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DMX512控制信号的应用

2010-4-22 22:20| 发布者: admin| 查看: 624| 评论: 0|原作者: webmaster|来自: 转载

一、DMX512协议:电脑灯DMX512控制信号使用
   DMX是Digital Multipiex 的缩写。ESTA是美国娱乐服务与技术协会。
   USITT DMX512/1990是调光和灯光控制台数据传输标准,是娱乐灯光领域常用的控制协议。以前0-10V模拟控制用的比较多,现在DMX512是娱乐灯光行业最主要的控制协议。USITT DMX512/1990是由美国剧场技术协会USITT提出的。最原始的版本出版于1986年,在1990年做了修改。
   DMX512信息包括2-513个字节,这些字节是符合EIA 485标准的网络上以每秒250千位的波特率发送字节。一个字节又和一个起始位和两个结束位一起组成一个帧。第一个字节是起始字节,接下来的字节是传送到控制设备上的数据。这一标准最开始是为调光器设计的,所以控制数据的第一个是回路1的,第二个字节给回路2,依次类推,直到最后在一根数据线传给总共512回路。DMX512控制协议假设接收器的最小存储量,然后连续不断的发送信息,即使没有一个值改变;速度高达每秒44次。但被控制的设备不能将错误或信息反馈到控制器上。
   在无线电理论基础中有一个长线理论,所谓“长线”是指传输线的长度可以与沿该传输线传播的电流波长相比拟时的线路。通常认为传输线的长度大于十分之一波长(l > ——l)时,即可认为是长线(也有人认为l > ——l就是长线)。因此长线并不一定是一条很长的线。如目前普通个人计算机的CPU的主频已经达到了千兆赫兹(G,109)数量级,主板的外频也相应达到了一、二百兆,因此小小的印刷线路板在设计时也要考虑长线问题。在长线情况下,一些普通的电路原理就不再适用,需要使用专门的传输线理论来分析。

DMX512控制信号的传输速率为250kbps ,即每秒发送25万个二进制码,换句话说就是每秒发送25万个矩形脉冲。根据信号的频谱分析理论可知,矩形脉冲含有大量的高次谐波,即使只以其中频率最低的基波以及l > ——l     的条件来计算,当频率为250kHz时,波长为1200m,那么传输线大于120m就应视为长线。实际上其谐波是不容忽略的,这样这一距离就更短。因此DMX信号的传送必须作为长线来处理。
    二、电脑灯介绍:
    1.电脑灯的结构特点
    现在流行的电脑灯按结构形式来分大致有两种,一种是镜片扫描式电脑灯,另一种是摇头式电脑灯。
    镜片扫描式电脑灯,是靠灯体前部的灯头上一块反光镜片摆动来投射光束。镜片由俯仰和方位两个电机驱动,完成垂直和水平的摆动。其最大优点是:镜片很轻,控制起来非常方便快捷,能够产生非常快速的光束运动变化。其缺点是:受反光镜轴的影响,光束运动范围较小。因此,比较适合悬挂使用。
    摇头式电脑灯,是电脑灯起源时的最初设想形式,它的优点在于灯体转动带动光束运动,转动范围大,可做到360°旋转。这种运动效果能够在舞台上产生韵味十足的视觉感受。缺点是驱动摇头的电机功率较大,造成灯体较重。但随着科学技术的进步,这种缺点已经逐步得到克服,使得该种灯具近几年来得到了突飞猛进地发展,已经成为当今电视舞台上的主流电脑灯。其体积已经能够做到很小,重量能够做到很轻,使用起来已经非常方便。这种电脑灯的功能也是越来越全,从最初受技术限制只能做单纯的变色效果,已发展到同镜片扫描式电脑灯一样,能够产生出非常丰富的艺术效果的电脑灯。
    2. 电脑灯的功能特点
    作为现代灯具的典型代表,电脑灯的功能可以说是非常齐全:一般包括光线颜色变化、三基色组合变化、光线明暗变化、图案组合变化、图案旋转变化、棱镜效果变化、柔光效果变化、镜头光圈收缩变化、镜头调焦变化、镜头变焦变化、光束频闪变化等。近年来,一些电脑灯生产厂家已开始考虑将电脑灯同视频设备连接,使电脑灯能够投射出无限变化的图案,产生更加丰富灿烂的艺术效果。
    3. 电脑灯的控制特点
    电脑灯是由执行元件和控制元件组成的,电脑灯的每一种输出灯光的变化,即上述光束的运动、光线的颜色、投射的图案,光强的亮度等,都是由执行电机操纵特定的光学器件完成的。电脑灯的控制是由电脑完成的,每一个电脑灯配有一个或几个CPU,通过CPU的处理,把电脑灯控制台给出的体现灯光艺术创作的指令发送给每一个动作电机。这些控制指令是由电脑发出的一组组数字信号,电机的每一个动作变化对应着一个数字编码,输出光束的每一个变化对应着一组数字。现在普遍采用的控制信号是DMX512信号。
    4. 电脑灯的使用特点
    电脑灯的光源一般是气体放电灯泡提供的,输出的光是高色温光(5600~6300k),而普通灯具输出光是低色温光(2900~3200k)。因此,电脑灯一般适用于作为效果灯使用,通过电视摄像机(色温一般调整2900~3200k)能够产生奇特灯光效果的优美电视画面。另外,由于电脑灯的造价较高,就造就了它的流动性使用特点。它不可能像普通灯具那样固定在演播室里,而是要根据节目制作的要求,随时更换使用位置和场地。流动过程中要不断地运输安装,极容易造成灯具的损坏。
    三、电脑灯使用中要注意的问题:
    1、地址编写:
    通常都是多台电脑灯由一台电脑控制台控制,这样一来控台与电脑灯之间就要有一个公共信号。电脑灯与控台之间以往常用的信号是0-10V信号(即模拟信号),它是直接利用低电压信号来控制灯具或硅箱,其优点是信号的产生、接受和处理比较简单,使用直观,维护也比较容易。缺点是信号传输比较麻烦,信号的抗干扰能力也较差。后来逐步使用数字信号,其优点是传送距离很长,抗干扰性较高,相同类型的数字信号还可以很容易作到相互组合。缺点是编码、接受设备复杂,而且在现有数字技术的条件下,它能容纳的光路信息有限。常用数字信号有两种:RS232信号和DMX512信号。DMX512信号是一种半行数字编码信号,使用范围越来越广,逐渐成为灯光控制的标准信号,以现有的传输比特率和信号处理能力,它可以将光路输出信号传输到512个光路中。使用DMX512时为保证信号传输准确,需在信号终端使用终端负载。。“终端负载”的具体接法如下:在一个五芯卡侬插头的2~3脚之间焊接一个90~120Ω 1/4 W的小型金属膜电阻,其阻抗的大小应参照调光台的使用说明书。DMX协议要求链路里使用五芯插件。在施工中只用三芯,即:1、2、3芯,4、5芯置空。   
    电脑灯的编码也称地址编码,多台电脑灯同时使用就要给每台电脑灯设置不同的地址编码,这样电脑控台才能识别每一台电脑灯的位置。在设置地址编码时,必须了解电脑灯的通道,每台电脑灯都有它固定的通道,一般来说每个通道都对应一种功能,或者说对应一台独立的步进电机。
    在灯的尾部或头部设有一个DIP开关(高档电脑灯设有数码管显示屏),共有9个拨码。每个拨码对应一个数值即2N-1N为第几个拨码数,拨码对应的数值的总数为512。

事例1:(简单介绍地址码的设置方法) 假设有三台电脑灯,第一台为14个通道,第二台为8个通道,第三台为10个通道,那么第一台灯地址码数为1,DIP开关拨码拨1(有些电脑灯DIP开关不拨即为0时,地址码数是1),第二台地址码数为15,DIP拨码拨1.2.3.4,第三台地址码数为23,DIP拨码拨1.2.3.5,可以看出当第一台电脑灯地址码为1时,那么第二台电脑灯的地址码即为第一台电脑灯的通道数加上第一台电脑灯的地址码数,同样第三台电脑灯的地址码等于第二台电脑灯的通道数加上第二台电脑灯的地址码数,最后将数字转换成DIP开关拨码的位置就完成了电脑灯的地址编码的设置。

拨键号   1    2    3    4     5    6     7      8      9     10 

对应地址1    2    4    8    16    32    64    128    256    512
    事例2:(怎样保证使用同一个控制台,方便快捷的控制通道数不同的电脑灯)我们原有4台GSM的扫描式电脑灯,后又购入8台国产摇头灯。由于资金的原因,我们不可能购置新的通用型电脑灯控制台,为了解决这个问题,我们采取了如下的方法:我们先由原有电脑灯的4号灯(既最后一台扫描灯)引出一条信号线到新灯具的1号灯具,将所有的12台电脑灯串联在一起,由一条信号线路控制,解决了DMX512信号输出的问题;然后我们以两种灯具中通道数多的一种为标准来设置地址码,原有的GSM灯是16通道,新灯是8通道,我们就将地址码间的间隔设为16。这样就保证了每个灯具都受到良好的控制,而不会产生通道被覆盖的问题;最后,我们按照新灯每个通道的功能编制新的灯库,使控制台可以识别新灯具。这样我们就可以正确地使用灯具,进行各种编程。当然,这只是在条件有限的情况下的权宜之计,毕竟在使用上比较烦琐,有条件的话还是选择通用型电脑灯控制台为益。
    事例3:(电脑灯的信号线问题)  电脑灯是数字化设备,它们是通过信号线相互串接在一起的,执行来自电脑灯控制台提供的指令,来完成各种动作(光线的运动、色彩的变化、图案的变换等等)的。因此,信号线的重要性就可想而知了,如果某一条信号线存在隐患,就会造成整个系统的控制紊乱,无法正常运转。另外,还要注意信号线的控制长度问题,DMX允许有效传输距离为250m,通常情况下,信号线控制长度最好不要超过150m,否则,控制信号衰减严重,不能很好的控制电脑灯。如果信号线过长,就要考虑增加信号放大器。回想起来,我们在实际工作中遇到的许多故障,都是由信号线引起的。因此,在连接信号线之前对每一条信号线进行认真的测量,并在控制回路中适当增加信号放大器,是作者长期以来工作中得出的经验,往往能够达到事半功倍的效果。通常一个DMX512接口最多能驱动32台数字设备;假如接收端全部采用DMX487集成块来接收信号,那么一个DMX输出接口则能驱动128台数字设备。
    事例4:(电脑灯的供电电源问题) 在整个电视节目制作系统中,灯光系统用电量最大。供电部门一般是提供专门的电源变压器为灯光系统供电,电源输出的三相电,相电压是380V,而电脑灯的馈入电源是220V、50Hz。给电脑灯供电时要特别注意,不要将380V的相电压接入,否则,将烧毁电脑灯内的电路板,甚至会使整台灯具报废。每台电脑灯的用电功率问题也要注意,由于电脑灯内的用电设备很多,有各种电机,电路板,灯泡启动设备等。如果一台标定为1200W的电脑灯,其用电量一般为2000W左右。另外,还要注意电源的零线和地线问题,如果电脑灯的馈入电源保护地线连接不好,就有可能会造成灯具的损坏。
    四、控制台介绍:
    Pilot1600电脑灯控制台是意大利SGM的专用型控制台。这种控制台可控制16个通道内的由DMX512信号控制的电脑灯具,它可以存贮64个不同型号的灯库,最大可控灯数为16台电脑灯,(每个按键对应一个),其本身内置了数种GSM灯具的灯库。

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