DMX512系统及电脑灯知识
灯光的数字调光通讯协议(digital dimmer protocol) DMX512：
在正式切入主题以前，我们必须先了解一下何谓DMX512？
它又能为我们在 灯光的应用上提供什么功能呢？DMX512 是一个国际标准的数位调光 通讯协议 (digital dimmer protocol)，依照这个标准所产生的电子讯号，被 全世界采用来作 为灯光控制器（Lighting Console）与灯光调光器（Lighting
Dimmer）沟通数据。 每一个调光器所连结灯具的亮度强弱是由控制器送出一个数字码来决 定，技术上 来说它是一个二进制8位码(an 8-digit binary number)，8位提 供256(2的8 次方)个单一输出位准从全暗( 0 or 0%)到全亮( 255 or100%)。近年来附记忆功能 的大型灯光控制器已经发展出来，可以操控、储存、整合并决定对每一个调光位址（Dimmer Address）送出256段输出位准到调光器来建立丰富而且不同的灯光 效果。由于科技进步之赐，新型的灯光控制器透过以太网络（Ethernet）可以控制到一万多个调光地址，而每个调光地址可以连接无限台调光器，这就是为什么大如迪斯耐游乐场，虽然使用的灯具多达数十万，但是在理论上只要一台控制器就可以控制所有灯具，而且透过SMPTE时间编码及网络对时功能，可以每天分秒不差的对每个不同主题馆重复各种不同的灯光演出，而不需要控制人员每天来控制。不但如此，透过MIDI（Musical Instrument Digital
Interface，乐器数字介面）联机，还可以同步控制视讯、音效、乐器 ……等各种多媒体器材做演出（我想他们大概不会这样做吧），话题扯太远了，下次再为各位聊一下这方面的发展与应用。
计算机灯的属性(attributes)观念
这个大家同意的国际通讯协议（DMX），开启了以前未被使用的创新功能，它给大量成长使用DMX控制系统的人们带来新的机会，Color changers已经存在很久了，在早期可以透过模拟信号来控制颜色的变化，但是经由DMX 控制器
可以很简单地经由DMX 信号线连接到每个Color changers来遥控色片的卷动。
扫描灯具(scanner)如Strand Hyperbeam或Clay Paky GoldenScan 3，它们的高亮度
光源、颜色混合功能、光束转向镜片、花片(gobo)和菱镜(prism)效果也都是由多
重的DMX信号来控制，效果灯具如闪光灯、喷烟机等也都可以使用DMX来控
制。当使用调光信号来增加其它应用时，一个新的术语被要求来描述它们，淡入
(fade in)／淡出(fade out)的观念并不是很符合镜片的移动或花片的选择与旋转，
这些不调光 (non-dimming)而使用DMX信号的应用称为"属性" (attributes)。
每具计算机灯都拥有一组属性可以控制它们的所有功能，所有这些属性会被分
配到四大群组：Intensity亮度、Color颜色、Beam光束、Focus位置，也会被指
派到特定的DMX回路来控制。当纪录到一个Cue的时候，每一个属性可以有自
己独立的等待或淡入／淡出时间，这使得一个Cue可以同时改变每一个灯具的
各个不同属性。
首先让我们来看事实上属性DMX信号的意思，灯具抓取一个区块(视每个灯具所需的调光地址dimmer address而定)的DMX信号，并且使用调光输出位准来表示光束的位置、颜色、花片及其它的效果等。每一条DMX信号线可以同时传送512个独立的DMX输出位准，每一个输出位准有一个唯一的地址号码。在设定的过程，灯具被赋予一个起始地址(start address)和一连串的地址，而每个地址对应这个灯具的一项功能。当DMX信号从0开始增大时每个功能将很均衡的改变，举例来说：当控制镜片水平移动的DMX输出位准由0改变到255时，镜片的水平移动将立刻由一边的尽头立刻移动到另一边的尽头，而输出位准在128(50%)时镜片将会在正中间。不幸的是DMX信号与个别属性之间的关系在不同的灯具并不一致。不同的灯具有多种型态的属性，就算不同的灯具属性类似，使用DMX控制也是依照产品设计师个人的喜好而定。所以无可避免的必须做配置(patch)，联结一个DMX地址号码到个别的属性。还好目前先进的控制台大都内建数据库，搜集了世界上知名而且常用的灯具及属性，提供一个很简单的配置过程，只要选好灯具型号与数量，再输入起始DMX地址就可以将每个灯具的属性配置到正确的位址。而将同一个灯具的各个属性连结到一个回路(channel)的观念，更是新一
代附记忆功能的灯光控制器(如Strand 430,530和550、ETC Obsession II、Rosco
Horizon 98…等)实质上的进步。传统的DMX灯光控制器每个属性的功能如：上下、左右、颜色都要求直接个别控制，这必须透过配置一个控制回路到每一DMX输出来达成。假如使用十具Hyperbeam，每具使用17个DMX地址信号来控制所有功能，就必须占用系统记忆能力的170个回路来分配给这十个灯具使用，而传统的DMX灯光控制器的内存是很宝贵的(回路数量并不是很多)。然而操作的问题开始出现了，要记住第6具的左右是哪一个回路，第3具的颜色是哪一个回路……靠脑袋是记不住的，否则就必须借助一个很巨大的表格来帮助操作。然后另一个问题出现在纪录(recording)和执行(performing)这些多重属性的改变时，假如控制台是在"预设"(preset)模式工作时，每一个记忆(Cue、Submaster、Group)就是所有DMX输出位准的单一纪录，当一个记忆改变到另一个记忆时将可能强迫所有属性重新设为0输出位准(因为不具备追踪tracking功能)，特别是在呼叫一个全暗(blackout) 的画面时。新一代附记忆功能的灯光控制器带来新的方法来解决上述问题。系统的每一个回路号码都有能力控制总数达99个各别属性的功能(大部分机型)，每一个回路号码事实上小数点后面都有两位数值，只是被隐藏起来。因此当操作回路33时可以同时控制所有属性，因为控制器了解回路33.01是控制亮度(intensity)，33.02是控制颜色(color)，33.03是控制左右，33.04是控制上下……等。这个好处立刻显现出来，经由一个单一的回路号码就可以使用单一灯具的所有属性，而且大部分机型的面板都有数个滑轮或转盘可以对每个属性做快速编修。灯具的亮度可以经由不同的来源控制：回路、回放装置、辅助推杆的某个群组，假如一个回路存在多个不同位置，控制台将会决定输出最大数值
('Highest level Takes Precedence' or HTP)或最后的改变( 'Latest action Takes Precedence' or LTP)，就属性来讲，当控制一个灯具颜色卷动器(color scroller) 时，最大数值(HTP) 的观念是不合逻辑的，举例来说：在红色与蓝色之间哪一个是最大？无论如何，最近选择颜色的想法，如蓝色在红色之后(LTP)是被操作者与计算机所了解的。因此软件区别了哪些属性同时拥有HTP 或 LTP(只有亮度intensity)，而哪些只拥 有LTP(事实上就是除了亮度以外的所有属性)。因为这个不同的定义，控制台知道属性间的差异，而这正是系统唯一能将亮度衰减到0的重要关键，只有在接收到一个明确的命令时，所有其它属性才会改变到新的位置。个别的属性可以经由键盘输入一个小数值来直接控制，或假如辅助推杆是由 属性回路来使用，某些有趣的功能将会存在。举例来说：假如这个辅助推杆包含 了经由亮度位准定义所选择的属性回路，当辅助推杆推到全开时，控制台将会执 行一个新的画面，所有的功能都会一直改变(包括上下、左右、颜色、花片…… 等)。假如辅助推杆只包含一个属性的话(如上下、左右、颜色、花片……等)，辅 助推杆将可以手动控制这些个别属性功能的动作。
DMX512协议最先是由USITT（美国剧院技术协会）发展成为从控制台用标准数字接口控制调光器的方式。DMX512超越了模拟系统，但不能完全代替模拟系统。DMX512的简单性、可靠性（假如能够正确安装和使用的话！）以及灵活性使其迅速成为资金允许情况下选择的协议，除了调光器外，一系列不断增长的控制设备就是证据。DMX512仍然是科学上的一个新领域，具有在规则基础上产生的各种奇妙技术。
EIA485(RS485)
DMX512是围绕工业标准EIA485接口设计的。EIA485属于接口、电压、电流等的“电”端。
系统是基于沿着屏蔽导体双绞线的向下对称发送而建立的。这种缠绕结构确保所产生的干扰会同样地作用于两个信号，因此保证了一致的数字定相。所用的导线应该是由一条或两条双绞线、箔片和编织筛所构成的合适的数据导线。对称音频导线则不能完成这个工作。
通常地，就如任何网段一样，导线两头应该有两个终端。灯光控制台通常在一头作为终端，而另一头应该只有一个120Ω的电阻。EIA485规范只支持“雏菊链”或每段上最多以32个“单元负载”所构成的串行网络。制造商声称每段可以长达1000m。但是，要特别指出的是，中继器的作用应该考虑到700m或800m左右，这样可以防止环境的异常。
XLR连接器的针口分配如下：
针 线 信号
1屏蔽 地/0伏
2内部导体（黒） 数据–
3内部导体（白） 数据＋
4内部导体（绿） 备用数据－
5内部导体（红） 备用数据＋
DMX512控制线采用5针XLR（有时候是3针）连接设备(如表1)；母接口适用于发送器，而公接口适用于接收器
规范中建议用一条两对导线（4个连接口）来实现屏蔽，虽然只是需要其中一对。第二对导线用于未指定的可选场合中。必须注意的是一些调光器使用这些线来指示故障和状态信息。如果调光器用第二个信道，则需要专门配置的分路器和中继器。
把线连接到逻辑电平最安全的方法是使用一个“标准”接口IC—TexasInstruments的SN75176B，如果要实现连接以及隔离，Burr-Brown的ISO485P是好的选择。使用这些接口方法为每个设备提供一个额定的单元负载，这些设备都允许在段上最多安装32个接收器。不推荐通过直接横跨线路来连接高灵敏度光隔离器的直接联机接口方式，它所提供的负载会比正常接收器的负载大5倍左右，从而减少了在段上可安装的接收器数目。另外还会引起失真，增大出错率并导致符合EIA485的接收器出现故障，这些都是坏消息！
资料
资料发送基于一种8位异步串行协议，带一个开始位（低电平）和两个停止位（高电平），没有奇偶校验。因此一个资料帧有11位元。由于每一位的宽度是4祍，所以发送一个帧需要44祍的时间。如果线路要发送一个连续的数据流，则会产生250000b/s的资料率，或称250k波特。
8位字对于每个调光器允许以0到255的范围来发送256个独立级别。
开始位和停止位用于使发送器和接收器同步。资料线通常处于高电平；实际上它空闲时会处于高电平状态（更多的是处于这种状态）。开始位的出现促使接收器投入工作，后面的8位元资料被扫描且被译码（希望如此）。然后接收器等待停止位到来，停止位过后会再次出现这个过程。我们需要停止位有两个理由：让接收器有充分的时间处理输入的资料；让线路处于高电平的状态，这样下一个“开始”才能被检测到。图1描述了一个帧里面的位电平，这个帧中含有资料“0”和“255”。
迄今为止已经解释得很清楚了，但是还没有完，DMX512最多可支持512个调光器，现在我们只看到了第1个，那么怎样为所有的调光器处理资料呢？答案是简单的，只是不断重复这个过程！好的，就是那么简单。不过现在的情况可不是那么简单了，我们在段上取得了一个数据流，但是没有办法辨别哪一帧是属于哪一个调光器的。看“DMX包”部分的提示。
DMX512“包”
DMX512包是这个标准的核心，它由一个包含深层同步信息的帧集合构成，其中的深层信息也就是一个“Break”和一个“Mark-after-break”。就是这个信息使接收器能够检测到一个帧的开始，因此能够处理接收到的资料。帧定时检验显示了线路处于低电平的最长时间是4祍(开始位)＋8×4祍(资料位)＝36祍，但是一个“Break”包含至少88祍的“低电平”，这两者的不同很容易被检测到，可用于调光器的同步。"Mark-after-break”在线路上是“高”状态，至少8祍时间的宽度，“Mark-after-break”是必需的，因为这样才能检测到“Break”，否则帧的开始位会紧随“Break”，使线路一直陷入低电平状态。此时将会非常混乱！一个描述“包”的图2有助于说明以上问题。
“0”数值表示后面的帧包含调光器级别的信息。另外的255个代码在规范中没有定义，但是一些制造商却使用了其它代码来发送产品的特殊信息。一个接收了非零开始码的调光器“将会”忽略包余下的部分，不过要小心，它不会总被检验到！
定时总结如下：
最小 最大
Break 88μs 1秒
Mark-after-break 8μs 1秒
Inter-frame-time 0μs 1秒
“Inter-frame-time”用于减低资料率。有些调光器不能处理高速运行的资料，或者在控制台处理其它任务的同时用于“插入”发送过程。它的数值可以在0到1秒之间。
规范中对于定时设置了一些限制。
从上面可以看出，资料率有很大的扩展性，但是要注意的是，不允许线路状态持续处于“高”或“低”状态超过一秒的时间，而且此时应该考虑出错的条件。
差不多DMX512系统中出现的所有误操作都是源于系统知识的缺乏。引起问题的一个地方是在信号分离中。记住，系统以段终结的方式运行。简单地把线路分离（看上去是符合逻辑的）会由于欧姆量的反复变化而不能工作。这样做容易导致信号的破坏。
解决办法是使用“分路器”和“中继器”，通电设备“监听”段上的资料，然后进行广播，或根据需要在下一个段上“重现”。
在灯具调光和控制中，人们大量采用了DMX512的控制协议，它是由美国剧场技术协会（United State Institute for Theatre Technology，Inc）于1986年8月提出的一个能在一对线上传送512路可控硅调光亮度信息的标准。 DMX512通信方式是采用了异步通信格式,每个调光点由11位组成,其中一个是起始位,8位调光数据,两个停止位.每一次传输能512个调光点。EIA485(RS485) DMX512是围绕工业标准EIA485接口设计的。EIA485属于接口、电压、电流等的“电”端。参考资料： http://www.ydsco.com/blog/index.php?job=art&articleid=a_20060905_152726
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规.范中.建.议用.一条两.对导.线.4个连.接口）来实现屏.虽然只是需要.其中一.对..。第二对导.线用于未指定的可选场合中。..必.须注意.的是一些调光.器使用.些线来.指示故.障和状态信息。如果调光器用第.二.信道，.需要专门配置.的分.器和中继器。
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