DMX512 — это стандарт для цифровых сетей связи, которые обычно используются для управления освещением и эффектами. Первоначально он был задуман как стандартизированный метод управления диммерами сценического освещения , которые до DMX512 использовали различные несовместимые фирменные протоколы . Он быстро стал основным методом для связи контроллеров (например, пульта управления освещением ) с диммерами и устройствами для создания спецэффектов, такими как дым-машины и интеллектуальные светильники .
DMX512 также расширился до использования в нетеатральном интерьерном и архитектурном освещении, в масштабах от гирлянд рождественских огней до электронных рекламных щитов и концертов 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 является подходящим средством управления для опасных приложений, [1] таких как пиротехника или перемещение театральных оснасток . Тем не менее, он все еще используется для таких приложений. Ложное срабатывание может быть вызвано электромагнитными помехами , разрядами статического электричества , неправильной концевой заделкой кабеля , чрезмерно длинными кабелями или кабелями низкого качества.
Стандарт DMX опубликован Ассоциацией развлекательных услуг и технологий (ESTA) и может быть загружен с ее веб-сайта. [2]
Разработанный Инженерной комиссией Института театральных технологий США (USITT), стандарт DMX512 (для цифрового мультиплекса с 512 единицами информации [3] ) был создан в 1986 году, с последующими пересмотрами в 1990 году, что привело к появлению USITT DMX512/1990. [3]
В 1998 году ESTA начала процесс пересмотра для разработки стандарта в качестве стандарта ANSI . Полученный пересмотренный стандарт, официально известный как «Entertainment Technology—USITT DMX512-A—Asynchronous Serial Digital Data Transmission Standard for Controlling Lighting Equipment and Accessories», был одобрен Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в ноябре 2004 года. Он был снова пересмотрен в 2008 году и является текущим стандартом, известным как «E1.11 – 2008, USITT DMX512-A» или просто «DMX512-A».
Сеть DMX512 использует топологию многоточечной шины с узлами , соединенными вместе в то, что обычно называется последовательной цепью . 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 , дым-машины и интеллектуальные светильники .
Каждое подчиненное устройство имеет разъем DMX512 "IN" и обычно также разъем "OUT" (или "THRU"). Контроллер, который обычно имеет только разъем OUT, подключается через кабель DMX512 к разъему IN первого подчиненного устройства. Затем второй кабель соединяет разъем OUT или THRU первого подчиненного устройства с разъемом IN следующего подчиненного устройства в цепочке и т. д. Например, на блок-схеме ниже показана простая сеть, состоящая из контроллера и трех подчиненных устройств.
Спецификация требует, чтобы «терминатор» был подключен к конечному разъему OUT или THRU последнего подчиненного устройства в цепи, который в противном случае был бы не подключен. Терминатор — это отдельный штекерный разъем с встроеннымРезистор 120 Ом , подключенный к первичной паре сигнала данных; этот резистор соответствует характеристическому сопротивлению кабеля . Если используется вторичная пара данных, то к ней также подключается согласующий резистор . Хотя простые системы ( т. е. системы с небольшим количеством устройств и короткими кабелями) иногда будут нормально функционировать без согласующего резистора, стандарт требует его использования. Некоторые подчиненные устройства DMX имеют встроенные согласующие резисторы, которые можно активировать вручную с помощью механического переключателя или программного обеспечения, или автоматически определяя отсутствие подключенного кабеля.
Сеть DMX512 называется «DMX-вселенная». [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 «смотреть» на другой набор каналов, чтобы управляться главным контроллером. Меньшие контроллеры могут иметь один разъем OUT, что позволяет им управлять только одной вселенной, тогда как большие пульты управления (консоли оператора) могут иметь возможность управлять несколькими юниверсами, при этом для каждой вселенной предусмотрен разъем OUT. Многие из более современных пультов управления вместо нескольких разъемов OUT имеют неэкранированный разъем витой пары (например, Cat 5 , Cat 5e или Cat 6 ). Такие кабели и системы могут управлять до 32768 универсумами DMX512 [5] с использованием протокола Art-Net или 65536 с использованием протокола sACN, а также существующим Ethernet в зданиях.
Данные DMX512 передаются по дифференциальной паре с использованием уровней напряжения EIA-485 . Электрические характеристики DMX512 идентичны характеристикам стандарта EIA-485-A, если иное не указано в E1.11 [ нужен пример ] .
DMX512 — это шинная сеть длиной не более 400 метров (1300 футов), с не более чем 32 единичными нагрузками (отдельными подключенными устройствами) на одной шине. Если необходимо обмениваться данными между более чем 32 единичными нагрузками, сеть может быть расширена на параллельные шины с помощью разветвителей DMX. Сетевая проводка состоит из экранированной витой пары с характеристическим сопротивлением120 Ω , с оконечным резистором на конце кабеля, наиболее удаленном от контроллера, для поглощения отражений сигнала. DMX512 имеет два витых парных тракта передачи данных, 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) касается подключения общего сигнала DMX512 к заземлению. В частности, стандарт рекомендует, чтобы порты передатчика (порт OUT контроллера DMX512) имели низкоомное соединение между общим сигналом и заземлением; такие порты называются заземленными . Также рекомендуется, чтобы приемники имели высокоомное соединение между общим сигналом и заземлением; такие порты называются изолированными .
Стандарт также допускает изолированные порты передатчика и неизолированные приемники. Он также рекомендует, 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. Несколько возможных конфигураций заземления, которые обычно используются с EIA485, специально запрещены E1.11.
В оригинальном DMX512 1990 года указывалось, что при использовании разъемов канал передачи данных должен использовать пятиконтактные электрические разъемы типа XLR (XLR-5), с гнездовыми разъемами, используемыми на передающих (OUT) портах, и штекерными разъемами на принимающих портах.
Использование любых других разъемов типа XLR запрещено.
Трехконтактный разъем XLR обычно используется для DMX512, на осветительном и связанном с ним контрольном оборудовании, особенно в бюджетном/диджейском сегменте рынка. Однако использование трехконтактных разъемов XLR для DMX512 специально запрещено разделом 7.1.2 стандарта DMX512. Использование трехконтактного разъема XLR в этом контексте, во-первых, представляет риск повреждения осветительного оборудования, если аудиокабель, несущий фантомное питание 48 В, будет случайно подключен, а во-вторых, поощряет использование кабеля, соответствующего спецификациям аналогового аудио для DMX, что может привести к ухудшению сигнала и ненадежной работе сети DMX.
DMX512-A (ANSI E1.11-2008) определил использование восьмиконтактных модульных ( 8P8C или "RJ-45") разъемов для стационарных установок, где не требуется регулярное подключение и отключение оборудования.
Примечание: некоторые производители использовали другие схемы расположения выводов для разъемов RJ-45 до включения этого в стандарт.
Другие форм-факторы разъемов допускаются на оборудовании, где 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 предоставляется только в случае, если физически невозможно установить на изделие 5-контактный разъем XLR. В таких случаях должны быть соблюдены все следующие дополнительные требования:
1) Альтернативный разъем не должен быть разъемом XLR любого типа.
2) Альтернативный разъем не должен быть 8-позиционным модульным разъемом IEC 60603-7 любого типа, за исключением случаев, разрешенных в пункте 7.3.7.2 Оборудование, предназначенное для стационарной установки с внутренними соединениями с каналом передачи данных
Изделия стационарной установки с внутренними соединениями с каналом передачи данных могут использовать 5-контактный разъем XLR, но не должны использовать какой-либо другой разъем XLR. При использовании 5-контактного разъема XLR должны применяться требования 7.1 и 7.1.1. При использовании разъема, отличного от XLR, настоящий Стандарт не накладывает никаких других ограничений или условий на выбор разъема. Нумерация контактов (штырей) на альтернативном разъеме должна соответствовать нумерации для стандартного 5-контактного разъема XLR
Распиновка модульного разъема 8P8C соответствует схеме спаривания проводников, используемой витыми парными соединительными кабелями категории 5 (Cat5) . Избежание контактов 4 и 5 помогает предотвратить повреждение оборудования, если кабель случайно подключен к однолинейной телефонной розетке телефонной сети общего пользования .
На заре цифрового управления освещением несколько производителей оборудования использовали различные разъемы и распиновки для своих фирменных цифровых сигналов управления.
Наиболее распространенным из них был трехконтактный разъем XLR (также называемый cannon jack в некоторых странах).
После ратификации DMX512 многие из этих производителей выпустили обновления прошивки, позволяющие использовать управление DMX512 на их существующем оборудовании с помощью простого адаптера для подключения к стандартному 5-контактному разъему XLR и обратно.
Поскольку в настоящее время электрическая спецификация определяет 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-контактные XLR аудио и DMX сигналы подключаются друг к другу.
Примечание: этот разъем запрещен разделом 7 ANSI E1.11 - 2008.
Данные 1+ и - часто меняются местами. Наиболее часто встречающаяся распиновка приведена первой:
Color Kinetics имеет собственную версию разъема RJ-45 для DMX, [6] , которая появилась еще до официального включения в стандарт DMX512 в 2008 году. Распиновка специально для светодиодных осветительных приборов Color Kinetics выглядит следующим образом:
Стандартные кабели, используемые в сетях DMX512, используют разъемы XLR5 с разъемом-папой на одном конце и разъемом-мамой на другом конце. Разъем-папа кабеля подключается к передающему гнезду (OUT), а его разъем-мама подключается к принимающему гнезду (IN).
Кабели для DMX512 были удалены из стандарта ANSI E1.11, и в 2003 году был начат отдельный проект по стандартам кабелей. [7] Было разработано два стандарта кабелей: один для портативных кабелей DMX512 (ANSI E1.27-1 – 2006) и один для постоянных установок (проект стандарта BSR E1.27-2). Это решило проблемы, возникающие из-за различий в требованиях к кабелям, используемым в гастрольных шоу, по сравнению с теми, которые используются для постоянной инфраструктуры. [8]
Электрические характеристики кабеля DMX512 определяются с точки зрения импеданса и емкости, хотя часто существуют механические и другие соображения, которые также необходимо учитывать. Типы кабелей, подходящие для использования DMX512, будут иметь номинальный характеристический импеданс120 Ω . Кроме того, кабели, разработанные для EIA485, обычно соответствуют электрическим спецификациям DMX512. Напротив, микрофонные и линейные аудиокабели не обладают требуемыми электрическими характеристиками и, таким образом, не подходят для кабелей DMX512. Значительно более низкое сопротивление и более высокая емкость этих кабелей искажают цифровые формы волн DMX512, что, в свою очередь, может привести к нерегулярной работе или периодическим ошибкам, которые трудно идентифицировать и исправить. [9]
Кабель Cat5 , обычно используемый для сетей и телекоммуникаций, был протестирован ESTA для использования с DMX512A. Разъемы RJ45 используются некоторым DMX-совместимым оборудованием со стандартом ESTA [10] или фирменными распиновками.
На канальном уровне контроллер DMX512 передает асинхронные последовательные данные со скоростью 250 кбит/с. Формат данных фиксирован: один стартовый бит, восемь бит данных (сначала наименее значимый [11] ), два стоповых бита и нет четности .
Каждый кадр состоит из:
Начало пакета обозначается разрывом, за которым следует «метка» (логическая единица), известная как «Метка после разрыва» (MAB). Разрыв, который сигнализирует об окончании одного пакета и начале другого, заставляет получателей начать прием, а также служит в качестве кадра (позиционной ссылки) для байтов данных внутри пакета. Кадрированные байты данных известны как слоты . После разрыва отправляется до 513 слотов.
Первый слот зарезервирован для «стартового кода», который определяет тип данных в пакете. Стартовый код 0x00 ( шестнадцатеричный ноль) является стандартным значением, используемым для всех совместимых с DMX512 устройств, включая большинство осветительных приборов и диммеров. Другие стартовые коды используются для текстовых пакетов (0x17), пакетов системной информации (0xCF), для расширения RDM для DMX (0xCC) и различных фирменных систем. ESTA поддерживает базу данных альтернативных стартовых кодов. [12]
Все слоты, следующие за стартовым кодом, содержат настройки управления для подчиненных устройств. Позиция слота в пакете определяет устройство и функцию, которые будут контролироваться, в то время как его значение данных указывает заданную точку управления.
Параметры синхронизации DMX512 могут варьироваться в широком диапазоне. Первоначальные авторы определили стандарт таким образом, чтобы обеспечить наибольшую гибкость проектирования. Из-за этого, однако, было сложно проектировать приемники, которые работали бы во всем диапазоне синхронизации. В результате этой трудности [ необходима ссылка ] спецификация синхронизации оригинального стандарта 1986 года была изменена в 1990 году. В частности, MAB, который изначально был зафиксирован на уровне 4 мкс, был изменен на минимум 8 мкс. Стандарт E1.11 (2004) смягчил спецификации синхронизации передатчика и приемника. Это смягчило требования к синхронизации для систем, использующих контроллеры, построенные на DMX512-A (E1.11); однако значительное количество устаревших устройств по-прежнему используют синхронизацию передачи вблизи минимального конца диапазона.
Максимальное время не указано, поскольку при условии, что пакет отправляется не реже одного раза в секунду, BREAK, MAB, межслотовое время и метка между последним слотом пакета и разрывом (MBB) могут быть сколь угодно длинными.
Пакет максимального размера, имеющий 512 каналов (слоты, следующие за стартовым кодом), отправляется примерно за 23 мс, что соответствует максимальной частоте обновления около 44 Гц. Для более высоких частот обновления могут быть отправлены пакеты, имеющие менее 512 каналов.
Стандарт не определяет минимальное количество слотов, которые могут быть отправлены в пакете. Однако он требует, чтобы пакеты передавались так, чтобы передние фронты любых двух последовательных BREAK были разделены по крайней мере на 1204 мкс, а приемники должны иметь возможность обрабатывать пакеты с временем между перерывами не менее 1196 мкс. [13] Минимальное время передачи между перерывами может быть достигнуто путем отправки пакетов, содержащих по крайней мере 24 слота (добавляя дополнительные байты заполнения, если необходимо) или путем растяжения таких параметров, как время BREAK, MAB, Interslot или Interpacket. [14]
Большинство данных отправляется с нулевым начальным кодом по умолчанию 00h. Цитата из стандарта:
8.5.1 ПУСТОЙ СТАРТ-код
Код NULL START идентифицирует последующие слоты данных как блок нетипизированной последовательной 8-битной информации.
Пакеты, идентифицированные кодом NULL START, являются пакетами по умолчанию, отправляемыми в сетях DMX512. Более ранние версии этого стандарта предполагали, что только данные класса диммера будут отправляться с использованием пакетов кода NULL START. На практике пакеты кода NULL START использовались широким спектром устройств; эта версия распознает этот факт.
Каждый пакет NULL START Code не содержит формальных данных или адресной структуры. Устройство, использующее данные из пакета, должно знать положение этих данных внутри пакета.
Пакеты или стойки диммеров используют группу слотов для определения уровней для своих диммеров. Обычно диммер имеет начальный адрес, который представляет диммер с наименьшим номером в этом пакете, и адресация увеличивается оттуда до диммера с наибольшим номером. Например, для двух пакетов по шесть диммеров каждый первый пакет будет начинаться с адреса 1, а второй пакет — с адреса 7. Каждый слот в пакете DMX512 соответствует одному диммеру.
DMX не требует метода 16-битного кодирования для пакетов Null Start Code; однако многие параметры движущихся огней используют кодирование чисел, больших, чем 8-битное. 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 65536 шагов, что обеспечивает гораздо большую точность для любого 16-битного управляемого параметра, такого как Pan или Tilt.
Популярность DMX512 отчасти обусловлена его надежностью. Кабель можно использовать не по назначению без потери функциональности способами, которые сделали бы Ethernet или другие высокоскоростные кабели передачи данных бесполезными, хотя неисправности кабеля могут иногда приводить к периодическим проблемам, таким как случайное срабатывание. Неожиданное поведение прибора может быть вызвано ошибками адресации, неисправностями кабеля, неверными данными от контроллера или несколькими источниками DMX, непреднамеренно примененными к одной цепочке приборов.
В стандартах 1986 и 1990 годов использование второй пары данных не определено иначе, как «дополнительный второй канал передачи данных». Предусматривалось как однонаправленное, так и двунаправленное использование. Для этих контактов были реализованы другие фирменные применения. Схемы, использующие напряжение за пределами диапазона, разрешенного EIA485, запрещены. Руководство по разрешенному использованию можно найти в Приложении B E1.11. Текущая стандартная практика заключается в том, чтобы оставлять контакты вторичного канала передачи данных неиспользованными.
В стандарте DMX512-A указано, что разъем должен быть пятиконтактным XLR .
DMX512-A использует одну пару проводников, поэтому может быть подключен с помощью более дешевых 3-контактных разъемов XLR. Некоторые производители изготавливают устройства с трехконтактными разъемами XLR из-за их более низкой стоимости. Однако, поскольку 3-контактные XLR обычно используются для подключения микрофонов и звуковых микшерных пультов , существует риск неправильного подключения оборудования DMX512 к микрофонам и другому звуковому оборудованию. Фантомное питание +48 В , излучаемое микшерными пультами, может повредить оборудование DMX512, если к нему подключиться. Сигналы DMX512, излучаемые световыми пультами, могут повредить микрофоны и другое звуковое оборудование, если к нему подключиться. В результате лучшей практикой является использование только 5-контактных XLR для сигналов DMX512, чтобы избежать риска путаницы с разъемами, используемыми для звуковых сигналов.
Для сигнальных линий DMX512 требуется одинНагрузочный резистор 120 Ом должен быть установлен на самом конце сигнального кабеля.
Некоторые из наиболее распространенных симптомов неправильного завершения — это мигание, неконтролируемая или неправильная работа света или другие нежелательные случайные специальные эффекты.
Некоторое оборудование имеет автоматическое оконечное устройство, другое — физический переключатель, а для остальных требуется установка пользователем физического оконечного устройства (например, штекера XLR-5 с резистором).
Пользователям важно проверить, имеют ли их устройства автоматическое или коммутируемое завершение работы, так как в противном случае линия DMX может быть завершена несколько раз или не завершена вообще, хотя они считают это правильным.
Кроме того, терминирование линии DMX часто выявляет физические неисправности кабеля — например, если провод «Данные −» оборван, неконцевая линия DMX может работать частично, в то время как установка терминатора немедленно выявляет проблему.
В последнее время беспроводные адаптеры DMX512 стали популярными, особенно в архитектурных осветительных установках, где длина кабеля может быть непозволительно большой. Такие сети обычно используют беспроводной передатчик на контроллере со стратегически размещенными приемниками около приборов для преобразования беспроводного сигнала обратно в обычные сигналы проводной сети DMX512 или беспроводные приемники, встроенные в отдельные приборы.
Хотя беспроводные сети DMX512 могут работать на расстояниях, превышающих 3000 футов (910 м) в идеальных условиях, большинство беспроводных соединений DMX512 ограничены максимальным расстоянием 1000–1500 футов (300–460 м) для обеспечения надежной работы. Первая коммерчески продаваемая беспроводная система DMX512 была основана на технологии скачкообразной перестройки частоты (FHSS) с использованием коммерческих беспроводных модемов. [16] Другие системы более позднего поколения по-прежнему использовали технологию скачкообразной перестройки частоты (FHSS), но с более высокой пропускной способностью. Системы FHSS, как правило, мешают другим типам беспроводных систем связи, таким как WiFi/WLAN. Это было решено в новых беспроводных системах DMX с помощью адаптивной перестройки частоты, техники обнаружения и избегания окружающих беспроводных систем, чтобы избежать передачи на занятых частотах. [17]
В настоящее время существует несколько несовместимых беспроводных протоколов. Хотя протоколы DMX-over-Ethernet, такие как E1.31 - Streaming ACN , могут использоваться для отправки данных DMX по WiFi, это обычно не рекомендуется из-за сильно изменяющейся задержки WiFi.
Было предложено много альтернатив DMX512 для устранения ограничений, таких как максимальное количество слотов 512 на вселенную, однонаправленный сигнал и отсутствие встроенного обнаружения ошибок. В ревизии DMX512-A 2004 года был 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 данных DMX Null. Однако SIP редко реализовывались.
E1.11-2004, пересмотр DMX512-A, также закладывает основу для протокола удаленного управления устройствами (RDM) посредством определения расширенной функциональности. RDM обеспечивает диагностическую обратную связь от приборов к контроллеру, расширяя стандарт DMX512 для охвата двунаправленной связи между контроллером освещения и осветительными приборами. RDM был одобрен ANSI в 2006 году как ANSI E1.20 и набирает интерес.
Протокол на основе Ethernet может распространять несколько вселенных DMX через один кабель от места управления до коммутационных коробок, расположенных ближе к приборам. Затем эти коробки выводят обычный сигнал DMX512. ANSI E1.31—2009 [8] Entertainment Technology—Lightweight streaming protocol for transport of DMX512 using ACN , опубликованный 4 мая 2009 года, и Art-Net — два бесплатных протокола, используемых для достижения этой цели.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)