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什么是灯光DMX512协议?


DMX512协议是由美国舞台灯光协会(USITT)提出了一种数据调光协议,它给出了一种灯光控制器与灯具设备之间通信的协议标准,因其在1990年提出,所以协议的全称是USITTDMX512(1990)。该协议的提出为使用数字信号控制灯光设备提供了一个良好的标准。

中文名:DMX512

外文名:DigitalMultipleX512

提出者:美国舞台灯光协会

提出时间:1990年

特点:抗干扰能力强等

所属领域:计算机科学技术

一、简介

DMX512是一个数字调光协议,应用它能够对舞台、剧场、演播室等场所的调光器及其他的控制设备进行数字控制,适用于一点多点的主从式控制系统,其互连形式采用了多点总线结构,不存在信息通路阻塞问题,其连线简单,可靠性高。

虽然灯光控制系统已发展到网络化控制系统,但DMX512信号系统仍是目前应用最广泛的系统,即使是大型的网络化灯光控制系统,控制的末端仍然大量采用DMX512信号控制方式。

DMX512协议适用于一点对多点的主从控制网络系统。根据DMX512数据传输速率的要求以及控制网络分散的特点,其物理层的设计采用RS-485总线收发器,总线用一对双绞线实现调光台与调光器的相接。RS-485总线采用平衡发送和差分接收,接收灵敏度高,而且抗干扰的能力强,信号传输距离可达1000m。如果调光器距离调光台过远,可使用放大器或者信号分离器以增强信号。DMX512协议采用总线型结构,但数据都是从调光台到调光器单向传送,因此不存在各个调光器之间争夺总线使用权而导致信息堵塞的现象。

二、产生背景

随着数字技术及计算机技术的应用和普及,出现了电脑调光台,并先后出现了D54、AVAB、CMX、PMX、EMX等模拟及数字通信协议。由于以上协议标准是各生产厂家各自的协议标准,因而它们之间的兼容性不好,设备之间的相互通用存在问题。后来,为了解决各个厂家设备通用性的问题,美国剧场技术协会(UnitedStateInstituteforTheatreTechnology,USITT)于20世纪80年代初制定了DMX512协议。DMX512协议是一种数字多路复用(DigitalMultiplex,DMX)协议。协议制定后,经过修改,USITT于1990年将DMX512协议更规范,形成了DMX512-1990。目前几乎所有的灯光及舞台设备生产厂商都支持此控制协议,作为广泛采用的数字灯光数据协议,DMX512-1990也成为灯光控制的国际标准。

DMX512协议的统一使得各厂家的设备可相互连接,兼容性大大提高。同时,由于DMX512协议采用串行方式传送数字信号,控台与设备之间只要一根信号线即可,大大简化了控制台与设备之间的连接线。

三、数据格式

DMX512协议对于数据的传输速率有一定的要求,典型的传输速率为250kbps,其对应的每个比特位的持续时间为4us,每个数据帧的时长为44us,并且协议也规定每个DMX512数据包一次最大支持512帧数据的传输。DMX512数据包的格式如下图1所示。

DMX512协议规定数据包从传输必须按照规定的格式和传输波特率进行,一个完整的DMX512数据包的格式由一个MTBP信号、一个BREAK信号、一个MAB信号和一个SC信号,以及后面的数据帧组成。其分别的含义如下:

(1)MTBPMTBP(MarkTimeBetweenPackages)标志着一个完整的DMX512数据包的发送完毕,同时也是下一个数据包即将开始是标示位,高电平有效,表示当前传输线处于空闲状态,没有数据传输。

(2)BREAKBREAK是一个DMX512数据包的启示控制信号,对应着一个数据包结束后的复位阶段,复位完成后接着应该发送下一包的数据。协议规定BREAK的信号为低电平有效,并且持续时间不小于两个DMX512的数据帧的长度,即88us。

(3)MABMAB(MarkAfterBreak)是一个数据包开始发送的标识,由于每一个数据帧的第一个位为低电平,故为了区分BREAK的低电平和数据帧的起始位的低电平,加入了MAB信号。协议规定了MAB的典型持续时长为8us,即两个位的时间,高电平有效。

(4)SC(StartCode)SC即起始码,它和一个普通的数据帧一样,但是它的8位数据位均为零,标示数据包中数据帧的开始。

四、特点

与其他协议相比,DMX512协议具有以下特点:

(1)信号是基于差分电压进行传输的,抗干扰能力强;

(2)采用RS-485总线收发器,信号可以进行长距离传输;

(3)数据刷新快,不论调光器的输出是否需要改变,主机都必须发送控制信号,数据帧与数据帧之间的时间小于1s,如果调光器在1s内没有收到新的数据帧,便可知数据已经丢失;

(4)实现简单,不需要专门的硬件设备支持

五、使用注意事项

在使用DMX512信号时需要注意的几个问题。

①随时携带一个便携式DMX512信号测试仪非常有用,它能够随时检查系统中出现的错误,迅速找到问题部位,及时排除故障,保证灯光控制系统的正常运行。

②使用合格的信号线能够大大减少工作中的麻烦,根据DMX512协议标准的要求,选用符合规格的双绞屏蔽线来制作信号线,决不能使用音频线来代替。圆柱形插头芯线的正确连接也要引起重视。在实际工作中,有许多故障都是因为信号线的断裂和信号线接头的脱焊以及线号的错误连接等问题引起的,因此,在使用前查一下信号线的通断和芯线的相位,能达到事半功倍的效果。

③使用三芯DMX512圆柱形插头时,特别是在使用五转三或三转五信号转接线时,一定要特别注意,使用前要仔细了解设备对信号相位的技术要求,及时改正错误的信号连线。

④检查受控设备和DMX512圆柱形插头的地线连接问题,根据DMX512标准规定圆柱形插头的1号芯和受控设备1号线都不允许接壳,只允许控制台DMX512输出口的1号线与其底盘连接。因此,在连接好控制系统的信号线后,要用测试仪或万用表检查1号线是否有接壳问题,一旦查出要立即排除,否则就可能因设备外壳意外带电对信号系统造成损坏。

⑤在同一个控制台上控制不同型号的电脑灯时,由于各生产厂商的设备会有所区别,混装使用时容易产生问题,因此,最好在它们之间安装隔离放大器,将不同型号的电脑灯隔离使用。另外,在租用其它公司的电脑灯或其它设备时,最好在不同公司的设备之间安装隔离放大器,这一点也很重要。

⑥注意将电脑灯的供电电源,与演播室或演出场所其它用电设备(如硅箱及大功率灯具等)的供电电源分开使用,否则极易产生因其它用电设备超载而造成的对电脑灯的损坏。

⑦要牢记在信号连接线的最末端加接120Ω终端电阻,根据DMX512信号协议的要求,在每一串信号链的末端都要连接终端电阻,以形成控制回路的“闭环”,因此,在实际工作中,要多准备几个终端电阻。

⑧注意DMX512系统的“单元负载”问题,使每个输出口的“单元负载”不能超过32个,必要时增加信号分配器。另外,根据我们的经验,从控制台或分配器到最末端受控设备的信号线长度要小于200m,才能有较好的控制效果。

⑨注意地址码的正确设定,特别是在使用电脑灯时,要清楚每个电脑灯的通道数和地址码的设定方法,有些电脑灯(如美国的HIGHEND和意大利的SGM)有其特殊的地址码设定方法,要特别引起注意。

⑩在敷设DMX512信号线缆时,要尽量避免与电源电缆线和灯线平行近距离敷设,以减少电源和调光硅箱对控制信号的干扰。

 

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