В настоящее время управление световым оборудованием и сценическими эффектами невозможно осуществлять без хотя бы минимального понимания, как работает DMX-протокол. Разработанный в 1986 году Институтом театральных технологий США (USITT), этот цифровой стандарт передачи информации от управляющего устройства к осветительным приборам до сих пор остаётся более чем актуальным, хотя и имеет ряд известных недостатков. В этой статье мы вкратце напомним о том, что такое DMX512 и разберёмся в принципах его работы.
Что означает DMX512 и для чего он нужен
Начать, пожалуй, стоит с наименования. Первая часть – DMX – представляет собой акроним от английского Digital Multiplex: собственно, это протокол, или набор правил, для дистанционного управления диммерными светильниками или интеллектуальными приборами вне зависимости от производителя этих приборов.
До появления DMX производители профессионального оборудования использовали собственные протоколы, вынуждая художников по свету применять управляющее и осветительное оборудование одной и той же фирмы. Общего стандарта под продукцию разных производителей не существовало. Между тем в стандартизации можно найти массу плюсов как для производителя, так и для потребителя. Среди этих плюсов:
- рост общего качества и безопасности продукции;
- сокращение стоимости и времени разработки новых приборов;
- рационализация технологических методик;
- препятствие скорому устареванию инженерных решений.
Понимая индустрийную необходимость в подобном протоколе, USITT на основе промышленного интерфейса EIA/TIA-485 для роботов и автоматизированных станков и был разработан DMX.
Со второй частью наименования всё достаточно просто. Число 512 означает количество каналов управления в отдельном участке сети подключаемых устройств («вселенной»). Один канал соответствует одному параметру прибора: диммеру, доступным цветам, движению по Pan/Tilt, смене гобо-рисунков, стробоскопу и так далее. Простые световые консоли могут контролировать всего одну-две DMX-«вселенных», тогда как профессиональное оборудование премиум-сегмента способно управлять сотнями приборов при помощи нескольких тысяч каналов.
Как работает DMX512
DMX512 - это асинхронный последовательный цифровой протокол передачи данных. Для инженеров, специалистов по свету и людей, давно находящихся в кругу профессионалов, эта сентенция имеет очевидный смысл, но что делать остальным, желающим разобраться и понять, как же всё это работает? Попробуем рассказать основные вещи максимально просто и наглядно.
Основная задача DMX512 – передать информацию по нескольким каналам, используя один физический кабель. Простая DMX-сеть состоит из передающего устройства (консоли управления) и одного или нескольких последовательно подключённых принимающих приборов (прожекторов или эффектов), последний из которых. По одному разъёму одновременно транслируется до 512 каналов, причём передача производится даже на незанятые адреса. Собственно, адрес DMX – это заданный по желанию пользователя консоли канал для управления прибором или атрибутом.
Приведём наглядный пример: в представленной цепи к консоли последовательно подключены 4 WASH-прибора на 21 канал и 2 прожектора с линзой Френеля (по одному диммерному каналу на каждый). Оператор выставляет базовый адрес первого прибора на 001. В нашем случае, это "френель". Далее идёт вся наша заливка. Соответственно, атрибуты первого WASH контролируются каналами со 2 по 22, второго – с 23 по 43 и т.д. При необходимости, мы можем задать базовый адрес на любой из каналов в пределах «вселенной».
Последовательное подключение и DMX-сеть
Информация по кабелям DMX передаётся электрическими импульсами: положительным (1) и нулевым (0). Цифровые системы такого рода принято называть двоичными, каждый двоичный импульс – битом. Комбинация из 8 битов называется байтом и используется для передачи одной части информации. Информация в данном случае – это просто значение от 0 до 255.
Чаще всего цифровой сигнал передаётся по одному биту за раз в одном направлении по одному проводу. Поскольку каждый бит передается последовательно, этот метод известен как последовательная связь.
Есть два типа последовательной связи: синхронная и асинхронная. Не вдаваясь в подробности, поясним: при синхронной передаче данных информация передаётся как совокупность символов в одном потоке битов. Метод требует идеальной синхронизации на обоих концах цепи, что выливается в необходимость установки дорогостоящего высокоточного оборудования. При асинхронной передаче данные передаются по одному байту за раз. Асинхронные устройства не требуют идеальной синхронизации, а, соответственно, проще и дешевле.
Существует множество стандартов передачи данных. В случае DMX512, за основу был взят уже упомянутый EIA/TIA-485 (или RS-485), который использует асинхронную дифференциальную передачу данных. В соответствии со стандартом устройства подключаются последовательно короткими кабелями, а общая длина сети может достигать 500 м. Большая длина потребует использования усилителей сигнала. При желании подключить более 32-х приборов рекомендуется использовать специальные разветвители сигнала (сплиттеры).
Последний прибор в цепи должен быть снабжён терминатором, чтобы избежать отражения сигнала обратно в направлении передающего устройства. При определённой длине DMX-линии и стечении обстоятельств отражённый сигнал может внести значительные помехи в исходящий сигнал и стать причиной серьёзных сбоев. Терминатор-резистор поглощает сигнал на конце линии и предотвращает возникновение нежелательных эффектов.
Разъёмы и кабели
Раз уж мы говорим о протоколе подключения приборов, нельзя не затронуть тему кабелей и разъёмов, которые это подключение обеспечивают.
DMX512 предполагает использование специальных высококачественных кабелей, соответствующих стандарту EIA-485 и состоящих из одной или двух витых пар низкой ёмкости в оплётке, экранированных фольгой. Конечно, подключение возможно построить на неспециализированных кабелях или самых обычных электропроводах, но в перспективе это обязательно приведёт к плачевным последствиям. В построении системы сценического освещения мы в первую голову должны добиваться максимальной надёжности, чтобы в один «прекрасный» момент она не отказала прямо посередине тщательно подготовленной шоу-программы.
При прокладке и разводке желательно использовать кабели с двумя витыми парами, – это позволит установить оборудование с будущими версиями DMX-приборов (некоторые приборы используют вторую пару для вывода на пульт информации о сбоях или диагностику работы оборудования), а в некоторых случаях спасёт от короткого замыкания или обрыва основной витой пары.
Разъёмы DMX-кабелей – это стандартные 5-pin (5-контактные) XLR. Наименование разъёмов происходит от оригинального Cannon X с защёлкой и защитной эластичной резиновой прокладкой (Cannon X with a Latch and Resilient polychloroprene). Из пяти контактов по стандарту используются всего три, поэтому сейчас в большинстве своём используются кабели 3-pin – они просто-напросто дешевле и доступнее. По двум оставшимся контактам на контроллер может поступать обратная информация от прибора, о которой мы говорили выше.
Соединение кабелей производится следующим образом: розетка, или в просторечье «мама», подключается к передатчику сигнала, а вилка, она же «папа» – к принимающему устройству. В конце цепи обязательно должен присутствовать терминатор!
Недостатки DMX512
«Недостатки есть у всего», – это безапелляционное выражение известно всем и применимо, в том числе, и к DMX. Конечно, многие проблемы и трудности создания DMX-сети связаны с недостаточной опытностью персонала или непониманием принципов и возможностей работы системы, но существует ряд объективных критериев, с которыми сложно поспорить. Поехали!
Пункт первый: радиопомехи. Если в непосредственной близости к линии работает радиопередатчик, вполне возможно возникновение помех и сбоев. Происходят такие неприятности из-за того, что энергия радиосигнала внедряется в кабель передачи и деформирует сигнал, поступающий непосредственно на подключённые приборы. Для устранения проблемы используются специальные конденсаторы для подавления высоких частот, что удорожает общую стоимость системы.
Пункт второй: собственно, последовательное подключение. Поскольку все приборы подключены один за другим, критическое нарушение цепи ведёт к отказу оборудования, следующего за проблемным участком. Решение кроется в разделении коммутации на несколько цепей, что опять же ведёт к удорожанию инсталляции.
Пункт третий: ограниченная длина линии. Рекомендованные 32 прибора в современных условиях – это немного. А большее количество подключений при определённых обстоятельствах может привести к образованию блуждающего сигнала и нарушениям в управлении всей линией.
Заключение
В 2004 году DMX512 был обновлён до DMX512-A, но сохранил обратную совместимость с предыдущими стандартами. Первоначальной целью DMX512 была передача информации на диммеры и другое сценическое оборудование в надёжной унифицированной цифровой форме. Протокол многие годы отлично справлялся с этой задачей, однако растущая сложность современных приборов потребовала со временем и более сложных решений.
Обновлённый DMX512-A добавил возможность передачи текстовых пакетов. RDM (удалённое управление устройствами) – это двунаправленный протокол, способный отправлять запросы и получать ответы от интеллектуальных устройств. ACN (архитектура для сетей управления) используется для крупных инсталляций, поскольку она может распространяться через систему на основе Ethernet на основе Интернета. ACN работает с другими протоколами для построения единых систем управления звуком, освещением, проекциями. Art-Net - это еще один протокол на основе Ethernet. И хотя все эти протоколы имеют свои сильные и слабые стороны, большинство оборудования на рынке по-прежнему поддерживают оригинальный стандарт DMX512.