自从舞台灯光控制进入数字化时代以来,DMX512协议就长期占据着舞台灯光控制协议的主导地位,成为了每个与舞台灯光相关工作者无不知晓的一项技术。下面,我们就一起来了解一下DMX512控制信号的一些相关知识。
DMX512控制信号是美国戏剧技术学会(USITT)制定的专门用于舞台灯光控制台与调光器(硅箱)之间数据通讯的协议标准,后来扩展到舞台效果设备(如:电脑灯、烟机、泡泡机等)、换色器等多种舞台设备的控制领域,为娱乐业广泛采用。
DMX512主要内容是对通讯的数据协议作出规定,其中与信号传输电缆直接有关的主要内容有:
通讯接口采用计算机通讯中通用的EIA-485标准,其电气特性完全参照EIA-485的规定。
DMX512协议信号传输速率为250kbps。
正确设计与安装DMX数字信号系统是非常重要的,不正确的安装会导致调光器、电脑灯等控制设备工作不稳定甚至不能正常工作,以下讲述的是安装一个成功的DMX系统应注意的事项。
一、DMX512信号传输线的选用与布线
DMX512信号传输线,不要随便使用信号电缆,采用EIA-485接口标准的DMX512是以250kbps速率发送信号,一条线路上只有一个发送器,但有多个接收设备的单工通讯系统,因此其必须遵循EIA-485的规范和长线理论,其传输线应实现阻抗匹配并使用终端器,因此USITT(美国戏剧技术学会)在DMX512的1987和1990年的两个标准文本中都推荐使用Belden9841、Alpha5271(一对双绞线,无空余线对)和Belden9842、Alpha5272(两对双绞线,有一对余线对)。Belden和Alpha为线材的品牌,其中Belden品牌国内较为熟悉,应用较多。这两种线材都是EIA-485专用的低分布电容、特性阻抗为120Ω的屏蔽双绞线。
目前国内用线比较混乱,严格选用像Belden9842这样的线材比较少见,相对较好的有选用EIA-422的专用线,如Belden9729、9829等,这种线材除了其特性阻抗为100Ω外,其他参数与Belden9842差别不大(EIA-485本身就是EIA-422增强版),也能保证使系统可靠工作。
也有人选用其他规格的屏蔽双绞线,如优质的话筒线(也叫音频线),如:Belden8777或国产的RVSP系列线材,也可以使剧场演出节目,调节灯光,但是只能传输50米距离,距离长了,各种故障会不断发生,例如调光器、效果设备有时工作正常,有时工作不正常。此外还有人使用不绞合的屏蔽线,如Belden9418和国产的RVVP系列,Belden9418的分布电容达70Pf/ft,由于其不是双绞线,也就谈不上特性阻抗,因此这两种线材都不适合DMX512使用。
一个成功的DMX系统首先要使用有品质保障品牌厂家生产的信号传输线。美国USITT(美国戏剧技术学会)规定DMX使用的电缆标准:两对24AWG电线,一对红与黑,一对白与绿,绞合成对,每对有金属屏蔽网。
DMX信号电缆在长距离工作和短距离工作时不一样,极短的距离,甚至可以不加终端电阻,但距离长了,除了要加分路放大器外,在DMX信号终止处的正负信号间要加终端电阻。
DMX信号传输过程中容易受到干扰,数据遭到破坏,但它本身并没有自我检测、纠错的功能,所以接受信号的设备无法知道数据是否已遭破坏。因此在布置DMX信号电缆前一定要做一个周密详细的计划:
DMX信号电缆敷设要设计为经过最短的路径,到达目的地距离长了容易出故障。
确保所有的DMX信号电缆完好无损地安装,任何可使信号线变形的压力,如捆得太紧,弯曲半径不够大,都会降低数据系统的完整性。
DMX信号电缆与其它各类线缆分开缚设是非常重要的,与其它线缆最少要保持600mm距离。特别要远离灯光负载线,因为灯线内有大幅度的脉冲电流通过,会干扰信号电缆,使信号失真。可将DMX信号线缆通过金属线管缚设,但金属管内不能有其它电缆,而且金属管本身必须接地。
如果DMX信号电缆要越过其它电缆,必须是90°交叉越过,这样会使干扰最小。
如果选用了分路放大器,则分路放大器要选用专用电源供电,不要选择与调光器相同的电源。
二、连接
DMX信号电缆通过五芯卡龙插与设备相连。行业通用的信号线缆与卡龙插之间的连接是有规定的,不能接错:
脚(PIN) 电线(WIRE) 信号(SIGNAL)
1 屏蔽(金属网) 地
2 芯线(黑色) 信号负数据
3 芯线(红色) 信号正数据
XLR5的第4,5脚作为一对备用接口。
屏蔽层必须两端连接到五芯卡龙插的第1脚,不要和卡龙插(正、负)任何的外壳和内体连接或接触,因为固定卡龙插的机架一般与电源地相连接,由此可能引发故障。
三.终端电阻(回路插头)
终端电阻是DMX信号电缆末端连接DMX数据正信号与负信号的电阻(五芯卡龙插的第2脚和第3脚)。假如没有终端电阻,当信号传输到最末端后,它的一小部分会沿原信号电缆反射回来,在一定线长和反射条件下,信号能抵消掉原DMX信号,结果必然引发故障。这时加一个终端电阻可以在传输线的最末端将信号“吸收”掉,免除反射。典型的终端电阻阻值在100~200欧姆(1/4瓦)之间,一般情况下可选用120欧姆(1/4瓦)电阻。
下面先介绍无分路放大器时终端电阻的接法,然后再讲述带有分路放大器时终端电阻的接法。
电路中仅有调光器(硅箱),连接方法如下:(硅箱与调光台)
最简单的方法是在最后一台硅箱的DMX THRU口上插一个五芯卡龙公插头,在公插头内部的第2、3脚上焊接一个120欧姆电阻,其它硅箱内不加终端电阻。示意图如右:
DMX信号电缆在连接时不允许采用“丫”形连接,即不允许从一个控制台同一DMX输出口上引出两根DMX信号电缆。为使调光系统更好工作,一条DMX信号电缆最好只接8至10台硅箱,在最后一台硅箱上接120欧姆终端电阻。当使用一条信号线缆不能满足需要时,就要选用DMX分路放大器了。
加入DMX分路放大器时
DMX分路放大器接收DMX信号后,输出4路DMX信号,输入与输出之间是隔离的。在DMX分路放大器的内部接收DMX信号的接口,已经焊接了120欧姆电阻。因此可采用如下连接方式,但分路放大器的4个输出作为4条互不相关的DMX信号电缆,其信号终止处应分别加120欧姆终端电阻。
内部已有120欧姆终端电阻
参考资料:《灯光技术与工程实例》柳得安