DMX512數字燈光系統協議介紹

引言

基于DMX512控制協議進行調光控制的燈光系統叫做數字燈光系統。目前，包括電腦燈在內的各種舞臺效果燈、調光控制器、控制臺、換色器、電動吊桿等各種舞臺燈光設備，以其對DMX512協議的全面支持，已全面實現調光控制的數字化，并在此基礎上，逐漸趨于電腦化、網絡化。因此，對于影視燈光設計與操作人員，理解DMX512控制協議的程序結構、控制原理及其應用要點是十分必要的。

1 DMX512燈光控制協議

DMX是Digital MultipleX的縮寫，意為多路數字傳輸。DMX512控制協議是美國舞臺燈光協會(usITT)于1990年發布的燈光控制器與燈具設備進行數據傳輸的工業標準，全稱是USITT DMX512(1990)，包括電氣特性、數據協議、數據格式等方面的內容。

每一個DMX控制字節叫做一個指令幀，稱作一個控制通道，可以控制燈光設備的一個或幾個功能。一個DMX指令幀由1個開始位、8個數據位和2個結束位共ll位構成，采用單向異步串行傳輸，如圖1所示。

圖1 DMX512定時程序的幀結構(上圖)和信息包結構(下圖)

圖1中虛線內控制指令中的S為開始位，寬度為一個比特，是受控燈具準備接收并解碼控制數據的開始標志;E為結束位，寬度為兩個比特，表示一個指令幀的結束;D0 D7為8位控制數據，其電平組合從0000~ 一l1111111共有256個狀態(對應十進制數的0～255)，控制燈光的亮度時，可產生256個亮度等級，0000~ (0)對應燈光最暗，l1111111(255)對應燈光最亮。DMX512指令的位寬(每比特寬度)是4 s，每幀寬度為44 弘s，傳輸速率為250 kbps。

一個完整的DMX512信息包(Packet)由一個MTBP位、一個Break位、一個MAB位、一個SC和512個數據幀構成。MTBP(Mark Time Between Packets)標志著一個完整的信息包發送完畢，是下一個信息包即將開始的“空閑位”，高電平有效。Break為中斷位，對應一個信息包結束后的程序復位階段，寬度不少于兩個幀(22比特)。程序復位結束后應發送控制數據，但由于每一個數據幀的第一位(即開始位)為低電平，所以必須用一個高電平脈沖間隔前后兩個低電平脈沖，這個起間隔、分離作用的高電平脈沖即MAB(Mark After Break)，此脈沖一到，意味著“新一輪”的控制又開始了。SC(STart Code)意為開始代碼幀(圖1中的第0幀)，和此后到來的數據幀一樣，也是由11位構成，除兩個高電平的結束位之外，其他9位全部是低電平，通常將其叫做第0幀或第0通道(Ch~nel No 0)，可理解為一個不存在的通道(NON一~istent Channe1)。

表1 DMX512信息包定時表

表1是DMX512信息包的定時表，表中NS意為Nm Spec~ed，寬度沒有嚴格限制，由程序設計者自行決定，比如MTBP的寬度可以介于0～1秒之間。

調光控制臺每發送一個信息包，可以對全部512個受控通道形成一次全面的控制。發送一個信息包的時間大約是23Ⅱls，每秒鐘將對所有512個受控通道完成44次控制，即受控光路的刷新頻率44 Hz，如果實際受控通道少于512個，那么刷新頻率將相應提高。

2 DMX512協議的基本作用機理

一個DMX接口最多可以控制5l2個通道，因為電腦燈一般都有幾個到幾十個功能，所以。一臺電腦燈需占用少則幾個、多則幾十個控制通道。下面通過一個功能簡單，通道較少的小型電腦燈的DMX通道表，看一下DMx5l2的控制過程與原理。

該電腦燈有八個DMX控制通道，一個顏色輪，兩個圖案輪，具有調光、頻閃、搖頭及變換光線顏色、圖案等功能，其DMX通道序號、通道編碼和對應功能如表2所示。

表2 電腦燈DMX通道表

表2中的DMX數值用十進制數表示，0 7對應8位控制數據的二進制組合為00000~0 000001 1 1.

232～255對應的二進制組合為11101000～11111111，其他以此類推。將DMX協議中某一指令幀的部分或全部8位二進制組合形成電腦燈某～功能轉換或狀態變化的這一過程即解碼與控制。

從DMX通道表中可以清楚地看出電腦燈功能、通道數及其對應關系，是計算一個DMX接口所帶單元負載數目及設置起始地址編碼的重要依據。比如，像這種只有8個通道的電腦燈，一個DMX接口可以控制的數量為64臺(512/8=64)。如果另一電腦燈的DMX通道數為20，那么一個DMX接口可以控制的數量則為25臺(512/20=25.6，舍去余數)。

3 DMX5 12控制協議的若干應用問題

應用DMX512協議控制數字燈光設備時，還需要對DMX接口的應用特點、起始地址碼、單元負載及信號終端器等問題有所了解。

3.1 DMX接口的應用特點

DMX512標準規定DMX接口用5芯卡依口，其中1芯接地，2，3和4，5芯傳輸控制信號(2，4為反相端，3，5為同相端)，4，5芯原打算傳輸燈光設備的狀態及錯誤檢測等信息，后來閑置不用。之所以要求用5芯卡依口而不是更為常見的3芯卡依口，是為了防止不小心和專業音響上常用的3芯卡依口產生誤連接，因為音響設備上連接電容話筒的3芯卡依口可對外提供48 v的幻像電壓，這種錯誤連接，極易燒壞內部電路。盡管如此，很多電腦燈還是采用了3芯卡依口，如出現兩種卡儂口并存的情況，要用轉接器予以正確轉接。

所有數字化燈光設備均有一個DMX輸入接口和一個DMX輸出接口，DMX512控制協議允許各種燈光設備混合連接，在使用中可直接將上一臺設備的DMX輸出接口和下一臺設備的輸入接口連接起來。不過需要清楚的是，這種看似串聯的鏈路架構，對DMX控制信號而言其實是并聯的。因為DMX控制信號進入燈光設備后“兵分兩路”(見圖2)，一路經運放電路進行電壓比較并放大、整形后，對指令脈沖解碼，然后經驅動電路控制步進電機完成各種控制動作;另一路則經過緩沖、隔離后，直接輸送到下一臺燈光設備。另外，從圖2中運放所具有的電壓比較作用不難得出這樣一個結論：利用運放電路很高的共模抑制能力，可以極大地提高DMX控制信號的抗干擾能力，這就是為什么DMX512控制信號采用平衡傳輸的原因。