DMX512 в светотехнике¶

DMX512 (Digital Multiplex, официальное обозначение — ANSI E1.11) — цифровой протокол передачи данных, разработанный для управления световым оборудованием: диммерами, сценическими светильниками, стробоскопами, генераторами дыма и прочей сценической автоматикой. Протокол является отраслевым стандартом индустрии развлечений (Entertainment Technology) и применяется с середины 1980-х годов по настоящее время. Управляющее устройство (контроллер) передаёт по одному кабелю до 512 каналов значений, каждому из которых соответствует параметр одного или нескольких светильников.

¶История создания

В конце 1970-х — начале 1980-х годов сценическое освещение управлялось аналоговыми системами: диммерные рэки принимали отдельные линии напряжения 0–10 В на каждый канал, что требовало массивных кабельных трасс. Рост числа каналов (сотни и тысячи) сделал аналоговый подход экономически и технически нецелесообразным.

В 1986 году подразделение United States Institute for Theatre Technology (USITT) начало разработку цифрового интерфейса. В 1990 году был принят стандарт DMX512 (1986/1990), определивший формат кадра данных, разъёмы и электрические параметры. Разработку возглавлял Джим Хоган (Jim Hourihan), а термин «DMX512» закрепился за протоколом с самого начала.

В 2004 году Американское общество инженеров кино и телевидения (ESTA) выпустило обновлённую версию — ANSI E1.11 «DMX512-A», которая включила поддержку РС-контроллеров, более строгие требования к разъёмам (предпочтение разъёмов XLR-5) и механизм «break detection». В 2008 и 2018 годах выходили редакции с уточнениями. В 2004 же году на базе DMX512-A был разработан протокол RDM (Remote Device Management, ANSI E1.20), позволяющий двустороннюю связь с светильниками: запрос версии прошивки, адреса, состояния датчиков температуры и т. д.

¶Технические характеристики

¶Физический уровень

DMX512 использует асинхронный последовательный интерфейс с фиксированной скоростью 250 кбит/с. Передача дифференциальная, по схеме RS-485, что обеспечивает помехоустойчивость на длинах линий до 300 м (рекомендуемая длина кабеля без повторителей — до 250 м). В одном кабеле может передаваться один «universe» — набор из 512 каналов.

Разъём — 5-контактный XLR (предпочтительно по ANSI E1.11; старые устройства использовали 3-контактный XLR). Назначение контактов:

¶Протокол кадра

Кадр DMX начинается с «break» — паузы не менее 88 мкс, за которой следует старт-байт (MAB, не менее 8 мкс). Далее идёт код старт-адреса (0–512) и до 512 байт данных, каждый из которых содержит значение 0–255. Каждый байт заключён в стоп-бит. После передачи всех каналов следует пауза (inter-frame gap, минимум 88 мкс), после чего кадр повторяется — частота обновления достигает 40–44 Гц.

Значение 0 соответствует полному отключению выхода (Blackout), 255 — максимальной яркости или крайнему положению параметра. Разрешение — 8 бит, то есть 256 градаций; для плавных переходов на малых уровнях яркости этого недостаточно, поэтому в протоколе предусмотрено 16-битное расширение (coarse/fine-пары каналов), когда два соседних канала формируют 16-битное значение параметра.

¶Топология подключения

Стандарт предписывает последовательную (линейную) схему соединения: контроллер — первый светильник — второй — третий и т. д., с терминатором на конце линии (резистор 120 Ом между контактами 2 и 3). Параллельные ответвления и «звёзды» не допускаются, так искажают импеданс линии. Для разветвления применяются специальные DMX-разветвители (splitter/isolator) с гальванической развязкой.

¶Адресация

Каждый светильник занимает в universe от 1 до 512 последовательных каналов, начиная с адреса, заданного DIP-переключателем, поворотными кодовыми переключателями (rotary) или через меню на корпусе. Например, RGB-прожектор занимает 3 канала (R, G, B), более сложные приборы с панорамой, наклоном, цветовым колесом и стробом — от 8 до 30+ каналов. Для управления несколькими universe с одного компьютера используются многопортовые USB/PCI-интерфейсы или сетевые конвертеры (Art-Net, sACN).

¶Применение

DMX512 применяется в театрах, концертных залах, на телевидении, в архитектурной подсветке, на тематических парках и в декоративной иллюминации. Контроллеры делятся на:

• аппаратные пульты (например, серии Avolites, GrandMA, ETC Eos, Chamsys) — для сценических площадок;
• программные контроллеры (QLC+, ShowCockpit, MadMapper) — на базе ПК;
• автономные контроллеры — для архитектурных и статичных инсталляций.

Для передачи DMX по Ethernet применяются протоколы Art-Net и sACN (ANSI E1.31), которые упаковывают до 64 univers в IP-пакеты и позволяют управлять тысячами каналов по локальной сети.

¶Ограничения

Однонаправленность связи (в базовой версии) означает отсутствие обратного канала о состоянии светильника; для этого введён RDM. Скорость 250 кбит/с ограничивает universe 512 каналами, а частоту обновления — примерно 44 Гц. Для более сложных систем (видеомэппинг, пиксельные ленты) DMX часто заменяют или дополняют протоколами Art-Net/sACN поверх Ethernet.

¶Источники

• ANSI E1.11-2008 (DMX512-A) — стандарт USITT/ESTA
• ANSI E1.20-2006 (RDM)
• Справочник «Сценическое освещение», ред. Б. Г. Голдобин
• Материалы компании ETC (Electronic Theatre Controls)
• Журнал «ProSound Web», раздел осветительного оборудования