DMX512 es un estándar para redes de comunicación digital que se utilizan comúnmente para controlar iluminación y efectos. Originalmente fue pensado como un método estandarizado para controlar los atenuadores de iluminación de escenarios que, antes de DMX512, habían empleado varios protocolos propietarios incompatibles . Rápidamente se convirtió en el método principal para vincular controladores (como una consola de iluminación ) a atenuadores y dispositivos de efectos especiales como máquinas de humo y luces inteligentes .
DMX512 también se ha expandido a usos en iluminación arquitectónica e interior no teatral, en escalas que van desde cadenas de luces navideñas hasta vallas publicitarias electrónicas y conciertos en estadios o arenas. Ahora se puede utilizar para controlar casi cualquier cosa, lo que refleja su popularidad en todo tipo de lugares.
DMX512 utiliza una señalización diferencial unidireccional EIA-485 (RS-485) en su capa física, junto con un protocolo de comunicación basado en paquetes de tamaño variable . DMX512 no incluye verificación y corrección automática de errores y, por lo tanto, no es un control apropiado para aplicaciones peligrosas, [1] como pirotecnia o movimiento de montaje teatral . Sin embargo, todavía se utiliza para este tipo de aplicaciones. Los disparos falsos pueden deberse a interferencias electromagnéticas , descargas de electricidad estática , terminaciones de cables inadecuadas , cables excesivamente largos o cables de mala calidad.
El estándar DMX es publicado por la Asociación de Tecnología y Servicios de Entretenimiento (ESTA) y se puede descargar desde su sitio web. [2]
Desarrollado por la Comisión de Ingeniería del Instituto de Tecnología Teatral de los Estados Unidos (USITT), el estándar DMX512 (para multiplex digital con 512 piezas de información [3] ) fue creado en 1986, con revisiones posteriores en 1990 que llevaron al USITT DMX512/1990. [3]
En 1998, la ESTA inició un proceso de revisión para desarrollar la norma como norma ANSI . El estándar revisado resultante, conocido oficialmente como "Tecnología de entretenimiento—USITT DMX512-A—Estándar de transmisión de datos digitales en serie asíncrono para controlar equipos y accesorios de iluminación", fue aprobado por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) en noviembre de 2004. Fue revisado nuevamente en 2008, y es el estándar actual conocido como "E1.11 – 2008, USITT DMX512-A", o simplemente "DMX512-A".
Una red DMX512 emplea una topología de bus multipunto con nodos unidos en lo que comúnmente se llama una cadena tipo margarita . Una red consta de un único controlador DMX512 (que es el maestro de la red) y uno o más dispositivos esclavos . Por ejemplo, una consola de iluminación se emplea frecuentemente como controlador de una red de dispositivos esclavos, como atenuadores , máquinas de niebla y luces inteligentes .
Cada dispositivo esclavo tiene un conector "IN" DMX512 y normalmente también un conector "OUT" (o "THRU"). El controlador, que normalmente sólo tiene un conector OUT, se conecta mediante un cable DMX512 al conector IN del primer esclavo. Luego, un segundo cable conecta el conector OUT o THRU del primer esclavo al conector IN del siguiente esclavo en la cadena, y así sucesivamente. Por ejemplo, el siguiente diagrama de bloques muestra una red simple que consta de un controlador y tres esclavos.
La especificación requiere que se conecte un 'terminador' al conector final de SALIDA o PASO del último esclavo de la cadena tipo margarita, que de otro modo estaría desconectado. Un terminador es un conector macho independiente con una conexión integral.Resistencia de 120 Ω conectada a través del par de señales de datos primario; esta resistencia coincide con la impedancia característica del cable . Si se utiliza un par de datos secundario, también se conecta una resistencia terminal a través de él. Aunque los sistemas simples ( es decir , sistemas que tienen pocos dispositivos y cables cortos) a veces funcionan normalmente sin un terminador, el estándar exige su uso. Algunos dispositivos esclavos DMX tienen terminadores incorporados que se pueden activar manualmente con un interruptor mecánico o mediante software, o detectando automáticamente la ausencia de un cable conectado.
Una red DMX512 se denomina "universo DMX". [4] Cada conector OUT de un controlador DMX512 puede controlar un único universo. Un universo DMX512 se compone de 512 canales, y cada canal contiene un valor entre 0 y 255. Cada dispositivo esclavo de la cadena puede "mirar" un conjunto diferente de canales para ser controlado por el controlador maestro. Los controladores más pequeños pueden tener un único conector de SALIDA, lo que les permite controlar solo un universo, mientras que las mesas de control grandes (consolas de operador) pueden tener la capacidad de controlar múltiples universos, con un conector de SALIDA proporcionado para cada universo. Muchas de las mesas de control más modernas en lugar de contar con múltiples conectores OUT tienen un conector de par trenzado sin blindaje (como CAT5, CAT5e o CAT6). Dichos cables y sistemas pueden controlar hasta 32768 universos de DMX512 [5] utilizando el protocolo Art-Net. o 65536 utilizando el protocolo sACN, y el Ethernet existente en los edificios.
Los datos DMX512 se transmiten a través de un par diferencial utilizando niveles de voltaje EIA-485 . Las especificaciones eléctricas de DMX512 son idénticas a las del estándar EIA-485-A, excepto que se indique lo contrario en E1.11 [ ejemplo necesario ] .
DMX512 es una red de bus de no más de 400 metros (1300 pies) de largo, con no más de 32 unidades de carga (dispositivos individuales conectados) en un solo bus. Si es necesario comunicar más de 32 unidades de carga, la red se puede ampliar a través de buses paralelos mediante divisores DMX. El cableado de red consta de un par trenzado blindado , con una impedancia característica de120 Ω , con una resistencia de terminación en el extremo del cable más alejado del controlador para absorber los reflejos de la señal. DMX512 tiene dos rutas de datos de par trenzado, aunque actualmente la especificación solo define el uso de uno de los pares trenzados. El segundo par no está definido pero lo exige la especificación eléctrica.
La especificación eléctrica E1.11 (DMX512 2004) aborda la conexión de la señal DMX512 común a tierra. Específicamente, el estándar recomienda que los puertos del transmisor (puerto de SALIDA del controlador DMX512) tengan una conexión de baja impedancia entre la señal común y tierra; dichos puertos se denominan conectados a tierra . Se recomienda además que los receptores tengan una conexión de alta impedancia entre la señal común y tierra; Estos puertos se denominan aislados .
El estándar también permite puertos de transmisor aislados y receptores no aislados. También recomienda que los sistemas conecten a tierra la señal común en un solo punto, para evitar la formación de bucles de tierra disruptivos .
Se permiten receptores conectados a tierra que tienen una conexión firme entre la señal común y tierra, pero se desaconseja su uso. E1.11 no permite específicamente varias configuraciones de conexión a tierra posibles que se usan comúnmente con EIA485.
El DMX512 original de 1990 especificaba que cuando se utilizan conectores, el enlace de datos debe utilizar conectores eléctricos estilo XLR de cinco pines (XLR-5), con conectores hembra utilizados en los puertos de transmisión (SALIDA) y conectores macho en los puertos de recepción.
Está prohibido el uso de cualquier otro conector estilo XLR.
El conector XLR de tres pines se usa comúnmente para DMX512, en equipos de iluminación y control relacionados, particularmente en el segmento económico/DJ del mercado. Sin embargo, el uso de conectores XLR de tres pines para DMX512 está específicamente prohibido por la sección 7.1.2 del estándar DMX512. El uso del XLR de tres pines en este contexto presenta, en primer lugar, un riesgo de daños al equipo de iluminación en caso de que se conecte accidentalmente un cable de audio con alimentación fantasma de 48 voltios y, en segundo lugar, fomenta el uso de cables que cumplan las especificaciones de audio analógico para DMX, que pueden provocar la degradación de la señal y un funcionamiento poco fiable de la red DMX.
DMX512-A (ANSI E1.11-2008) definió el uso de conectores modulares de ocho pines ( 8P8C o "RJ-45") para instalaciones fijas donde no se requiere enchufar y desenchufar regularmente el equipo.
Nota: Varios fabricantes utilizaban otras configuraciones de pines para conectores RJ-45 antes de esta inclusión en el estándar.
Se permiten otros factores de forma de conectores en equipos donde XLR y RJ-45 no encajarían o se consideran inapropiados, por ejemplo, en equipos destinados a instalación permanente.
De ANSI E1.11 - 2008 sección 7:
7.1.2 Concesión para el uso de un conector alternativo (NCC DMX512-A)
Una concesión para usar un conector alternativo está disponible solo cuando es físicamente imposible montar un conector XLR de 5 pines en el producto. En tales casos se deberán cumplir todos los siguientes requisitos adicionales:
1) El conector alternativo no será ningún tipo de conector XLR.
2) El conector alternativo no será ningún tipo de conector modular de 8 posiciones IEC 60603-7, excepto lo permitido en la cláusula 7.3.7.2 Equipos destinados a instalación fija con conexiones internas al enlace de datos
Los productos de instalación fija con conexiones internas al enlace de datos podrán utilizar el conector XLR de 5 pines, pero no deberán utilizar ningún otro conector XLR. Cuando se utilice el conector XLR de 5 pines, se aplicarán los requisitos de 7.1 y 7.1.1. Cuando se utiliza un conector que no es XLR, esta norma no impone ninguna otra restricción o estipulación sobre la elección del conector. La numeración de contactos (pin) en el conector alternativo debe coincidir con la numeración del XLR estándar de 5 pines.
La distribución de pines del conector modular 8P8C coincide con el esquema de emparejamiento de conductores utilizado por los cables de conexión de par trenzado de Categoría 5 (Cat5) . Evitar los pines 4 y 5 ayuda a evitar daños al equipo si el cableado se conecta accidentalmente a un conector telefónico de una red telefónica pública conmutada de una sola línea .
En los primeros días del control de iluminación digital, varios fabricantes de equipos empleaban varios conectores y pines para sus señales de control digital patentadas.
El más común de ellos era el conector XLR de tres pines (también llamado conector cañón en algunos países).
Cuando se ratificó DMX512, muchos de estos fabricantes publicaron actualizaciones de firmware para permitir el uso del control DMX512 en sus equipos existentes mediante el uso de un adaptador simple hacia y desde el conector estilo XLR estándar de 5 pines.
Como actualmente la especificación eléctrica solo define el propósito de un par de cables, algunos fabricantes de equipos continúan usándolo. Dichos equipos no cumplen con el estándar DMX, pero pueden ser suficientemente compatibles para funcionar utilizando adaptadores simples.
Nota: Existe riesgo de daños al equipo si se conectan señales de audio XLR de 3 pines y DMX entre sí.
Nota: Este conector está prohibido por la sección 7 de ANSI E1.11 - 2008.
Los datos 1+ y - a menudo se intercambian. El pinout más común se muestra primero:
Color Kinetics tiene su propia versión del conector RJ-45 para DMX, [6] que es anterior a la inclusión oficial de 2008 en el estándar DMX512. El pinout específico para los productos de iluminación LED Color Kinetics es:
Los cables estándar utilizados en redes DMX512 emplean conectores XLR5 , con un conector macho en un extremo y un conector hembra en el otro extremo. El conector macho del cable se conecta al conector hembra de transmisión (OUT) y su conector hembra se conecta al conector macho de recepción (IN).
El cableado para DMX512 se eliminó del estándar ANSI E1.11 y en 2003 se inició un proyecto de estándares de cableado independiente. [7] Se han desarrollado dos estándares de cableado, uno para cables DMX512 portátiles (ANSI E1.27-1 – 2006) y otro para cables DMX512 portátiles. para instalaciones permanentes (proyecto de norma BSR E1.27-2). Esto resolvió los problemas que surgían de las diferencias en los requisitos de los cables utilizados en espectáculos en gira frente a los utilizados para la infraestructura permanente. [8]
Las características eléctricas del cable DMX512 se especifican en términos de impedancia y capacitancia, aunque a menudo también deben tenerse en cuenta consideraciones mecánicas y de otro tipo. Los tipos de cable que son apropiados para el uso de DMX512 tendrán una impedancia característica nominal de120 Ω . Además, los cables diseñados para EIA485 suelen cumplir con las especificaciones eléctricas DMX512. Por el contrario, los cables de micrófono y de audio de nivel de línea carecen de las características eléctricas necesarias y, por tanto, no son adecuados para el cableado DMX512. La impedancia significativamente menor y la mayor capacitancia de estos cables distorsionan las formas de onda digitales DMX512, lo que a su vez puede provocar un funcionamiento irregular o errores intermitentes que son difíciles de identificar y corregir. [9]
El cable Cat5 , comúnmente utilizado para redes y telecomunicaciones, ha sido probado por ESTA para su uso con DMX512A. Los conectores RJ45 son utilizados por algunos hardware compatibles con DMX con distribución de pines estándar ESTA [10] o patentada.
En la capa de enlace de datos , un controlador DMX512 transmite datos en serie asíncronos a 250 kbit/s. El formato de datos se fija en un bit de inicio, ocho bits de datos (el menos significativo primero [11] ), dos bits de parada y sin paridad .
Cada cuadro consta de:
El inicio de un paquete se indica mediante una interrupción seguida de una "marca" (lógica), conocida como "Marca después de la interrupción" (MAB). La interrupción, que señala el final de un paquete y el inicio de otro, hace que los receptores inicien la recepción y también sirve como trama (referencia de posición) para los bytes de datos dentro del paquete. Los bytes de datos enmarcados se conocen como ranuras . Tras la pausa, se envían hasta 513 slots.
La primera ranura está reservada para un "Código de inicio" que especifica el tipo de datos en el paquete. Un código de inicio de 0x00 ( cero hexadecimal ) es el valor estándar utilizado para todos los dispositivos compatibles con DMX512, que incluye la mayoría de los accesorios de iluminación y atenuadores. Otros códigos de inicio se utilizan para paquetes de texto (0x17), paquetes de información del sistema (0xCF), para la extensión RDM a DMX (0xCC) y varios sistemas propietarios. ESTA mantiene una base de datos de códigos de inicio alternativos. [12]
Todas las ranuras que siguen al código de inicio contienen configuraciones de control para dispositivos esclavos. La posición de una ranura dentro del paquete determina el dispositivo y la función que se controlarán, mientras que su valor de datos especifica el punto de ajuste de control.
Los parámetros de sincronización DMX512 pueden variar en un amplio rango. Los autores originales especificaron el estándar de esta manera para proporcionar la mayor flexibilidad de diseño. Sin embargo, debido a esto, fue difícil diseñar receptores que funcionaran en todo el rango de sincronización. Como resultado de esta dificultad, [ cita necesaria ] la especificación de tiempo del estándar original de 1986 se cambió en 1990. Específicamente, el MAB, que originalmente se fijó en 4 μs, se cambió a 8 μs como mínimo. El estándar E1.11 (2004) relajó las especificaciones de temporización del transmisor y del receptor. Esto relajó los requisitos de temporización para sistemas que utilizan controladores construidos según DMX512-A (E1.11); sin embargo, un número significativo de dispositivos heredados todavía emplean tiempos de transmisión cerca del extremo mínimo del rango.
Los tiempos máximos no se especifican porque siempre que un paquete se envíe al menos una vez por segundo, el BREAK, MAB, el tiempo entre intervalos y la marca entre el último intervalo del paquete y el intervalo (MBB) pueden ser tan largos como deseado.
Un paquete de tamaño máximo, que tiene 512 canales (ranuras que siguen al código de inicio), tarda aproximadamente 23 ms en enviarse, lo que corresponde a una frecuencia de actualización máxima de aproximadamente 44 Hz. Para frecuencias de actualización más altas, se pueden enviar paquetes que tengan menos de 512 canales.
El estándar no especifica el número mínimo de ranuras que se pueden enviar en un paquete. Sin embargo, sí requiere que los paquetes se transmitan de modo que los bordes anteriores de cualesquiera dos BREAK secuenciales deban estar separados por al menos 1204 μs, y los receptores deben poder manejar paquetes con tiempos de interrupción a interrupción tan cortos como 1196 μs. [13] El tiempo mínimo de transmisión entre interrupciones se puede lograr enviando paquetes que contengan al menos 24 ranuras (agregando bytes de relleno adicionales, si es necesario) o ampliando parámetros como los tiempos BREAK, MAB, Interslot o Interpacket. . [14]
La mayoría de los datos se envían con el código de inicio nulo predeterminado de 00 h. Citando la norma:
8.5.1 Código de INICIO NULO
Un código de INICIO NULO identifica las ranuras de datos posteriores como un bloque de información secuencial de 8 bits sin escribir.
Los paquetes identificados por un código de INICIO NULO son los paquetes predeterminados enviados en redes DMX512. Las versiones anteriores de este estándar suponían que solo se enviarían datos de clase de atenuador utilizando paquetes de código INICIO NULL. En la práctica, los paquetes de código INICIO NULL han sido utilizados por una amplia variedad de dispositivos; esta versión reconoce este hecho.
Cada paquete de código INICIO NULL no contiene datos formales ni estructura de direccionamiento. El dispositivo que utiliza datos del paquete debe conocer la posición de esos datos dentro del paquete.
Los paquetes o bastidores de atenuadores utilizan un grupo de ranuras para determinar los niveles de sus atenuadores. Normalmente, un atenuador tiene una dirección inicial que representa el atenuador con el número más bajo de ese paquete, y la dirección aumenta desde allí hasta el atenuador con el número más alto. Como ejemplo, para dos paquetes de seis atenuadores cada uno, el primer paquete comenzaría en la dirección 1 y el segundo paquete en la dirección 7. Cada ranura en el paquete DMX512 corresponde a un atenuador.
DMX no exige un método de codificación de 16 bits para paquetes de código de inicio nulo; sin embargo, muchos parámetros de luces móviles utilizan codificación de números mayores a 8 bits. Para controlar estos parámetros con mayor precisión, algunos dispositivos utilizan dos canales para parámetros que requieren mayor precisión. El primero de los dos canales controla el grueso (256 pasos para todo el rango de movimiento) y el segundo el fino (256 pasos para cada paso grueso), esto da un rango de valores de 16 bits de 65536 pasos, lo que permite una precisión mucho mayor para cualquier parámetro controlado de 16 bits como Pan o Tilt.
La popularidad del DMX512 se debe en parte a su robustez. Se puede abusar del cable sin pérdida de función de manera que inutilice Ethernet u otros cables de datos de alta velocidad, aunque las fallas del cable ocasionalmente pueden provocar problemas intermitentes, como disparos aleatorios. El comportamiento inesperado de los dispositivos se debe a errores de direccionamiento, fallas en los cables, datos incorrectos del controlador o múltiples fuentes DMX aplicadas inadvertidamente a una sola cadena de dispositivos.
En las normas de 1986 y 1990, el uso del segundo par de datos no se define más que como un "segundo enlace de datos opcional". Se previó el uso tanto unidireccional como bidireccional. Se han implementado otros usos propietarios para estos pines. Los esquemas que utilizan voltaje fuera del rango permitido por EIA485 no están permitidos. Puede encontrar orientación sobre el uso permitido en el Anexo B de E1.11. La práctica estándar actual es dejar los pines del enlace de datos secundarios sin usar.
DMX512-A especifica que el conector debe ser un conector XLR de cinco pines .
DMX512-A utiliza un único par de conductores, por lo que se puede conectar utilizando conectores XLR de 3 pines más económicos. Algunos fabricantes fabricaron unidades con conectores XLR de tres pines debido a su menor costo. Sin embargo, como los XLR de 3 pines se usan comúnmente para conectar micrófonos y consolas de mezcla de sonido , existe el riesgo de conectar incorrectamente equipos DMX512 a micrófonos y otros equipos de sonido. La alimentación fantasma de +48 voltios emitida por las mesas de mezclas podría dañar el equipo DMX512 si se conecta a él. Las señales DMX512 emitidas por los escritorios de iluminación pueden dañar los micrófonos y otros equipos de sonido si se conectan a ellos. Como resultado, la mejor práctica es utilizar únicamente XLR de 5 pines para señales DMX512, para evitar el riesgo de confusión con los conectores utilizados para señales de sonido.
Las líneas de señal DMX512 requieren un únicoResistencia terminal de 120 Ω que se instalará en el extremo del cable de señal.
Algunos de los síntomas más comunes de una terminación inadecuada son el parpadeo, el funcionamiento incontrolable o incorrecto de la luz u otros efectos especiales aleatorios no deseados.
Algunos equipos tienen terminación automática, otros un interruptor físico, mientras que el resto requiere que el usuario instale un terminador físico (por ejemplo, un enchufe XLR-5 macho equipado con una resistencia).
Es importante que los usuarios comprueben si sus dispositivos tienen terminación automática o conmutada, ya que de lo contrario pueden terminar con la línea DMX terminada varias veces o ninguna terminación cuando creían que era correcta.
Además, la terminación de la línea DMX a menudo expone fallas físicas en el cable; por ejemplo, si el cable "Datos -" está roto, una ejecución DMX sin terminación puede funcionar parcialmente, mientras que la instalación del terminador expone inmediatamente el problema.
Recientemente, los adaptadores inalámbricos DMX512 se han vuelto populares, especialmente en instalaciones de iluminación arquitectónica donde las longitudes de los cables pueden ser prohibitivamente largas. Estas redes suelen emplear un transmisor inalámbrico en el controlador, con receptores ubicados estratégicamente cerca de los dispositivos para convertir la señal inalámbrica nuevamente en señales de red cableadas DMX512 convencionales o receptores inalámbricos integrados en los dispositivos individuales.
Aunque las redes inalámbricas DMX512 pueden funcionar a distancias superiores a 3000 pies (910 m) en condiciones ideales, la mayoría de los enlaces inalámbricos DMX512 están limitados a una distancia máxima de 1000 a 1500 pies (300 a 460 m) para garantizar un funcionamiento confiable. El primer sistema inalámbrico DMX512 comercializado se basó en la tecnología de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) que utilizaba módems inalámbricos comerciales. [16] Otros sistemas de última generación todavía utilizaban tecnología de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS), pero con mayor ancho de banda. Los sistemas FHSS tienden a perturbar otros tipos de sistemas de comunicación inalámbrica como WiFi/WLAN. Esto se ha resuelto en los sistemas DMX inalámbricos más nuevos mediante el uso de salto de frecuencia adaptativo, una técnica para detectar y evitar los sistemas inalámbricos circundantes, para evitar transmitir en frecuencias ocupadas. [17]
Actualmente existen varios protocolos inalámbricos incompatibles. Si bien se pueden utilizar protocolos DMX sobre Ethernet como E1.31 - Streaming ACN para enviar datos DMX a través de WiFi, esto generalmente no se recomienda debido a la latencia altamente variable de WiFi.
Se han propuesto muchas alternativas a DMX512 para abordar limitaciones como el número máximo de ranuras de 512 por universo, la señal unidireccional y la falta de detección de errores inherente. La revisión 2004 DMX512-A agregó un paquete de información del sistema (SIP). Este paquete se puede intercalar con paquetes nulos. Una característica de los SIP es que permiten enviar sumas de verificación para datos nulos DMX. Sin embargo, rara vez se han implementado SIP.
E1.11-2004, una revisión de DMX512-A, también sienta las bases para el protocolo de administración remota de dispositivos (RDM) mediante la definición de funcionalidad mejorada. RDM permite la retroalimentación de diagnóstico de los artefactos al controlador al extender el estándar DMX512 para abarcar la comunicación bidireccional entre el controlador de iluminación y los artefactos de iluminación. RDM fue aprobado por ANSI en 2006 como ANSI E1.20 y está ganando interés.
Un protocolo basado en Ethernet puede distribuir múltiples universos DMX a través de un solo cable desde una ubicación de control hasta cajas de conexiones más cercanas a los dispositivos. Estas cajas luego emiten la señal DMX512 convencional. ANSI E1.31—2009 [8] Tecnología de entretenimiento: protocolo de transmisión liviano para transporte de DMX512 usando ACN , publicado el 4 de mayo de 2009, y Art-Net son dos protocolos de uso gratuito que se utilizan para lograr esto.
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