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[導(dǎo)讀]   引言   基于DMX512控制協(xié)議進(jìn)行調(diào)光控制的燈光系統(tǒng)叫做數(shù)字燈光系統(tǒng)。目前,包括電腦燈在內(nèi)的各種舞臺效果燈、調(diào)光控制器、控制臺、換色器、電動吊桿等各種舞臺燈光設(shè)備,以其對DMX5

  引言

  基于DMX512控制協(xié)議進(jìn)行調(diào)光控制的燈光系統(tǒng)叫做數(shù)字燈光系統(tǒng)。目前,包括電腦燈在內(nèi)的各種舞臺效果燈、調(diào)光控制器、控制臺、換色器、電動吊桿等各種舞臺燈光設(shè)備,以其對DMX512協(xié)議的全面支持,已全面實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制的數(shù)字化,并在此基礎(chǔ)上,逐漸趨于電腦化、網(wǎng)絡(luò)化。因此,對于影視燈光設(shè)計(jì)與操作人員,理解DMX512控制協(xié)議的程序結(jié)構(gòu)、控制原理及其應(yīng)用要點(diǎn)是十分必要的。

  1. DMX512燈光控制協(xié)議

  DMX是Digital MulTIpleX的縮寫,意為多路數(shù)字傳輸。DMX512控制協(xié)議是美國舞臺燈光協(xié)會(usITT)于1990年發(fā)布的燈光控制器與燈具設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)標(biāo)準(zhǔn),全稱是USITT DMX512(1990),包括電氣特性、數(shù)據(jù)協(xié)議、數(shù)據(jù)格式等方面的內(nèi)容。

  每一個(gè)DMX控制字節(jié)叫做一個(gè)指令幀,稱作一個(gè)控制通道,可以控制燈光設(shè)備的一個(gè)或幾個(gè)功能。一個(gè)DMX指令幀由1個(gè)開始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和2個(gè)結(jié)束位共ll位構(gòu)成,采用單向異步串行傳輸,如圖1所示。

  

  圖1 DMX512定時(shí)程序的幀結(jié)構(gòu)(上圖)和信息包結(jié)構(gòu)(下圖)

  圖1中虛線內(nèi)控制指令中的S為開始位,寬度為一個(gè)比特,是受控?zé)艟邷?zhǔn)備接收并解碼控制數(shù)據(jù)的開始標(biāo)志;E為結(jié)束位,寬度為兩個(gè)比特,表示一個(gè)指令幀的結(jié)束;D0 D7為8位控制數(shù)據(jù),其電平組合從0000~ 一l1111111共有256個(gè)狀態(tài)(對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)的0~255),控制燈光的亮度時(shí),可產(chǎn)生256個(gè)亮度等級,0000~ (0)對應(yīng)燈光最暗,l1111111(255)對應(yīng)燈光最亮。DMX512指令的位寬(每比特寬度)是4 s,每幀寬度為44 弘s,傳輸速率為250 kbps。

  一個(gè)完整的DMX512信息包(Packet)由一個(gè)MTBP位、一個(gè)Break位、一個(gè)MAB位、一個(gè)SC和512個(gè)數(shù)據(jù)幀構(gòu)成。MTBP(Mark TIme Between Packets)標(biāo)志著一個(gè)完整的信息包發(fā)送完畢,是下一個(gè)信息包即將開始的“空閑位”,高電平有效。Break為中斷位,對應(yīng)一個(gè)信息包結(jié)束后的程序復(fù)位階段,寬度不少于兩個(gè)幀(22比特)。程序復(fù)位結(jié)束后應(yīng)發(fā)送控制數(shù)據(jù),但由于每一個(gè)數(shù)據(jù)幀的第一位(即開始位)為低電平,所以必須用一個(gè)高電平脈沖間隔前后兩個(gè)低電平脈沖,這個(gè)起間隔、分離作用的高電平脈沖即MAB(Mark After Break),此脈沖一到,意味著“新一輪”的控制又開始了。SC(STart Code)意為開始代碼幀(圖1中的第0幀),和此后到來的數(shù)據(jù)幀一樣,也是由11位構(gòu)成,除兩個(gè)高電平的結(jié)束位之外,其他9位全部是低電平,通常將其叫做第0幀或第0通道(Ch~nel No 0),可理解為一個(gè)不存在的通道(NON一~istent Channe1)。

  表1 DMX512信息包定時(shí)表

  

  表1是DMX512信息包的定時(shí)表,表中NS意為Nm Spec~ed,寬度沒有嚴(yán)格限制,由程序設(shè)計(jì)者自行決定,比如MTBP的寬度可以介于0~1秒之間。

  調(diào)光控制臺每發(fā)送一個(gè)信息包,可以對全部512個(gè)受控通道形成一次全面的控制。發(fā)送一個(gè)信息包的時(shí)間大約是23Ⅱls,每秒鐘將對所有512個(gè)受控通道完成44次控制,即受控光路的刷新頻率44 Hz,如果實(shí)際受控通道少于512個(gè),那么刷新頻率將相應(yīng)提高。

  2. DMX512協(xié)議的基本作用機(jī)理

  一個(gè)DMX接口最多可以控制5l2個(gè)通道,因?yàn)殡娔X燈一般都有幾個(gè)到幾十個(gè)功能,所以。一臺電腦燈需占用少則幾個(gè)、多則幾十個(gè)控制通道。下面通過一個(gè)功能簡單,通道較少的小型電腦燈的DMX通道表,看一下DMx5l2的控制過程與原理。

  該電腦燈有八個(gè)DMX控制通道,一個(gè)顏色輪,兩個(gè)圖案輪,具有調(diào)光、頻閃、搖頭及變換光線顏色、圖案等功能,其DMX通道序號、通道編碼和對應(yīng)功能如表2所示。

  表2 電腦燈DMX通道表

  

  表2中的DMX數(shù)值用十進(jìn)制數(shù)表示,0 7對應(yīng)8位控制數(shù)據(jù)的二進(jìn)制組合為00000~0 000001 1 1.

  232~255對應(yīng)的二進(jìn)制組合為11101000~11111111,其他以此類推。將DMX協(xié)議中某一指令幀的部分或全部8位二進(jìn)制組合形成電腦燈某~功能轉(zhuǎn)換或狀態(tài)變化的這一過程即解碼與控制。

  從DMX通道表中可以清楚地看出電腦燈功能、通道數(shù)及其對應(yīng)關(guān)系,是計(jì)算一個(gè)DMX接口所帶單元負(fù)載數(shù)目及設(shè)置起始地址編碼的重要依據(jù)。比如,像這種只有8個(gè)通道的電腦燈,一個(gè)DMX接口可以控制的數(shù)量為64臺(512/8=64)。如果另一電腦燈的DMX通道數(shù)為20,那么一個(gè)DMX接口可以控制的數(shù)量則為25臺(512/20=25.6,舍去余數(shù))。

  3. DMX5 12控制協(xié)議的若干應(yīng)用問題

  應(yīng)用DMX512協(xié)議控制數(shù)字燈光設(shè)備時(shí),還需要對DMX接口的應(yīng)用特點(diǎn)、起始地址碼、單元負(fù)載及信號終端器等問題有所了解。

  3.1 DMX接口的應(yīng)用特點(diǎn)

  DMX512標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定DMX接口用5芯卡依口,其中1芯接地,2,3和4,5芯傳輸控制信號(2,4為反相端,3,5為同相端),4,5芯原打算傳輸燈光設(shè)備的狀態(tài)及錯(cuò)誤檢測等信息,后來閑置不用。之所以要求用5芯卡依口而不是更為常見的3芯卡依口,是為了防止不小心和專業(yè)音響上常用的3芯卡依口產(chǎn)生誤連接,因?yàn)橐繇懺O(shè)備上連接電容話筒的3芯卡依口可對外提供48 v的幻像電壓,這種錯(cuò)誤連接,極易燒壞內(nèi)部電路。盡管如此,很多電腦燈還是采用了3芯卡依口,如出現(xiàn)兩種卡儂口并存的情況,要用轉(zhuǎn)接器予以正確轉(zhuǎn)接。

  所有數(shù)字化燈光設(shè)備均有一個(gè)DMX輸入接口和一個(gè)DMX輸出接口,DMX512控制協(xié)議允許各種燈光設(shè)備混合連接,在使用中可直接將上一臺設(shè)備的DMX輸出接口和下一臺設(shè)備的輸入接口連接起來。不過需要清楚的是,這種看似串聯(lián)的鏈路架構(gòu),對DMX控制信號而言其實(shí)是并聯(lián)的。因?yàn)镈MX控制信號進(jìn)入燈光設(shè)備后“兵分兩路”(見圖2),一路經(jīng)運(yùn)放電路進(jìn)行電壓比較并放大、整形后,對指令脈沖解碼,然后經(jīng)驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)完成各種控制動作;另一路則經(jīng)過緩沖、隔離后,直接輸送到下一臺燈光設(shè)備。另外,從圖2中運(yùn)放所具有的電壓比較作用不難得出這樣一個(gè)結(jié)論:利用運(yùn)放電路很高的共模抑制能力,可以極大地提高DMX控制信號的抗干擾能力,這就是為什么DMX512控制信號采用平衡傳輸?shù)脑颉?/p>

  

  圖2 燈光設(shè)備DMX接口簡化電路

  3.2 起始地址碼

  基于DMX512控制協(xié)議的每臺燈光設(shè)備都需要被賦予一個(gè)數(shù)字啟動地址編號,這個(gè)地址編號即該燈光設(shè)備的地址碼。地址碼用于DMX512控制信號的尋址,以保證設(shè)備只對屬于“自己的”控制信號產(chǎn)生反應(yīng)。

  地址碼其實(shí)是燈光設(shè)備控制通道的起始序號。

  當(dāng)DMX512信息包的通道號(幀序號)與某燈光設(shè)備的地址碼即所賦予的通道起始序號相同時(shí),設(shè)備就開始對DMX512控制信號進(jìn)行解碼并產(chǎn)生控制動作。與此同時(shí),其他處于同一條鏈路上的燈光設(shè)備對DM~ 12控制信號沒有反應(yīng)。直到DMX512信息包的控制通道號過渡到與下一臺燈光設(shè)備所賦予的通道起始序號相同時(shí),該設(shè)備停止受控,同時(shí)下一臺燈光設(shè)備的地址碼發(fā)揮作用,處于受控狀態(tài)。

  以電腦燈為例,假設(shè)某DMX控制端口驅(qū)動若干臺電腦燈,則第一臺電腦燈的起始地址碼是001,第二臺電腦燈的起始地址碼是001加第一臺燈的DMX通道數(shù),以此類推。比如,第一、第二臺電腦燈的通道數(shù)分別為l6和20,則第一臺電腦燈的起始地址碼是001,第二臺電腦燈的起始地址碼是017,第三臺電腦燈的起始地址碼是037。最后一臺電腦燈的起始地址碼與其通道數(shù)相加不能超過512,如還有剩余的電腦燈,則應(yīng)啟用控制臺的下一個(gè)DMX控制接口。

  數(shù)字燈光設(shè)備起始地址碼的設(shè)置方式有數(shù)字式和撥碼式兩種,總體上設(shè)置方法比較簡單。

  3.3 電腦燈的單元負(fù)載(Units of Load)

  根據(jù)DMX512協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)DMX接口在所控制燈具的總通道數(shù)不超過512個(gè)的前提下,最多只能控制32個(gè)單元負(fù)載。當(dāng)電腦燈、硅箱、換色器或其他支持DMX512控制協(xié)議的燈光設(shè)備多于32個(gè),但控制通道總數(shù)遠(yuǎn)未達(dá)到512個(gè)時(shí),可采用DMX分配器,將一路DMX信號分成多個(gè)DMX支路,一方面便于就近連接燈架上的各燈光設(shè)備,另一方面每個(gè)支路均可驅(qū)動32個(gè)單元負(fù)載。不過屬于同一DMX鏈路上的各DMX支路所控制的通道總數(shù)仍不能超過512個(gè)。

  3.4 DMX終端器(fDMX Terminator)

  DMX終端器是一個(gè)接在每一DMX支路最后一臺燈光設(shè)備DMX輸出接口上的卡儂口連接器,連接器要連接一只阻值120 Q、功率1 W 左右的電阻器,使每一DMX支路的末端處于閉合狀態(tài)。由于DMX控制脈沖頻率較高,當(dāng)傳輸線路不通時(shí)具有原路返回的天性,這樣,原路返回的信號會和后來的信號相疊加,極易造成DMX控制指令產(chǎn)生誤碼,使電腦燈不能正常解碼,出現(xiàn)動作錯(cuò)誤或控制失靈的現(xiàn)象。

  因此,在最后一臺電腦燈的DMX輸出接口上接入一個(gè)終端器,有利于保證電腦燈的穩(wěn)定工作。

  4. 小結(jié)

  和傳統(tǒng)的模擬調(diào)光系統(tǒng)相比,基于DMXS12控制協(xié)議的數(shù)字燈光系統(tǒng),以其強(qiáng)大的控制功能給大、中型影視演播室和綜藝舞臺的燈光效果帶來了翻天覆地的變化。但是DMX512燈光控制標(biāo)準(zhǔn)也有一些不足,比如速度還不夠快,傳輸距離還不夠遠(yuǎn),布線與初始設(shè)置隨系統(tǒng)規(guī)模的變大而變得過于繁瑣等,另外控制數(shù)據(jù)只能由控制端向受控單元單向傳輸,不能檢測燈具的工作情況和在線狀態(tài),容易出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤。后來經(jīng)過修訂完善的DMX512一A標(biāo)準(zhǔn)支持雙向傳輸,可以回傳燈具的錯(cuò)誤診斷報(bào)告等信息,并兼容所有符合DMX512標(biāo)準(zhǔn)的燈光設(shè)備。另外,有些燈光設(shè)備的解碼電路支持12位及12位數(shù)據(jù)擴(kuò)展模式,可以獲得更為精確的控制。

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