DMX512数字灯光系统协议介绍

引言

基于DMX512控制协议进行调光控制的灯光系统叫做数字灯光系统。目前，包括电脑灯在内的各种舞台效果灯、调光控制器、控制台、换色器、电动吊杆等各种舞台灯光设备，以其对DMX512协议的全面支持，已全面实现调光控制的数字化，并在此基础上，逐渐趋于电脑化、网络化。因此，对于影视灯光设计与操作人员，理解DMX512控制协议的程序结构、控制原理及其应用要点是十分必要的。

1 DMX512灯光控制协议

DMX是Digital MultipleX的缩写，意为多路数字传输。DMX512控制协议是美国舞台灯光协会(usITT)于1990年发布的灯光控制器与灯具设备进行数据传输的工业标准，全称是USITT DMX512(1990)，包括电气特性、数据协议、数据格式等方面的内容。

每一个DMX控制字节叫做一个指令帧，称作一个控制通道，可以控制灯光设备的一个或几个功能。一个DMX指令帧由1个开始位、8个数据位和2个结束位共ll位构成，采用单向异步串行传输，如图1所示。

图1 DMX512定时程序的帧结构(上图)和信息包结构(下图)

图1中虚线内控制指令中的S为开始位，宽度为一个比特，是受控灯具准备接收并解码控制数据的开始标志;E为结束位，宽度为两个比特，表示一个指令帧的结束;D0 D7为8位控制数据，其电平组合从0000~ 一l1111111共有256个状态(对应十进制数的0～255)，控制灯光的亮度时，可产生256个亮度等级，0000~ (0)对应灯光最暗，l1111111(255)对应灯光最亮。DMX512指令的位宽(每比特宽度)是4 s，每帧宽度为44 弘s，传输速率为250 kbps。

一个完整的DMX512信息包(Packet)由一个MTBP位、一个Break位、一个MAB位、一个SC和512个数据帧构成。MTBP(Mark Time Between Packets)标志着一个完整的信息包发送完毕，是下一个信息包即将开始的“空闲位”，高电平有效。Break为中断位，对应一个信息包结束后的程序复位阶段，宽度不少于两个帧(22比特)。程序复位结束后应发送控制数据，但由于每一个数据帧的第一位(即开始位)为低电平，所以必须用一个高电平脉冲间隔前后两个低电平脉冲，这个起间隔、分离作用的高电平脉冲即MAB(Mark After Break)，此脉冲一到，意味着“新一轮”的控制又开始了。SC(STart Code)意为开始代码帧(图1中的第0帧)，和此后到来的数据帧一样，也是由11位构成，除两个高电平的结束位之外，其他9位全部是低电平，通常将其叫做第0帧或第0通道(Ch~nel No 0)，可理解为一个不存在的通道(NON一~istent Channe1)。

表1 DMX512信息包定时表

表1是DMX512信息包的定时表，表中NS意为Nm Spec~ed，宽度没有严格限制，由程序设计者自行决定，比如MTBP的宽度可以介于0～1秒之间。

调光控制台每发送一个信息包，可以对全部512个受控通道形成一次全面的控制。发送一个信息包的时间大约是23Ⅱls，每秒钟将对所有512个受控通道完成44次控制，即受控光路的刷新频率44 Hz，如果实际受控通道少于512个，那么刷新频率将相应提高。

2 DMX512协议的基本作用机理

一个DMX接口最多可以控制5l2个通道，因为电脑灯一般都有几个到几十个功能，所以。一台电脑灯需占用少则几个、多则几十个控制通道。下面通过一个功能简单，通道较少的小型电脑灯的DMX通道表，看一下DMx5l2的控制过程与原理。

该电脑灯有八个DMX控制通道，一个颜色轮，两个图案轮，具有调光、频闪、摇头及变换光线颜色、图案等功能，其DMX通道序号、通道编码和对应功能如表2所示。

表2 电脑灯DMX通道表

表2中的DMX数值用十进制数表示，0 7对应8位控制数据的二进制组合为00000~0 000001 1 1.

232～255对应的二进制组合为11101000～11111111，其他以此类推。将DMX协议中某一指令帧的部分或全部8位二进制组合形成电脑灯某～功能转换或状态变化的这一过程即解码与控制。

从DMX通道表中可以清楚地看出电脑灯功能、通道数及其对应关系，是计算一个DMX接口所带单元负载数目及设置起始地址编码的重要依据。比如，像这种只有8个通道的电脑灯，一个DMX接口可以控制的数量为64台(512/8=64)。如果另一电脑灯的DMX通道数为20，那么一个DMX接口可以控制的数量则为25台(512/20=25.6，舍去余数)。

3 DMX5 12控制协议的若干应用问题

应用DMX512协议控制数字灯光设备时，还需要对DMX接口的应用特点、起始地址码、单元负载及信号终端器等问题有所了解。

3.1 DMX接口的应用特点

DMX512标准规定DMX接口用5芯卡依口，其中1芯接地，2，3和4，5芯传输控制信号(2，4为反相端，3，5为同相端)，4，5芯原打算传输灯光设备的状态及错误检测等信息，后来闲置不用。之所以要求用5芯卡依口而不是更为常见的3芯卡依口，是为了防止不小心和专业音响上常用的3芯卡依口产生误连接，因为音响设备上连接电容话筒的3芯卡依口可对外提供48 v的幻像电压，这种错误连接，极易烧坏内部电路。尽管如此，很多电脑灯还是采用了3芯卡依口，如出现两种卡侬口并存的情况，要用转接器予以正确转接。

所有数字化灯光设备均有一个DMX输入接口和一个DMX输出接口，DMX512控制协议允许各种灯光设备混合连接，在使用中可直接将上一台设备的DMX输出接口和下一台设备的输入接口连接起来。不过需要清楚的是，这种看似串联的链路架构，对DMX控制信号而言其实是并联的。因为DMX控制信号进入灯光设备后“兵分两路”(见图2)，一路经运放电路进行电压比较并放大、整形后，对指令脉冲解码，然后经驱动电路控制步进电机完成各种控制动作;另一路则经过缓冲、隔离后，直接输送到下一台灯光设备。另外，从图2中运放所具有的电压比较作用不难得出这样一个结论：利用运放电路很高的共模抑制能力，可以极大地提高DMX控制信号的抗干扰能力，这就是为什么DMX512控制信号采用平衡传输的原因。