DMX512灯光控制协议的传输特性及应用要点分析

2009年 3月 灯 与 照 明 第 33卷 第 1期 DMX5 12灯光控制 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的传输特性 及应用要点分析 韩振 雷，齐立森 (山东理工大学计算机科 学与技术学院传媒技术系，山东 淄博 255049) 摘 要：首先对数 字灯光 系统中 DMX(Digital MultipleX)512控制协议的数据包格式，特别是定时程序的 帧结构作了简单介绍，然后借助一电脑灯的 DMX通道表给 出了 DMX512控制协议 的基本作用过程与 机理 ，最后结合 DMX512接 口的电气特性 ，对 DMX512协议 的应用特点和要 点，如起 始地址码 、单元 负 载及 DMX512信号终端器等问题作 了分析与说明。 关键词 ：DMX512控制协议；指令帧；地址码 ；单元 负载 Analysis of Transmission Characteristics and Application of DM X5 1 2 Control Protocol Han Zhenlei，0i Lisen (School ofComputer Science and Technology。Shandong University ofTechnology ，Zibo Shandong 255049) Abstract：Introduced the data packet of DMX5 12 control protocol in digital lighting system first，and then，by dint of the a lamp’S DMX channel table，an alyzed the control process and principle，the final，summarize several essential matters of application，such as，start code，Units of Load and DMX512 signal terminator and SO on． Keywords：DMX5 1 2 control protocol；program frame；address code；units of load 0 引言 基于 DMX512控制协议进行调光控制的灯光系 统叫做数字灯光系统。 目前 ，包括 电脑灯在 内的各 种舞台效果灯、调光控制器、控制台、换色器 、电动 吊 杆等各种舞台灯光设备，以其对 DMX512协议的全 面支持 ，已全面实现调光控制的数字化 ，并在此基础 上，逐渐趋于电脑化 、网络化。因此 ，对于影视灯光 设计与操作人员，理解 DMX512控制协议 的程序结 构、控制原理及其应用要点是十分必要的。 1 DMX512灯光控制协议 DMX是 Digital MultipleX的缩写 ，意为多路数字 传输。DMX512控 制协议是 美 国舞 台灯 光协会 (usITT)于 1990年发布的灯光控制器与灯具设备进 行数 据 传 输 的 工 业 标 准 ，全 称 是 USITT DMX512 (1990)，包括电气特性 、数据协议、数据格式等方 面 的内容。 每一个 DMX控制字节叫做一个指令帧，称作一个 控制通道，可以控制灯光设备的一个或几个功能。一 个 DMX指令帧由 1个开始位、8个数据位和 2个结束 位共 ll位构成 ，采用单 向异步串行传输，如图 1所示。 - 1 。 D L旦 I) ) L一 L 一 — —— —． — —— —． —． —— —． —． —— 一 —． —． 一 —． 一 —． —． —— ～ —— — ．J MAIj 工 BREAK 几sc『 f l第0帧 第l帧 第2帧 收稿 日期 ：2008—12．03 作者简介：韩振雷(1962一)，男，副教授 ，主要研究方向为广播电视技术与艺术。 · 44 · 图 1 DMX512定时程序 的帧结构 (上图) 和信 息包结构 (下 图) 2009年 3月 灯 -9照 明 第 33卷 第 1期 图 1中虚线内控制指令中的 S为开始位 ，宽度 为一个比特，是受控灯具准备接收并解码控制数据 的开始标志；E为结束位，宽度为两个比特，表示一 个指令帧的结束；D0 D7为 8位控制数据 ，其 电平 组合从 0000~ 一l1111111共 有 256个状态 (对应 十进制数的 0～255)，控制灯光的亮度时，可产生 256 个亮度 等级 ，0000~ (0)对 应灯 光最 暗，l1111111 (255)对应灯光最亮。DMX512指令 的位宽(每比特 宽度 )是 4 s，每 帧 宽 度 为 44 弘s，传 输 速 率 为 250 kbps。 一 个 完整 的 DMX512信息 包 (Packet)由一 个 MTBP位、一个 Break位、一个 MAB位、一个 SC和 512 个数据帧构成。MTBP(Mark Time Between Packets)标 志着一个完整的信息包发送完毕，是下一个信息包 即将 开始 的“空 闲位”，高电平有效。Break为 中断 位，对应一个信息包结束后的程序复位阶段，宽度不 少于两个帧(22比特)。程序复位结束后应发送控制 数据 ，但由于每一个数据帧的第一位 (即开始位)为 低电平，所以必须用一个高电平脉冲间隔前后两个 低电平脉冲，这个起间隔、分离作用的高电平脉冲即 MAB(Mark After Break)，此脉 冲一 到，意 味着 “新一 轮”的控制又开始 了。SC(Start Code)意为开始代码 帧(图 1中的第 0帧)，和此后到来的数据帧一样 ，也 是由 11位构成，除两个高电平的结束位之外 ，其他 9 位全部是低电平 ，通 常将其叫做第 0帧或第 0通道 (Ch~nel No 0)，可理解为一个不存在的通道 (Non一 ~istent Channe1)。 表 1 DMX512信息包定时表 表 1是 DMX512信息包的定时表，表中 NS意为 Nm Spec~ed，宽度没有严格限制 ，由程序设计者 自行 决定 ，比如 MTBP的宽度可以介于 0～1秒之间。 调光控制台每发送一个信息包，可以对全部 512 个受控通道形成一次全面的控制。发送一个信息包 的时间大约是 23Ⅱls，每秒钟将对所有 512个受控通 道完成44次控制，即受控光路的刷新频率44 Hz，如 果实际受控通道少于 512个，那么刷新频率将相应 提高。 2 DMX512协议的基本作用机理 一 个 DMX接 口最多可以控制 5l2个通道，因为 电脑灯一般都有几个到几十个功能，所 以．一台电脑 灯需 占用少则几个、多则几 十个控制通道。下面通 过一个功能简单 ，通道较少的小型电脑灯的 DMX通 道表，看一下 DMx5l2的控制过程与原理。 该电脑灯有八个 DMX控制通道，一个颜色轮 ， 两个图案轮，具有调光、频闪、摇头及变换光线颜色 、 图案等功能，其 DMX通道序号、通道编码和对应功 能如表 2所示。 表 2 电脑灯 DMX通道表 · 45 · 2009年 3月 灯 -9照 明 第 33卷 第 l期 表 2中的 DMX数值用十进制数表示 ，0 7对应 8位控制数据的二进制组合为 00000~0 000001 1 1． 232～255对应 的二进制组合为 11101000～11111111， 其他 以此类推。将 DMX协议 中某一指令帧的部分 或全部 8位二进制组合形成 电脑灯某～功能转换或 状态变化的这一过程即解码与控制。 从 DMX通道表中可以清楚地看 出电脑灯功能、 通道数及其对应关系，是计算一个 DMX接口所带单 元负载数 目及设置起始地址 编码 的重要依 据。 比 如 ，像这种只有 8个通道 的电脑灯，一个 DMX接 口 可以控制的数量为 64台(512／8=64)。如果另一电 脑灯的 DMX通道数为 20，那 么一个 DMX接 口可以 控制的数量则为25台(512／20=25．6，舍去余数)。 3 DMX5 12控制协议的若干应用 问题 应用 DMX512协议控制数字灯光设备时，还需 要对 DMX接 口的应用特点、起始地址码 、单元 负载 及信号终端器等问题有所了解。 3．1 DMX接 口的应用特点 DMX512标准 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 DMX接 口用 5芯卡依 口，其 中 1芯接地，2，3和 4，5芯传输控制信号(2，4为反相 端，3，5为同相端)，4，5芯原打算传输灯光设备的状 态及错误检测等信息，后来闲置不用 。之所以要 求 用 5芯卡依 口而不是更 为常见的 3芯卡依 口，是为 了防止不小心和专业音响上 常用的 3芯卡依 口产生 误连接，因为音响设 备上连接 电容话筒 的 3芯卡依 口可对外提供 48 v的幻像 电压 ，这种错误连接 ，极 易烧坏内部 电路。尽 管如此 ，很多 电脑灯还是采用 了 3芯卡依 口，如出现两种卡侬 口并存的情况 ，要用 转接器予以正确转接。 所有数字化灯光设备均有一个 DMX输入接口 和一个 DMX输 出接 口，DMX512控制协议允许各种 灯光设备混合连接，在使用中可直接将上一 台设备 的DMX输出接口和下一台设备的输入接 口连接起 来。不过需要清楚的是 ，这种看似串联 的链路架构 ， 对 DMX控制信号而言其实是并联的。因为 DMX控 制信号进入灯光设备后“兵分两路”(见图2)，一路经 运放电路进行电压比较并放大 、整形后 ，对指令脉 冲 解码 ，然后经驱动 电路控制步进 电机完成各种控制 动作 ；另一路则经过缓 冲、隔离后 ，直接输送到下一 台灯光设备。另外 ，从图 2中运放所具有的电压 比 较作用不难得出这样一个结论：利用运放电路很高 · 46 · 的共模抑制能力 ，可以极大地提高 DMX控制信号的 抗干扰 能力，这就是为什么 DMX512控制信号 采用 平衡传输的原因。 图 2 灯光设备 DMX接 口简化电路 3．2 起始地址码 基于 DMX512控制协议 的每台灯光设备都需要 被赋予一个数字启动地址编号 ，这个地址编号即该 灯光设备的地址码。地址码用于 DMX512控制信号 的寻址 ，以保证设备 只对属 于“自己的”控制 信号产 生 反应 。 地址码其实是灯光设备控 制通道 的起始序号。 当 DMX512信息包的通道号(帧序号 )与某灯光设备 的地址码 即所赋予的通道起始序号相 同时 ，设备就 开始对 DMX512控制信号 进行解码 并 产生控 制动 作。与此同时，其他处于同一条链路上的灯光设备 对 DM~12控制信号没有反应。直到 DMX512信息 包的控制通道号过渡到与下一台灯光设备所赋予的 通道起始序号相同时 ，该设备停止受控 ，同时下一台 灯光设备的地址码发挥作用 ，处于受控状态。 以电脑灯为例，假设某 DMX控制端 口驱动若干 台电脑灯 ，则第一台电脑灯的起始地址码是 001，第 二台电脑灯的起始地址码是 001加第一 台灯的 DMX 通道数，以此类推。比如，第一 、第二台电脑灯的通 道数分别为 l6和 20，则第一 台电脑灯的起始地址码 是001，第二台电脑灯的起始地址码是017，第三台电 脑灯的起始地址码是 037。最后一台电脑灯的起始 地址码与其通道数相加不能超过 512，如还有剩余的 电脑灯 ，则应启用控制台的下一个 DMX控制接 口。 数字灯光设备起始地址码的设置方式有数字式和拨 码式两种 ，总体上设置方法 比较简单。不 同品牌的 产品，操作方法可能会有所不同，可依据说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 进行 设置，限于篇幅，不再赘述。 (下转第 53页) 2009年 3月 灯 与 照 明 第 33卷 第 l期 根据欧姆定律，短路时瞬间放电发热相当大。其热 量不仅能将绝缘烧毁 ，使金属导线熔化 ，也能将附近 易燃易爆物品引燃引爆 。 电气线路过负荷。电气线路允许连续通过而不 致于使 电线过热的电流称为额定 电流。如果超过额 定电流就叫过载 电流。过载电流通过导线时，温度 相应增高。一般导线最高允许温度为 65℃，长时间 过载的导线其温度就会超过允许温度 ，会加快导线 绝缘老化，甚至损坏 ，从而引起短路产生电火花、电 弧 。 4．3 电加热设备的防火防爆 电热设备是把电能转换为热能的一种设备。它 的种类繁多 ，用途很广，常用的有工业 电炉、电烘房、 电烘箱 、电烙铁 、机械材料的热处理炉等。 引起电热设备火灾 的原因，主要是加热温度过 高，电热设备选用导线截面积过小等。当导线在一 定时间内流过的电流超过额定电流时 ，同样会造成 绝缘的损坏而导致短路起火，引起火灾。 5 小结 综上所述，只要我们根据电气设备的具体情况， 采取相应的预防措施，就能够尽量减少 电气设备火 灾或爆炸事故的发生，从而保障人身及设备的安全 ， 使电力更好地为我们的工作和 日常生活服务。 参考文献： [1] 刘鸿国．电气火灾预防检测技术[M]．北京：中国电力出 版社 ，2006 [2] 张庆河．电气与静电安全[M]．北京：中国石化出版社， 20o5 [3] 陆荣华 ．电气安全技术手册[M]．北京：中国建筑工业出 版社 ，1999 [4] 谈文华，万载扬．实用电气安全技术[M]．北京：机械工 出版社 。1998 (上接第 46页) 3．3 电脑灯的单元负载(Units of Load) 根据 DMX512协议标准 ，每个 DMX接 口在所控 制灯具的总通道数不超过 512个的前 提下，最多只 能控制 32个单元负载。当电脑灯 、硅 箱、换色器或 其他支持 DMX512控制协议的灯光设备多于 32个 ， 但控制通道总数远未达 到 512个时，可采用 DMX分 配器，将一路 DMX信号分成多个 DMX支路 ，一方面 便于就近连接灯架上 的各灯光设备，另一方面每个 支路均可驱动 32个单元负载。不过属 于同一 DMX 链路上的各 DMX支路所控制的通道总数仍不能超 过 512个。 3．4 DMX终端器fDMX Terminator) DMX终端器是一个接在每一 DMX支路最后一 台灯光设备 DMX输出接 口上的卡侬 口连接器，连接 器要连接一只阻值 120 Q、功率 1 W 左右的电阻器， 使每一 DMX支路的末端处于闭合状态。由于 DMX 控制脉冲频率较高 ，当传输线路不通时具有原路返 回的天性 ，这样 ，原路返回的信号会和后来的信号相 叠加 ，极易造成 DMX控制指令产生误码 ，使 电脑灯 不能正常解码，出现 动作错 误或控制失灵 的现 象。 因此 ，在最后一台电脑灯的 DMX输 出接口上接入一 个终端器，有利于保证电脑灯的稳定工作。 4 小结 和传统的模拟调光 系统相 比，基 于 DMXS12控 制协议的数字灯光系统，以其强大的控制功能给大 、 中型影视演播室和综艺舞台的灯光效果带来 了翻天 覆地的变化。但是 DMX512灯光控制标准也有一些 不足，比如速度还不够快，传输距离还不够远 ，布线 与初始设置随系统 规模的变大而变得过于繁琐等 ， 另外控制数据只能由控制端向受控单元单 向传输 ， 不能检测灯具的工作情况和在线状态，容易出现传 输错误。后来经过修订完善的 DMX512一A标准支 持双向传输，可以回传灯具的错误诊断报告等信息， 并兼容所有符合 DMX512标 准的灯光设备 。另外， 有些灯光设备的解码电路支持 12位及 12位数据扩 展模式 ，可以获得更为精确的控制 。 参考文献： [1] http：／／w,~cw．usitt．org／Standards／DMX512．FAQ．html [2] http：Hen．wikipedia．org／wiki／DMX512一A [3] 李宏虹 ．现代 电影照 明 [M]．北京 ：中国广播 电视 出版 社 ．2005 · 53 ·