового аудио для DMX, который может приводят к ухудшению качества сигнала и ненадежной работе сети DMX.
DMX512-A (ANSI E1.11-2008) определил использование восьмиконтактных модульных разъемов ( 8P8C или «RJ-45») для стационарных установок, где не требуется регулярное подключение и отключение оборудования.
Примечание. До включения этого стандарта в стандарт некоторые производители использовали другие распиновки разъемов RJ-45.
Разъемы других форм-факторов допускаются на оборудовании, для которого XLR и RJ-45 не подходят или считаются неподходящими, например на оборудовании, предназначенном для стационарной установки.
Из ANSI E1.11 – 2008, раздел 7:
7.1.2 Разрешение на использование альтернативного разъема (NCC DMX512-A)
Разрешение на использование альтернативного разъема доступно только в том случае, если физически невозможно установить 5-контактный разъем XLR на изделие. В таких случаях должны быть выполнены все следующие дополнительные требования:
1) Альтернативный разъем не должен быть разъемом XLR любого типа.
2) Альтернативный разъем не должен быть каким-либо 8-контактным модульным разъемом IEC 60603-7, за исключением случаев, разрешенных в пункте 7.3.7.2 Оборудование, предназначенное для стационарной установки с внутренними подключениями к каналу передачи данных.
В изделиях со стационарной установкой с внутренними подключениями к каналу передачи данных можно использовать 5-контактный разъем XLR, но не следует использовать какой-либо другой разъем XLR. При использовании 5-контактного разъема XLR применяются требования 7.1 и 7.1.1. При использовании разъема, отличного от XLR, настоящий стандарт не устанавливает никаких других ограничений или условий по выбору разъема. Нумерация контактов (штырей) на альтернативном разъеме должна совпадать с нумерацией стандартного 5-контактного XLR.
Распиновка модульного разъема 8P8C соответствует схеме спаривания проводов, используемой патч -кабелями витой пары категории 5 (Cat5) . Отсутствие контактов 4 и 5 помогает предотвратить повреждение оборудования в случае случайного подключения кабеля к однолинейной телефонной розетке общественной коммутируемой сети .
На заре цифрового управления освещением некоторые производители оборудования использовали различные разъемы и выводы для своих собственных цифровых сигналов управления.
Самым распространенным из них был трехконтактный разъем XLR ( в некоторых странах его также называют гнездом пушки ).
Когда DMX512 был ратифицирован, многие из этих производителей выпустили обновления прошивки, позволяющие использовать управление DMX512 на существующем оборудовании с помощью простого адаптера к стандартному 5-контактному разъему XLR и обратно.
Поскольку электрические спецификации в настоящее время определяют назначение только одной пары проводов, некоторые производители оборудования продолжают ее использовать. Такое оборудование не соответствует стандарту DMX, но может быть достаточно совместимым для работы с использованием простых адаптеров.
Примечание. Существует риск повреждения оборудования, если 3-контактный аудиосигнал XLR и сигналы DMX подключены друг к другу.
Примечание. Этот разъем запрещен разделом 7 стандарта ANSI E1.11 – 2008.
Данные 1+ и - часто меняются местами. Сначала приводится наиболее часто встречающаяся распиновка:
Color Kinetics имеет собственную версию разъема RJ-45 для DMX [6] , которая появилась до официального включения в стандарт DMX512 в 2008 году. Распиновка специально для светодиодных осветительных приборов Color Kinetics:
В стандартных кабелях, используемых в сетях DMX512, используются разъемы XLR5 с разъемом «вилка» на одном конце и разъемом «мама» на другом конце. Вилка кабеля подключается к передающему гнезду (OUT), а его гнездо — к приемному гнезду (IN).
Кабели для DMX512 были исключены из стандарта ANSI E1.11, и в 2003 году был начат отдельный проект стандартов кабельных систем. [7] Были разработаны два стандарта кабельных систем: один для портативных кабелей DMX512 (ANSI E1.27-1 – 2006 г.) и один для стационарных установок (проект стандарта BSR E1.27-2). Это решило проблемы, возникающие из-за различий в требованиях к кабелям, используемым на гастрольных шоу, и к кабелям, используемым для постоянной инфраструктуры. [8]
Электрические характеристики кабеля DMX512 указаны с точки зрения импеданса и емкости, хотя часто необходимо учитывать также механические и другие факторы. Типы кабелей, подходящие для использования DMX512, будут иметь номинальное характеристическое сопротивление120 Ом . Кабель Cat5 , обычно используемый для сетей и телекоммуникаций, был протестирован ESTA на предмет использования с DMX512A. Кроме того, кабели, разработанные для EIA485, обычно соответствуют электрическим спецификациям DMX512. И наоборот, микрофонные и линейные аудиокабели не обладают необходимыми электрическими характеристиками и поэтому не подходят для подключения DMX512. Значительно более низкий импеданс и более высокая емкость этих кабелей искажают цифровые сигналы DMX512, что, в свою очередь, может привести к неравномерной работе или периодическим ошибкам, которые трудно идентифицировать и исправить. [9]
На уровне канала передачи данных контроллер DMX512 передает асинхронные последовательные данные со скоростью 250 кбит/с. Формат данных фиксирован: один стартовый бит, восемь битов данных (наименьший значащий первый [10] ), два стоповых бита и отсутствие четности .
Каждый кадр состоит из:
Начало пакета обозначается разрывом, за которым следует «метка» (логическая), известная как «Отметка после разрыва» (MAB). Разрыв, который сигнализирует об окончании одного пакета и начале другого, заставляет получателей начать прием, а также служит кадром (ссылкой позиции) для байтов данных внутри пакета. Байты данных в кадре известны как слоты . После перерыва отправляется до 513 слотов.
Первый слот зарезервирован для «Начального кода», который определяет тип данных в пакете. Начальный код 0x00 ( шестнадцатеричный ноль) — это стандартное значение, используемое для всех устройств, совместимых с DMX512, включая большинство осветительных приборов и диммеров. Другие начальные коды используются для текстовых пакетов (0x17), пакетов системной информации (0xCF), для расширения RDM для DMX (0xCC) и различных частных систем. ESTA ведет базу данных альтернативных стартовых кодов. [11]
Все слоты, следующие за стартовым кодом, содержат настройки управления подчиненными устройствами. Положение слота в пакете определяет устройство и функцию, которыми нужно управлять, а значение его данных определяет заданную точку управления.
Параметры синхронизации DMX512 могут варьироваться в широком диапазоне. Первоначальные авторы определили стандарт таким образом, чтобы обеспечить максимальную гибкость проектирования. Однако из-за этого было сложно разработать приемники, работающие во всем временном диапазоне. В результате этой трудности в 1990 году была изменена временная спецификация исходного стандарта 1986 года. В частности, MAB, который первоначально был фиксированным на уровне 4 мкс, был изменен как минимум на 8 мкс . Стандарт E1.11 (2004 г.) смягчил временные характеристики передатчика и приемника. Это ослабило требования к синхронизации для систем, использующих контроллеры, созданные для DMX512-A (E1.11); однако значительное количество устаревших устройств по-прежнему используют синхронизацию передачи, близкую к минимальному концу диапазона.
Максимальное время не указано, поскольку, пока пакет отправляется хотя бы один раз в секунду, BREAK, MAB, время между интервалами и отметка между последним интервалом пакета и разрывом (MBB) могут быть такими длинными, как желанный.
Для отправки пакета максимального размера, имеющего 512 каналов (слоты после стартового кода), требуется около 23 мс, что соответствует максимальной частоте обновления около 44 Гц. Для более высоких частот обновления можно отправлять пакеты, имеющие менее 512 каналов.
Стандарт не определяет минимальное количество слотов, которое можно отправить в пакете. Однако для этого требуется, чтобы пакеты передавались так, чтобы передние фронты любых двух последовательных сигналов BREAK были разделены как минимум на 1204 мкс, а получатели должны иметь возможность обрабатывать пакеты с временем разрыва до разрыва всего 1196 мкс. [12] Минимальное время передачи между разрывами может быть достигнуто путем отправки пакетов, содержащих не менее 24 слотов (путем добавления дополнительных байтов заполнения, если необходимо) или путем расширения таких параметров, как BREAK, MAB, межслотовое время или межпакетное время. . [13]
Большая часть данных отправляется с нулевым стартовым кодом по умолчанию, равным 00h. Цитата из стандарта:
8.5.1 НУЛЕВОЙ СТАРТ-код
NULL START Code идентифицирует последующие слоты данных как блок нетипизированной последовательной 8-битной информации.
Пакеты, идентифицированные НУЛЕВЫМ СТАРТ-кодом, являются пакетами по умолчанию, отправляемыми в сетях DMX512. Более ранние версии этого стандарта предполагали, что только данные класса диммера будут отправляться с использованием пакетов NULL START Code. На практике пакеты NULL START Code использовались самыми разными устройствами; эта версия признает этот факт.
Каждый пакет NULL START Code не содержит формальных данных или структуры адресации. Устройство, использующее данные из пакета, должно знать положение этих данных в пакете.
Пакеты или стойки диммеров используют группу слотов для определения уровней диммеров. Обычно диммер имеет начальный адрес, который представляет диммер с наименьшим номером в этом пакете, и оттуда адресация увеличивается до диммера с наибольшим номером. Например, для двух пакетов по шесть диммеров в каждом первый пакет будет начинаться с адреса 1, а второй — с адреса 7. Каждый слот в пакете DMX512 соответствует одному диммеру.
DMX не требует использования метода 16-битного кодирования для пакетов с нулевым стартовым кодом; однако во многих параметрах движущихся огней используется кодирование чисел длиной более 8 бит. Для более точного управления этими параметрами некоторые приборы используют два канала для параметров, требующих большей точности. Первый из двух каналов управляет грубым (256 шагов для всего диапазона движения), а второй — точным (256 шагов для каждого грубого шага). Это дает 16-битный диапазон значений в 65 536 шагов, что обеспечивает гораздо большую точность для любой 16-битный управляемый параметр, такой как панорамирование или наклон.
Популярность DMX512 отчасти объясняется его надежностью. Кабелем можно злоупотреблять без какой-либо потери функциональности, что сделает бесполезным Ethernet или другие высокоскоростные кабели передачи данных, хотя неисправности кабеля могут иногда приводить к периодическим проблемам, таким как случайное срабатывание. Неожиданное поведение приборов вызвано ошибками адресации, неисправностями кабеля, неправильными данными от контроллера или несколькими источниками DMX, случайно подключенными к одной цепочке приборов.
В стандартах 1986 и 1990 годов использование второй пары данных определяется только как «необязательный второй канал передачи данных». Предполагалось как однонаправленное, так и двунаправленное использование. Для этих контактов были реализованы и другие патентованные применения. Схемы, в которых используется напряжение вне диапазона, разрешенного EIA485, запрещены. Руководство по разрешенному использованию можно найти в Приложении B к E1.11. Текущая стандартная практика — оставлять контакты вторичного канала передачи данных неиспользуемыми.
DMX512-A указывает, что разъем должен быть пятиконтактным XLR .
В DMX512-A используется одна пара проводников, поэтому его можно подключить с помощью более дешевых 3-контактных разъемов XLR. Некоторые производители изготавливали устройства с трехконтактными разъемами XLR из-за их более низкой стоимости. Однако, поскольку для подключения микрофонов и микшерных консолей обычно используются 3-контактные разъемы XLR , существует риск неправильного подключения оборудования DMX512 к микрофонам и другому звуковому оборудованию. Фантомное питание +48 В , излучаемое микшерными пультами, может повредить оборудование DMX512, если оно подключено к нему. Сигналы DMX512, излучаемые осветительными пультами, могут повредить микрофоны и другое звуковое оборудование, если оно подключено к ним. В результате рекомендуется использовать только 5-контактные разъемы XLR для сигналов DMX512, чтобы избежать риска путаницы с разъемами, используемыми для звуковых сигналов.
Сигнальные линии DMX512 требуют одногоСогласующий резистор сопротивлением 120 Ом устанавливается на крайнем конце сигнального кабеля.
Некоторыми из наиболее распространенных симптомов неправильного завершения являются мигание, неконтролируемая или неправильная работа света или другие нежелательные случайные специальные эффекты.
Некоторое оборудование имеет автоматическое завершение, другое - физический переключатель, а для остального требуется физический терминатор (например, вилка XLR-5 с резистором), который должен быть установлен пользователем.
Пользователям важно проверить, имеют ли их устройства автоматическое или переключаемое терминирование, поскольку в противном случае они могут столкнуться с тем, что линия DMX будет терминирована несколько раз или вообще не будет терминирована, хотя они считают, что это правильно.
Кроме того, завершение линии DMX часто приводит к физическим неисправностям кабеля - например, если провод «Данные -» оборван, незавершенная линия DMX может частично работать, а установка терминатора немедленно выявляет проблему.
В последнее время стали популярны беспроводные адаптеры DMX512, особенно в системах архитектурного освещения, где длина кабелей может быть непомерно большой. В таких сетях обычно используется беспроводной передатчик на контроллере, а приемники стратегически размещаются рядом с приборами для преобразования беспроводного сигнала обратно в обычные сигналы проводной сети DMX512 или беспроводные приемники, встроенные в отдельные светильники.
Хотя беспроводные сети DMX512 могут работать на расстояниях, превышающих 3000 футов (910 м) в идеальных условиях, большинство беспроводных каналов DMX512 ограничены максимальным расстоянием 1000–1500 футов (300–460 м) для обеспечения надежной работы. Первая коммерчески продаваемая беспроводная система DMX512 была основана на технологии расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) с использованием коммерческих беспроводных модемов. [15] Другие системы более позднего поколения по-прежнему использовали технологию расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS), но с более широкой полосой пропускания. Системы FHSS имеют тенденцию создавать помехи для других типов систем беспроводной связи, таких как WiFi/WLAN. В новых беспроводных системах DMX эта проблема решена за счет использования адаптивного скачкообразного изменения частоты — метода обнаружения и обхода окружающих беспроводных систем во избежание передачи на занятых частотах. [16]
В настоящее время существует множество несовместимых протоколов беспроводной связи. Хотя протоколы DMX-over-Ethernet, такие как E1.31 — Streaming ACN, можно использовать для отправки данных DMX через Wi-Fi, обычно это не рекомендуется из-за сильно варьирующейся задержки Wi-Fi.
Было предложено множество альтернатив DMX512 для устранения таких ограничений, как максимальное количество слотов 512 на каждую вселенную, однонаправленный сигнал и отсутствие встроенного обнаружения ошибок. В версии DMX512-A 2004 года добавлен пакет системной информации (SIP). Этот пакет может чередоваться с нулевыми пакетами. Одной из особенностей SIP является то, что они позволяют отправлять контрольные суммы для нулевых данных DMX. Однако SIP редко реализовывались.
E1.11-2004, версия DMX512-A, также закладывает основу для протокола удаленного управления устройствами (RDM) посредством определения расширенной функциональности. RDM обеспечивает диагностическую обратную связь от светильников к контроллеру путем расширения стандарта DMX512 для включения двунаправленной связи между контроллером освещения и осветительными приборами. RDM был одобрен ANSI в 2006 году как ANSI E1.20 и вызывает все больший интерес.
Протокол на основе Ethernet может распределять несколько DMX-вселенных по одному кабелю от пункта управления до коммутационных коробок, расположенных ближе к приборам. Эти блоки затем выводят обычный сигнал DMX512. ANSI E1.31—2009 [8] Entertainment Technology — облегченный потоковый протокол для передачи DMX512 с использованием ACN , опубликованный 4 мая 2009 г., и Art-Net — два бесплатных протокола, используемых для достижения этой цели.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )