Сценический свет: DMX-512 и управляемые приборы

В сети можно найти много информации о протоколе DMX-512, но в большинстве случаев это лишь базовая и теоретическая информация, которая довольно часто является устаревшей и неактуальной. Что же касается разбора DMX-512 с практической точки зрения, то подобные статьи очень сложно найти, ведь зачастую этим занимаются специалисты. С одной стороны, это правильно, но если говорить о DMX-512 в целом, то это довольно простой протокол, работу с которым можно освоить и самостоятельно. Именно этому и будет посвящена наша статья.

С чего всё начиналось? Не так давно, интеллектуальных приборов еще не было, а для освещения сцены использовались различные проекторы и световые приборы с ручной регулировкой яркости. Прожектор нужно было вручную направлять на нужный участок сцены, а для смены цвета освещения приходилось вставлять разные светофильтры. Управления таким сценическим освещением осуществлялось при помощи дополнительных устройств или же вручную. Для этого также использовались специальные программы перемигивания ламп или специальные ручки на пульте для регулировки яркости света.

Учитывая такой принцип работы, возник вполне закономерный вопрос: как можно соединить пульт управления с прожекторами? Изначально использовался самый простой вариант – соединение силовой части с пультом, а потом уже подключение кабелей к прожекторам. Такое решение является вполне неплохим для небольших систем сценического света с относительно небольшой мощностью, но как быть, когда в такую систему входят десятки прожектором с мощностью по 500 Вт? Очевидно, что для этого нужно было искать другое решение, в связи с чем и начали разрабатываться новые интерфейсы управления, самым популярным из которых стал DMX-512.

Всё, что нужно знать о DMX-512

После принятия стандарта «0-10V», разработчики начали активно искать новые интерфейсы и методы подключения светотехники. Один из первых вариантов выглядел следующим образом: относительно GND (общего провода) подается аналоговое напряжение постоянного тока 0-10V, позволяющее регулировать яркость в максимально широком диапазоне (от 0 до 100 процентов). Таким образом, всё это передается по управляющему кабелю, а разные каналы не пересекаются между собой. Единственное ограничение – это мощность диммера, т.к. от нее зависит максимальное количество прожекторов, которые можно подключить одновременно. Со временем, подобный тип подключения начал активно развиваться, в результате чего поддерживаемое количество каналов становилось всё больше. Тем не менее, по целому ряду причин интерфейс 0-10V стал себя изживать. Прежде всего, это было связано с отсутствием масштабирования и защиты от помех, из-за чего большое количество диммеров «просаживало» управляющее напряжение, а вместе с ним и общий канал. К тому же, и сам концепт световых приборов изменился, а поэтому изобретение новых интерфейсов управления было просто необходимым. Рынок микроконтроллером начал развивать огромными темпами, и протокол DMX-512 занял на нем достойное место.

Изначально DMX-протокол был разработан для того, чтобы разработчики светотехники смогли заменить аналоговые интерфейсы диммеров на цифровые. Реализовав такую задумку, разработчики не стали останавливаться и продолжали расширять возможности данного протокола. Со временем, на рынке начала появляться так называемая интеллектуальная светотехника, которая лишний раз подчеркнула весь потенциал и «профит» интерфейса DMX-512.

Что же представляется собой DMX-512? По сути, это протокол, который физически построен на стандарте RS-485. Всё те же правила монтажа линии (терминаторы, усилители, опторазвязки) и микросхемы приемо-передатчиков, только в новом формате. Для этого используются трех- и/или пятиконтактные разъемы, а на самом DMX-приборе есть разъемы «мама» и «папа», параллельно соединенные между собой, для более удобного подключения устройств в единую линию связи. Формат передаваемых данных тоже максимально простой: стартовый флаг и 512 байт для каждого канала, затем передача данных с частотой 50-60 раз в секунду. Таким образом, все подключённые устройства являются пассивными и не связываются с пультом напрямую. Банальная передача данных по линии, и не более.

Что это дает пользователю? Максимальный комфорт и удобство в использовании: просто подключаете приборы по цепочке в одну линию (от пульта до приборов), выставляете адреса и готово! И даже если один из приборов выйдет из строя, то остальные будут продолжать работать, т.к. соединены они параллельно. Если же вам нужно установить одинаковые параметры для нескольких приборов, им можно дать одинаковый адрес, чтобы они следовали единым установкам, а вам не пришлось настраивать каждый из них по отдельности.

DMX-каналы и адресация устройств

Теперь давайте всё же вернем к протоколу DMX, разберем вопрос адресации устройств и использования каналов. По сути, адрес – это номер байта (от 0 до 255), который используется для отправки данных нужному устройству, подключенному через DMX-протокол. Он нужен для того, чтобы полученные параметры были обработаны конкретным устройством из сети, а не всеми из них.

Поскольку все устройства подключены в одну сеть, то отправленный пакет данных получит каждое из них. Адрес же – это своеобразная фильтрация, благодаря которой прибор пропускает все данные до той их части, которая предназначена именно ему. Таким образом, считывается и обрабатывается только та часть пакета данных, которая соответствует номеру (адресу) прибора в подключенной сети. При необходимости, один адрес можно присвоить сразу нескольким устройствам одной модели, чтобы они работали синхронно.

Как задать адрес устройству? Обычно это делается при помощи двоичного кода через программу или переключатели/дисплей на самом устройстве. После этого вам придется столкнуться с таким понятием, как «канал». Актуально это в случае с большими системами светотехники, в состав которых входит несколько диммерных блоков или же одно большое устройство с десятью диммерами. В таком случае, каждый из выходов будет иметь свой номер, т.е. канал подключения. Настройка осуществляется аналогично выбору канала: выставляется номер (только теперь не самого устройства, а канала), по которому происходит фильтрация данных.

Важно понимать, что если прибор с адресом «1» включает в себя три канала «1, 2 и 3», то в таком случае следующему устройству нужно будет присвоить адрес «4» (а не «2»!), чтобы всё работало корректно. В противном случае несколько устройств обрабатывали бы одни и те же данные, в результате чего нельзя было бы выполнить их настойку по отдельности.

Адреса можно выставлять не только в точной очерёдности, но и делать пропуски между ними. Правда, при этом стоит учитывать и особенности пульта/программы, т.к. некоторые из них (особенно дешевые) могут иметь группы адресов, например, «12 приборов по 16 каналов каждый». В таком случае, адреса придется еще и «подогнать» под пульт управления.

Учитывая такую специфику, а также «навороченные» приборы на 16/20/32 канала, стоит рассмотреть и такое понятие, как «Вселенная DMX». Ни для кого не секрет, что этот протокол поддерживает 512 каналов. Поначалу этого казалось более, чем достаточно, но со временем оказалось, что 512-канальная система – это не так уж и много, особенно когда в нее входят крутые приборы на 16-32 канала каждый. В связи с этим и начали создавать «Вселенные DMX» - отдельные цепочки DMX-512, объединенные между собой.

Протокол ArtNet

Активное использование нескольких DMX-цепочек стало причиной изобретения еще одного крайне полезного протокола – ArtNet. Работает он на удивление просто: по сути, это обычная IP-сеть с IPv4-адресами с небольшой поправкой на диапазон адресов (2.0.0.0), маску подсети (255.0.0.0) и UDP-протокол.

Как это работает? Для использование данного протокола используются конвертеры ArtNet <> DMX-512 (аналог LAN <> RS-485). Единственное отличие – это наличие буферной памяти на выходе, благодаря чему данные передаются постоянно (циклично). На практике это выглядит следующим образом: компьютер или пульт управления подключается к этому конвертеру, а к нему уже подключаются линии и приборы из сети DMX-512. Для расширения сети можно использовать не только основные сети (Net), но и подсети (SubNet), в результате чего количество подключаемых каналов кажется и вовсе безграничным!

Как это всё программируется?

Если с подключением такой системы всё более-менее понятно, то необходимость программирования всего этого многих пользователей пугает. На самом же деле, всё не так страшно.

Настройка и управление диммером – это самое простое, т.к. тут вы можете изменить только параметр яркости. Но как быть в случае со сканером или вращающимися головами, которые поддерживают много разных функций? Не зря говорят, что инструкция – это лучшее начало для знакомства с прибором (в том числе и светотехникой). В документации светового прибора указываются все каналы, их значения и описание, что позволяет максимально точно настроить его для эффективного управления и работы в дальнейшем. К примеру, в инструкции сканера может быть указано, что для управления используется первый канал, в котором значения 230-239 отвечают за выключение, 128-139 – за включение прибора, а 0-127 – это изменение скорости вращения вентилятора (управление системой охлаждения). Второй канал уже будет включать другие функции с соответствующими значениями. Разумеется, чем больше функций в приборе, тем больше каналов он будет занимать.

Если с инструкцией вы уже успели ознакомиться, тогда прибор нужно «привязать» к программе или пульту. В случае с пультом, удобство привязки и управления во многом зависит от конкретной модели и ее стоимости. Если вы купили дешевый пульт, тогда возможно вам еще и придется подстраивать систему под него. Более дорогие модели позволят вам сэкономить время и нервы, т.к. они поддерживают функцию Patch (переназначение каналов). При ее помощи вы можете настроить соответствие «прибор/канал=ручка/кнопка на пульте», чтобы в дальнейшем было более удобно работать с DMX-системой и всеми ее устройствами.

Аналогичный функционал можно реализовать и в программном плане. Для начала, нужно выбрать максимально удобный софт, правда и о его функционале забывать не стоит. Тут уже придется найти баланс между комфортом, простотой и широкими функциональными возможностями, благо в Интернете есть много достойных вариантов.

Еще одна из интересных возможностей настройки – это группировка каналов/приборов. Даже если устройства имеют разные модели и типы, их все равно можно объединить в одну группу, чтобы управлять ими одновременно. Как правило, при группировке приборов их логически разделяют на несколько групп, обычно по «зонам работы» (левые, правые, верх, низ).

С программированием устройств в сети разобрались. Следующий пункт – программирование самого света, для чего используются сцены, чейзеры и эффекты.

Сцена представляет собой совокупность всех каналов управления в определенный момент времени. Как правило, для сцены задается определенное количество временных интервалов, для плавного включения (Fade-In), работы (Hold) и выключения (Fade-Out). Если же смену света нужно сделать резкой, то проставляется значение Fade = «0». Как вариант, в сцену можно включить не абсолютно все приборы, а лишь определенные их группы, записав для каждой соответствующие действия.

Чейзер (Chase) – это специальный набор сцен, которые будут переключаться между собой. В большинстве случаев, это список, в котором четко обозначены сцены и время их выполнения (активации), а также порядок воспроизведения (повтор, подряд, рандом и тд).

Для создание более сложных и зрелищных результатов используются эффекты (Effects). В данном случае, изначально в программу добавляются сами эффекты, а только потом к каждому из них привязывается канал (или группа каналов). Таким образом, нет необходимости записывать каждый шаг круга для каждой сцены, а желаемого эффекта можно добиться максимально легко и просто!