dmx 512 что это такое
Протокол DMX512
Этот протокол описывает цифровую передачу данных от контроллера к оконечным устройствам, управляющим светотехническим и вспомогательным (например, моторами, поворачивающими прожектор в нужном направлении) оборудованием.
DMX512 был впервые предложен в 1986 г. организацией USITT (Американская ассоциация перформативных искусств и развлечений). Используемая сейчас версия стандарта датируется 1990 г. Название расшифровывается как Digital Multiplexing (цифровое мультиплексирование, т. е. использование одной и той же линии для передачи сигналов разным адресатам — англ.), цифра 512 означает число каналов управления. Иногда протокол называют просто DMX, без указания цифр. Создание протокола было продиктовано усложнением осветительной аппаратуры в театрах, концертных залах и шоу-бизнесе. Применявшийся до этого протокол 0 — 10 v требовал подведение к каждому прибору как минимум одной пары (а то и нескольких, если осуществлялось дистанционное управление несколькими параметрами) проводов, что особенно неудобно при гастрольной деятельности.
В качестве основы для DMX512 был взят уже хорошо зарекомендовавший себя к тому времени промышленный интерфейс RS-485, естественно, с изменениями, учитывающими специфику учреждений культуры. Данные передаются по симметричным кабелям с экранированием. Концы кабелей снабжены разъемами XLR. Стандарт рекомендует использовать 5-штырьковые разъемы для предотвращения возможности случайного подключения DMX512 кабеля к аудиоаппаратуре, где используются 3-штырьковые XLR. В реальности же для DMX512 часто применяют ради экономии и 3-штырьковые разъемы, совместимость обеспечивается с помощью переходников. При стационарной установке вместо разъемов могут использоваться винтовые клеммы.
Применения
Помимо сценического, протокол DMX512 оказался очень удобен для интерьерного, садово-паркового и архитектурного освещения.
Широкое распространение DMX512 обусловлено в первую очередь внедрением светодиодных лент, в том числе RGB и с регулируемой цветовой температурой. Такие ленты позволяют дизайнерам реализовать самые смелые замыслы, но при использовании аналоговых методов управления фантазия ограничивается количеством проводов, которые поместятся в кабельном канале. Протокол DMX512 позволяет по-настоящему раскрыть богатый потенциал светодиодных лент.
Размещение прожекторов, управляемых по DMX512 на склоне горы (естественно, с соблюдением всех необходимых экологических требований), позволяет показывать красочные светодинамические шоу. Применяется DMX512 и для управления современными фонтанами. Причем про протоколу DMX512 регулируются не только параметры подсветки, но также высота и направление струй воды.
Праздник создают не только фонтаны, но и светодиодные гирлянды. Особенно эффектно глядятся гирлянды со светодинамическими эффектами типа «занавес» или «сеть». Более-менее сложные световые эффекты в них реализуются, как правило, с применением протокола DMX512. Именно этот протокол используется в гирляндах благодаря предельной простоте установки и настройки оборудования.
Современные решения в области архитектурного освещения часто базируются на DMX512. Применение этого протокола позволяет реализовать самые сложные сценарии освещения без вороха проводов — кабель управления последовательно идет от одного светильника к другому. Управление пикселями в наиболее популярных типах медиафасадов также осуществляется по протоколу DMX512. Скорость передачи данных в протоколе DMX512 составляет 250 кбит/с, что позволяет реализовать на медиафасаде плавное воспроизведение видео.
Принцип работы
Передача данных в базовом варианте DMX512 осуществляется только в направлении от контроллера (master) к оконечному устройству (slave). Подключение оконечных устройств к линии связи осуществляется последовательно. Всего к одной линии можно подключить до 32 оконечных устройств. Длина линии, согласно стандарту, может достигать 1000 м. Правда, специалисты-практики утверждают, что для надежной работы системы лучше ограничить данный параметр значением 500 м. Длина линии свыше 1000 м возможна при использовании репитеров.
В зависимости от количества дистанционно регулируемых параметров, каждый осветительный прибор может иметь один или несколько каналов. Например, если у светильника регулируется только яркость, то он использует один канал. А если яркость и цветовая температура, то уже два канала и т. д.
Контроллер последовательно передает в линию данные по каждому из каналов управления. Наиболее известным вариантом является контроллер, совместимый с пультом, имеющим ползунковые регуляторы, именуемые фейдерами. Главное удобство фейдера — он наглядно демонстрирует уровень регулирования параметра по каждому из каналов.
Пример пульта управления сценическим освещением с фейдерами, поддерживающего протокол DMX512
Каждому органу управления (фейдер, поворотный регулятор, переключатель и т. п.) присвоен определенный номер канала, в котором передаются управляющие сигналы. Оконечные устройства могут быть настроены на те или иные каналы. Таким образом определенной регулировке в контроллере ставится в соответствие определенный регулируемый параметр в оконечном устройстве. Например, фейдеру регулировки освещенности присваиваем канал 1, и тот же номер канала присваиваем диммеру в оконечном устройстве.
Номера каналов, на которые настроены оконечные устройства, могут при необходимости полностью или частично совпадать. Тогда некоторые параметры будут регулироваться одновременно. Например, все диммеры в оконечных устройствах можно настроить на один канал, тогда световой поток всех прожекторов будет регулироваться одновременно, а, скажем, их угол наклона — раздельно.
Бывают оконечные устройства, которые позволяют настроить номера каналов из всего диапазона, а есть устройства, работающие только с определенным диапазоном номеров каналов. Этот момент надо учитывать при выборе оборудования.
Присвоение номеров каналов оконечным устройствам осуществляется одним из следующих способов:
Используемое оборудование
Для сценического освещения чаще всего применяются пульты с фейдерами, поддерживающий DMX512. Помимо регулировки параметров освещения в реальном масштабе времени такие пульты способны выполнять заранее записанные сценарии. Причем сценарий можно записать на самом пульте и сохранить на USB-флешку.
Более компактным и практичным для гастролей является адаптер DMX512, подключаемый к ноутбуку. Современные адаптеры подключаются к USB-порту и обеспечивают передачу в линию сигнала по протоколу DMX512. Управление осуществляется с ноутбука, программное обеспечение предоставляет широкие возможности по созданию разнообразных сценариев.
В системах «умный свет» для управления оборудованием по протоколу DMX512 используются микроконтроллеры, органами управления являются сенсорные или кнопочные панели. Выпускаются и контроллеры, органом управления которых является беспроводной пульт. Если такой пульт работает по радиоканалу, контроллер можно разместить скрытно.
Весьма удобным для домашнего использования решением являются функционально законченные панели управления со встроенной поддержкой DMX. Они не намного сложнее в установке, чем обычные выключатели, пользоваться ими очень просто. Например, в ассортименте бренда Arlight есть такие панели: от простейшей в виде диммера, управляемого поворотом ручки, до устройства, позволяющего управлять RGBW светильниками в четырех зонах.
Профессиональные сценические осветительные приборы обычно выпускаются со встроенной поддержкой DMX512. Для того, чтобы управлять ими по данному протоколу, достаточно лишь вставить кабели в разъемы. В интерьерном освещении используются светильники и светодиодные ленты, не имеющие встроенной поддержки DMX512. Совместно с ними применяются внешние оконечные устройства.
Следует отметить, что, при необходимости, по протоколу DMX можно управлять диммерами светодиодных лент, драйверами светильников и т. п., поддерживающих иные протоколы: SPI, 1-10V, TRIAC. Для этого выпускаются специальные конвертеры.
Для реализации беспроводных решений на основе DMX512 применяются радиоудлинители, работающие в диапазоне 2,4 ГГц. Передатчик и приемник, снабженные антеннами, просто вставляются в разъемы XLR соответствующей аппаратуры.
Развитие стандарта
После 1990 г. новых версий стандарта DMX512 не появилось. Тем не менее, развитие светотехники поставило вопрос о двустороннем обмене данных. Такой обмен стал возможен благодаря расширению Remote Device Management (RDM). Передача данных в направлении от осветительных приборов к контроллеру позволяет в реальном масштабе времени получать информацию о работе приборов и оперативно выявлять нарушение их работоспособности. Это особенно ценно для архитектурного освещения, где оборудование работает в сложных условиях и не всегда есть доступ к нему для контроля его параметров. Примерами оборудования с поддержкой RDM являются декодер Arlight SMART-K23, а также конвертеры Arlight SMART-K29 и Arlight SMART-K40.
Преимущества
Для того, чтобы собрать систему DMX512 и настроить ее, не нужно обладать экспертными знаниями по сетевым технологиям и светотехнике. Достаточно лишь, чтобы вы не прогуливали уроки физики в школе. Поскольку изначально DMX512 разрабатывался с учетом гастрольной деятельности, можно очень быстро развернуть систему на основе DMX512 для обеспечения праздничной иллюминации. Цены на оборудование DMX512 очень низкие по сравнению с другими системами управления.
Недостатки
Контроль за соблюдением стандарта DMX512 довольно слабый, так что иногда появляются образцы аппаратуры, не совместимые друг с другом, хотя их производители декларируют поддержку данного протокола. Поэтому, если вам нужно несложное решение, которое не потребует дополнительных работ по сопряжению техники, лучше ограничиться аппаратурой от одного производителя. В ассортименте ведущих брендов, в том числе и Arlight, можно найти разнообразные контроллеры и оконечные устройства.
Цифровое управление на основе контроллера DMX512
Главным элементом любой DMX системы является контроллер, часто называемый пультом управления. С его помощью оператор сначала создаёт несколько статичных сцен, затем объединяет их в чейзы и в результате получает готовую программу, наполненную световыми эффектами разного уровня сложности. Принцип действия DMX-контроллера основан на передаче данных в цифровом формате DMX512, который реализован во всём современном светотехническом и сценическом оборудовании.
Сфера применения
Основными преимуществами протокола DMX512 являются простота и универсальность, что положительно оценивают большинство пользователей при построении светотехнических систем различного уровня сложности. Благодаря наличию в продаже DMX-контроллеров разной конфигурации, каждый желающий может научиться создавать световые, лазерные и дымовые эффекты, например:
Протокол DMX512
Взаимодействие контроллера со световыми приборами и вспомогательными устройствами осуществляется на уровне протокола передачи данных DMX512, специально разработанном для этих целей в далёком 1986 году. Он создан на базе интерфейса RS-485, который предусматривает передачу сигнала по двум проводам в экранирующей оплётке. Подключение производится с помощью пяти- или трёхконтактных XLR-разъёмов.
Стандарт DMX512 (Digital Multiplex) позволяет с одного контроллера осуществлять управление 512 каналами (но не приборами). Многие осветительные приборы имеют несколько каналов для управления (диммирование, цветность, угол наклона и т.д.). Чтобы не запутаться в потоке передаваемых данных, каждому подключаемому устройству присваивается адрес. Для задания адреса на корпусе есть дисплей или многопозиционный переключатель.
Схема подключения
Протокол DMX512 применяется для подключения самых разнообразных приборов: светодиодных прожекторов; LED-лент; туман, дым и снег машин. В зависимости от типа, поколения и количества соединяемых световых приборов, а также коммутационной аппаратуры, предназначенной для переключения, усиления и диммирования. Можно выделить 4 основные схемы включения.
Первый и наиболее простой вариант подключения DMX-контроллера заключается в использовании в качестве нагрузки готовых DMX световых приборов. Всё, что понадобится для реализации подобной схемы – это несколько экранированных кабелей нужной длины с XLR-разъёмами на концах. На корпусе любого современного DMX-оборудования можно увидеть трёхконтактные XLR-разъёмы двух типов: со штырьками (вход) и с гнёздами (выход). Внутри корпуса эти разъёмы запаяны параллельно, обеспечивая тем самым транзитное объединение всех устройств между собой. 
Чтобы к пульту управления подключить несколько устройств, управляемых по протоколу DMX512, необходимо произвести следующие манипуляции. Выход контроллера (DMX OUT) соединить кабелем с входом первого прожектора (DMX IN). Выход первого прожектора соединить с входом второго и так далее. Таким образом, все приборы в нагрузке соединяются друг с другом последовательно. Но, за счёт того, что на каждом из них разъёмы DMX IN и DMX OUT запараллелены, каждый прожектор работает независимо от остальных и в случае неисправности не влияет на работу всей группы.
Второй способ подключения подразумевает использование DMX-декодера. Данный электронный блок востребован в случае, когда с пульта необходимо управлять RGB-лентой, RGB-прожектором и прочими устройствами, которые не имеют встроенного преобразователя сигнала. DMX-декодер работает на базе микроконтроллера, конвертируя цифровой сигнал формата DMX512 в постоянное напряжение +12В с последующим ШИМ-преобразованием для каждого канала. 
Каждый DMX-декодер оснащён многопозиционным переключателем или цифровым экраном для задания DMX адреса, а также клеммами для подключения:
Важно! Нагрузочная способность DMX-декодера должна быть больше, чем мощность потребления прибора.
Для построения сложных схем включения светового оборудования, управляемого по протоколу DMX512, используют сплиттеры. DMX-сплиттер или разветвитель сигнала представляет собой устройство, имеющее DMX-вход для подключения к контроллеру и несколько независимых выходов для разделения сигнала и передачи его в нагрузку. В качестве нагрузки могут быть использованы любые световые приборы и устройства с DMX-управлением. Кроме своего основного назначения, некоторые модели сплиттеров выполняют роль усилителя сигнала, тем самым позволяя увеличить протяжённость сигнальной линии. Включать в систему управления освещением сплиттер очень удобно в тех случаях, когда необходимо одновременно контролировать работу нескольких групп световых приборов, расположенных друг от друга на расстоянии в десятки метров. Чтобы не допустить возникновение разности потенциалов, все выходы сплиттера гальванически развязаны между собой. На практике это означает что DMX-прожектора, подключенные к выходу №1, могут быть запитаны от одного источника питания, а прожектора, подключенные к выходу №2, – от другого. 
Для регулировки яркости обычных ламповых световых приборов с помощью DMX-контроллера используют DMX-диммер. Данный электронный блок подключается к одно- или трёхфазной сети переменного тока. Выход на нагрузку осуществляется через специальные розетки или клеммы с защитой от короткого замыкания (КЗ). Для подключения DMX кабеля на корпусе диммера предусмотрен XLR-разъём, а для задания адреса и выбора режима работы – дисплей с кнопками управления. В зависимости от модификации и торговой марки функциональные возможности DMX-диммеров от разных производителей могут сильно отличаются. Поэтому прежде чем собрать схему, следует внимательно изучить техническую документацию к изделию. 
Разновидности DMX-контроллеров
На рынке светотехнического оборудования можно найти различные по форме и набору функций DMX-контроллеры. Самыми компактными и простыми в управлении принято считать DMX сенсорные панели, встраиваемые в стену. Они имеют лишь 4 канала управления и предназначены для регулировки яркости и переключения цветов RGB или RGBW светодиодных лент. Подключаются сенсорные панели к выносному блоку питания и эксплуатируются в паре с декодером. Это отличный вариант для домашнего использования. 
Намного больше возможностей у простейших пультов управления на основе DMX. На их панели расположено несколько фейдеров, кнопки для выбора каналов и программирования, небольшой ЖК-дисплей и прочие полезные опции, освоить которые не составит труда. Стоимость таких контроллеров колеблется от 50 до 500$. Они идеально подходят для воспроизведения светодинамических эффектов на дискотеках и в ресторанах. 
Наибольшим функционалом обладают DMX-контроллеры профессионального класса (чаще называемые DMX-пультами). Помимо стандартного набора опций, у них есть собственная операционная система, поддерживающая удалённую работу с компьютерами и гаджетами на iOS, Android или Windows Mobile. Несмотря на высокую стоимость (стоимость сценических доходит до 40000$), DMX пульты класса hi-tech востребованы во всех масштабных проектах, где требуется управление десятками световых приборов, установленных на большом расстоянии друг от друга.
DMX 512. Описание протокола, (краткое)
Стандарт передачи данных DMX-512.
Передача данных по протоколу DMX512 (Digital Multiplex) был разработан в 1986 году комитетом USITT (U.S. Insnitute of Theatre Tecnology) для управления диммерными каналами со световой консоли (пульта) при помощи стандартного интерфейса. До появления протокола DMX контроль над диммерами осуществлялся либо по отдельным несущим проводам, либо при помощи разнообразных цифровых или мультиплексных аналоговых соединений.
Стандарт DMX512 позволяет управлять по одной линии связи одновременно 512 каналами, (канал-это не приемный прибор). Несколько включенных одновременно приборов, поддерживающих DMX512, позволяют создавать световые картины и элементы оформления самой различной сложности, как внутри помещений, так и снаружи. По одному каналу передаётся информация для управления одним параметром прибора, например в какой цвет окрасить луч прожектора или на какой угол повернуть зеркало по горизонтали в данный момент чтобы изменить направление лазерного луча.
Протокол DMX512 имеет ряд преимуществ и недостатков, но он получил широкое распространение и сейчас де-факто является главным стандартом создания большинства светотехнических систем. Он отличается простотой и универсальностью.
Стандарт передачи данных DMX512 реализуется асинхронным протоколом (кадры могут быть посланы в любой момент времени, когда линия находится в состоянии ожидания). На практике, большинство световых устройств делают промежутки между кадрами, потому что быстродействие консоли не позволяет подготовить к передаче следующий кадр к моменту отправки предыдущего.
Протокол DMX512 содержит 512 каналов, последовательно пересылающих данные, начиная с канала 1 и заканчивая самым большим номером канала (512), содержащимся в данном устройстве. Не допускается более 512 связанных каналов. Устройства, способные работать с более чем 512 диммерными выходами (декодерами), имеют больше одного порта
DMX512. Каналы DMX512 нельзя путать с каналами устройства или диммера. Канал приемника (декодера) может использовать несколько каналов DMX512 или ни одного.
После окончания сигнала прерывания линия переходит на некоторое время в состояние высокого уровня сигнала. Этот промежуток времени называется “метка после прерывания” (Mark-after-break). После сигнала “метка после прерывания” посылается специальный код. В протоколе DMX512 первый байт, посланный после прерывания, называется стартовым кодом. Для декодера уровень данных этого байта имеет нулевое значение. Стартовый байт с нулевым значением говорит о том, что передаваемые далее байты будут содержать 8-битную информацию об уровнях диммера. Стартовый байт также называют байтом режима, кодом типа, заглавным байтом или заголовком пакета. Остальные 255 возможных стартовых кодов в DMX512 не используются, хотя некоторые из них зарезервированы. Ряд производителей использует ненулевой стартовый код, чтобы сообщить дополнительную информацию, уникальную для конкретных приборов. Изначально стандарт DMX512 был разработан для управления диммерами. Но в настоящее время широко используется для управления движущимися и интеллектуальными приборами и скроллерами. По существу, не имеет значения чем управлять в системе «передатчик-приемник» протокола DMX512, потому что на декодер можно подключить любую нагрузку.
Использование DMX512 позволяет объединять приборы в линии с рекомендуемой максимальной длиной до 1 км. Практически же следует ограничить длину линии до 500 м или использовать усилители сигнала (повторители). Для длинных сетей очень важно качество кабеля. Его сопротивление должно позволять получать не менее 0.2 В на терминирующем резисторе 120 Ом на удаленном конце линии при напряжении 2 В на передающем устройстве. Сечение кабеля должно быть не менее 0,22 мм кв. Сопротивление постоянному току должно находиться в согласовании с характеристическим импедансом (не более 200 Ом на жилу). Во избежание интерференционных процессов и различного рода ошибок все линии DMX512 должны быть изолированы от влияния силового кабеля и не должны пролегать в трубопроводах или объединяться в жгуты с силовыми кабелями.
Все приборы, декодирующие сигнал протокола DMX512, за исключением тех, которые принимают все 512 каналов, имеют средства определения адреса (адресов), на которые данный прибор будет реагировать. Наиболее часто используемый метод адресации – базовый. Выбранный адрес является первым адресом блока последовательно пронумерованных каналов, которые будет воспринимать данное устройство.
Терминаторы и их установка.
Некорректная установка терминаторов или их отсутствие является, пожалуй, наиболее часто встречающейся ошибкой в ненадежно работающих системах DMX512.
Терминатором называется нагрузочный резистор, который располагается между двумя проводами с данными (штырьки 2 и 3 разъема типа XLR) на конце кабеля максимально удаленного от передающего устройства.
В том случае, когда терминатор не установлен, сигнал, приходя к самому дальнему концу линии, «отражается» обратно по направлению к передающему устройству. При определенной длине линии и определенном стечении обстоятельств этот отраженный сигнал может внести серьезные помехи в настоящий сигнал DMX, что приведет к возникновению ошибок и сбоев. Резистор-терминатор «впитывает» сигнал на дальнем конце кабеля и не позволяет ему отражаться.
В качестве терминатора обычно используется резистор с характеристиками 90-120 Ом мощностью 1/4 Ватта. Если строго придерживаться стандарта EIA485, то следует монтировать резисторы-терминаторы с параметром 120 Ом на обоих концах линии. Однако в линиях DMX512 на одном из концов кабеля всегда установлено только передающее устройство, (т.е. пульт управления), а на другом конце линии всегда находятся приборы, которые только принимают сигнал (без передачи). Поэтому, в линиях DMX512, установка терминаторов нужна только на самом дальнем от консоли конце линии.
Сопротивление терминатора должно соответствовать волновому сопротивлению кабеля. Волновым сопротивлением называется сопротивление линии передачи, имеющей бесконечную длину, при котором, по определению, линия не будет страдать от отражения сигнала. Установка резистора с значением, равным волновому сопротивлению кабеля, на конце линии, приводит к тому, что состояние кабеля, (с точки зрения передающего устройства), изменяется так, как если бы он был бесконечно длинным.
Кабели, используемые для передачи сигнала DMX512, обычно имеют волновое сопротивление в диапазоне от 85 до 120 Ом. Стандарт RS422 (предшественник стандарта EIA485) был оптимизирован для линий с волновым сопротивлением 100 Ом. Стандарт EIA485 оптимизирован для линий с волновым сопротивлением 120 Ом. Так как в настоящее время встречаются передающие устройства выполненные как в соответствии со стандартом RS422, так и в соответствии с EIA485, то идеальным кабелем является кабель типа Proplex PC22xx/x, имеющий волновое сопротивление 110 Ом. Этот кабель будет лучшим решением в том случае, если на нем установить терминатор номиналом 110 Ом. Следует отметить, что номиналы в диапазоне от 90 до 120 Ом также дадут хороший результат.
Системы DMX512 могут нормально работать без терминаторов довольно продолжительное время (в случае если их забыли установить или не установили вовсе). Однако, в определенный момент, работоспособность может кончится при внезапном отказе системы по этой причине.
Всегда проверяйте наличие терминаторов. Это можно сделать просто измерив сопротивление между двумя штырьками разъема, отсоединив его со стороны консоли. Значение сопротивления должно быть от 90 до 120 Ом для коротких кабелей и кабелей, имеющих больший порядковый номер в соответствии с американским сортаментом проводов AWG. Для очень длинных линий, это значение может быть несколько больше, так как в этом случае к сопротивлению терминатора прибавляется сопротивление самого кабеля. Слишком большое или слишком малое значение сопротивления сообщит вам о том, что терминатор или не установлен вовсе, или установлен не правильно.
Другим очень распространенным типом терминатора является 5-ти или 3х штырьковый разъем XLR, в который встроен резистор нужного номинала, (т.е. резистор номиналом 120 Ом между 2 и 3 штырьками). Такая разъем просто вставляется в выходной разъем последнего прибора в линии.