DMX512 es un estándar para redes de comunicación digital que se utilizan comúnmente para controlar la iluminación y los efectos. Originalmente, se pensó como un método estandarizado para controlar los reguladores de intensidad de la iluminación del escenario , 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 reguladores de intensidad y dispositivos de efectos especiales como máquinas de humo y luces inteligentes .
El DMX512 también se ha extendido a usos en iluminación arquitectónica e interior no teatral, en escalas que van desde guirnaldas 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 aparejos teatrales . Sin embargo, todavía se utiliza para tales aplicaciones. La activación falsa puede ser causada por interferencia electromagnética , descargas de electricidad estática , terminación incorrecta del cable , cables excesivamente largos o cables de mala calidad.
El estándar DMX lo publica la Asociación de Servicios y Tecnología 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 multiplexores digitales con 512 piezas de información [3] ) fue creado en 1986, con revisiones posteriores en 1990 que dieron lugar a USITT DMX512/1990. [3]
En 1998, la ESTA inició un proceso de revisión para desarrollar la norma como norma ANSI . La norma revisada resultante, conocida oficialmente como "Tecnología del entretenimiento—USITT DMX512-A—Norma de transmisión de datos digitales en serie asincrónica para el control de equipos y accesorios de iluminación", fue aprobada por el Instituto Nacional Estadounidense de Normas (ANSI) en noviembre de 2004. Se revisó nuevamente en 2008 y es la norma actual conocida como "E1.11 – 2008, USITT DMX512-A", o simplemente "DMX512-A".
Una red DMX512 emplea una topología de bus multipunto con nodos conectados entre sí en lo que comúnmente se denomina una conexión en cadena . 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 utiliza con frecuencia como controlador de una red de dispositivos esclavos, como reguladores de intensidad , máquinas de humo y luces inteligentes .
Cada dispositivo esclavo tiene un conector DMX512 "IN" y, normalmente, también un conector "OUT" (o "THRU"). El controlador, que normalmente solo tiene un conector OUT, se conecta mediante un cable DMX512 al conector IN del primer esclavo. A continuación, un segundo cable conecta el conector OUT o THRU del primer esclavo al conector IN del siguiente esclavo de la cadena, y así sucesivamente. Por ejemplo, el diagrama de bloques que aparece a continuación muestra una red sencilla que consta de un controlador y tres esclavos.
La especificación requiere que se conecte un 'terminador' al conector OUT o THRU final del último esclavo en la conexión en cadena, que de otra manera no estaría conectado. Un terminador es un conector macho independiente con un conectorResistencia 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 de terminación a través de él. Aunque los sistemas simples ( es decir , sistemas que tienen pocos dispositivos y cables cortos) a veces funcionarán normalmente sin un terminador, la norma requiere su uso. Algunos dispositivos esclavos DMX tienen terminadores incorporados que se pueden activar manualmente con un interruptor mecánico o por 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 está formado por 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 OUT, lo que les permite controlar solo un universo, mientras que los pupitres de control grandes (consolas de operador) pueden tener la capacidad de controlar varios universos, con un conector OUT provisto para cada universo. Muchos de los pupitres de control más modernos, en lugar de presentar múltiples conectores OUT, tienen un conector de par trenzado sin blindaje (como Cat 5 , Cat 5e o Cat 6 ). Estos cables y sistemas pueden controlar hasta 524.288 universos de DMX512 (32.768 subredes × 16 universos por subred) [5] utilizando el protocolo Art-Net IV, o 65.536 universos 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 DMX512 son idénticas a las del estándar EIA-485-A, excepto cuando 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 se necesitan comunicar más de 32 unidades de carga, la red se puede expandir a través de buses paralelos utilizando 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 las reflexiones de la señal. DMX512 tiene dos rutas de datos de par trenzado, aunque la especificación actualmente 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 común DMX512 a tierra. Específicamente, la norma 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 "con conexión a tierra" . Además, se recomienda que los receptores tengan una conexión de alta impedancia entre la señal común y tierra; dichos puertos se denominan " aislados" .
La norma también permite puertos de transmisión 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 los receptores con conexión a tierra que tienen una conexión fija entre la señal común y la tierra, pero su uso está totalmente desaconsejado. Varias configuraciones de conexión a tierra posibles que se utilizan comúnmente con EIA485 están específicamente prohibidas por E1.11.
El DMX512 original de 1990 especificaba que, cuando se utilizan conectores, el enlace de datos debe utilizar conectores eléctricos de estilo XLR de cinco pines (XLR-5), con conectores hembra utilizados en los puertos de transmisión (OUT) y conectores macho en los puertos de recepción.
Está prohibido el uso de cualquier otro conector de estilo XLR.
El conector XLR de tres pines se utiliza habitualmente para DMX512 en equipos de control de iluminación y relacionados, en particular en el segmento de bajo presupuesto/para DJ. 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 daño al equipo de iluminación si se conecta accidentalmente un cable de audio que transporta alimentación fantasma de 48 voltios y, en segundo lugar, fomenta el uso de cables que cumplan con las especificaciones de audio analógico para DMX, lo que puede 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 equipos con regularidad.
Nota: Varios fabricantes usaban otras distribuciones de pines para los conectores RJ-45 antes de esta inclusión en la norma.
Se permiten otros factores de forma de conectores en equipos donde los conectores XLR y RJ-45 no encajarían o se consideran inadecuados, por ejemplo en equipos destinados a una instalación permanente.
De la norma 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 deben cumplir todos los siguientes requisitos adicionales:
1) El conector alternativo no debe ser ningún tipo de conector XLR.
2) El conector alternativo no debe ser ningún tipo de conector modular IEC 60603-7 de 8 posiciones, excepto según 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 pueden utilizar el conector XLR de 5 pines, pero no deben 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 utilice un conector que no sea XLR, esta Norma no establece ninguna otra restricción o estipulación sobre la elección del conector. La numeración de los contactos (pines) del conector alternativo debe coincidir con la numeración del conector XLR de 5 pines estándar.
La distribución de pines del conector modular 8P8C coincide con el esquema de emparejamiento de conductores que utilizan los cables de conexión de par trenzado de categoría 5 (Cat5) . La omisión de los pines 4 y 5 ayuda a prevenir daños al equipo si el cableado se conecta accidentalmente a un conector telefónico de red telefónica pública conmutada de una sola línea .
En los primeros días del control de iluminación digital, varios fabricantes de equipos empleaban distintos conectores y configuraciones de pines para sus señales de control digital patentadas.
El más común de ellos era el conector XLR de tres pines (también llamado conector tipo cañón en algunos países).
Cuando se ratificó el DMX512, muchos de estos fabricantes emitieron 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 estándar estilo XLR de 5 pines.
Como la especificación eléctrica actualmente solo define un propósito para un par de cables, algunos fabricantes de equipos continúan usándolo. Este tipo de equipos no son compatibles con el estándar DMX, pero pueden ser lo suficientemente compatibles para funcionar con adaptadores simples.
Nota: Existe el riesgo de dañar el equipo si se conectan señales de audio y DMX XLR de 3 pines entre sí.
Nota: Este conector está prohibido por la sección 7 de ANSI E1.11 - 2008.
Los datos 1+ y - suelen intercambiarse. Primero se indica la distribución de pines más común:
Color Kinetics tiene su propia versión del conector RJ-45 para DMX, [6] que es anterior a la inclusión oficial en el estándar DMX512 en 2008. La distribución de pines específica para los productos de iluminación LED de Color Kinetics es:
Los cables estándar que se utilizan en las redes DMX512 emplean conectores XLR5 , con un conector macho en un extremo y un conector hembra en el otro. 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 fue eliminado de la norma ANSI E1.11 y en 2003 se inició un proyecto de normas de cableado independiente. [7] Se han desarrollado dos normas de cableado, una para cables DMX512 portátiles (ANSI E1.27-1 – 2006) y otra para instalaciones permanentes (norma preliminar BSR E1.27-2). Esto resolvió los problemas que surgían de las diferencias en los requisitos para los cables utilizados en espectáculos itinerantes en comparación con los utilizados para infraestructura permanente. [8]
Las características eléctricas del cable DMX512 se especifican en términos de impedancia y capacitancia, aunque a menudo también se deben tener en cuenta consideraciones mecánicas y de otro tipo. Los tipos de cable que son adecuados para el uso de DMX512 tendrán una impedancia característica nominal de120 Ω . Además, los cables diseñados para EIA485 generalmente cumplen con las especificaciones eléctricas DMX512. Por el contrario, los cables de audio de nivel de línea y de micrófono carecen de las características eléctricas requeridas y, por lo 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 causar un funcionamiento irregular o errores intermitentes que son difíciles de identificar y corregir. [9]
El cable Cat5 , que se utiliza habitualmente para redes y telecomunicaciones, ha sido probado por ESTA para su uso con DMX512A. Algunos equipos compatibles con DMX con el estándar ESTA [10] o con configuraciones de pines patentadas utilizan conectores RJ45 .
En la capa de enlace de datos , un controlador DMX512 transmite datos seriales asíncronos a 250 kbit/s. El formato de datos está fijado en un bit de inicio, ocho bits de datos (el menos significativo primero [11] ), dos bits de parada y sin paridad .
Cada marco 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 comienzo de otro, hace que los receptores comiencen la recepción y también sirve como marco (referencia de posición) para los bytes de datos dentro del paquete. Los bytes de datos enmarcados se conocen como ranuras . Después de la interrupción, se envían hasta 513 ranuras.
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 incluyen la mayoría de los dispositivos de iluminación y reguladores de intensidad. 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 requerida ] la especificación de sincronización del estándar original de 1986 se modificó en 1990. Específicamente, el MAB, que originalmente se fijó en 4 μs, se cambió a 8 μs, como mínimo. El estándar E1.11 (2004) flexibilizó las especificaciones de sincronización del transmisor y el receptor. Esto flexibilizó los requisitos de sincronización para sistemas que utilizan controladores construidos según DMX512-A (E1.11); sin embargo, una cantidad significativa de dispositivos heredados aún emplean una sincronización de transmisión cerca del extremo mínimo del rango.
No se especifican tiempos máximos porque siempre que un paquete se envíe al menos una vez por segundo, el tiempo de interrupción (BREAK), MAB, entre intervalos y la marca entre el último intervalo del paquete y la interrupción (MBB) pueden ser tan largos como se desee.
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 exige que los paquetes se transmitan de modo que los bordes iniciales de dos BREAK secuenciales estén 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 de interrupción a interrupción se puede lograr enviando paquetes que contengan al menos 24 ranuras (agregando bytes de relleno adicionales, si es necesario) o estirando parámetros como los tiempos de BREAK, MAB, Interslot o Interpacket. [14]
La mayoría de los datos se envían con el código de inicio nulo predeterminado de 00h. Citando el estándar:
8.5.1 Código de INICIO NULL
Un código de INICIO NULO identifica las ranuras de datos subsiguientes como un bloque de información secuencial de 8 bits sin tipo.
Los paquetes identificados con un código de INICIO NULL son los paquetes predeterminados que se envían en las redes DMX512. Las versiones anteriores de este estándar asumían que solo se enviarían datos de clase de regulador de intensidad mediante paquetes de código de INICIO NULL. En la práctica, los paquetes de código de INICIO NULL han sido utilizados por una amplia variedad de dispositivos; esta versión reconoce este hecho.
Cada paquete de código de INICIO NUL no contiene datos formales ni estructura de direccionamiento. El dispositivo que utiliza los datos del paquete debe conocer la posición de esos datos dentro del paquete.
Los paquetes o bastidores de reguladores de intensidad utilizan un grupo de ranuras para determinar los niveles de sus reguladores de intensidad. Normalmente, un regulador de intensidad tiene una dirección de inicio que representa el regulador de intensidad con el número más bajo de ese paquete y la dirección aumenta desde allí hasta el regulador de intensidad con el número más alto. Por ejemplo, para dos paquetes de seis reguladores de intensidad cada uno, el primer paquete comenzaría en la dirección 1 y el segundo paquete en la dirección 7. Cada ranura del paquete DMX512 corresponde a un regulador de intensidad.
DMX no exige un método de codificación de 16 bits para los paquetes de código de inicio nulo; sin embargo, muchos parámetros de luces móviles utilizan una codificación de números mayores a 8 bits. Para controlar estos parámetros con mayor precisión, algunos dispositivos utilizan dos canales para los 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 el movimiento horizontal o vertical.
La popularidad del DMX512 se debe en parte a su robustez. El cable puede ser maltratado sin ninguna pérdida de función de maneras que harían inútiles los cables Ethernet u otros cables de datos de alta velocidad, aunque las fallas del cable pueden ocasionalmente provocar problemas intermitentes como disparos aleatorios. El comportamiento inesperado de los dispositivos es causado por errores de direccionamiento, fallas del cable, 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 un uso tanto unidireccional como bidireccional. Se han implementado otros usos exclusivos para estos pines. No se permiten los esquemas que utilizan voltaje fuera del rango permitido por EIA485. Se 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 .
El DMX512-A utiliza un único par de conductores, por lo que se puede conectar utilizando los 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 utilizan comúnmente para conectar micrófonos y consolas de mezcla de sonido , existe el riesgo de conectar incorrectamente el equipo DMX512 a micrófonos y otros equipos de sonido. La alimentación fantasma de +48 voltios emitida por las consolas de mezcla podría dañar el equipo DMX512 si se conecta a ellas. Las señales DMX512 emitidas por las mesas de iluminación pueden dañar los micrófonos y otros equipos de sonido si se conectan a ellas. Como resultado, la mejor práctica es utilizar solo 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 una solaResistencia de terminación de 120 Ω que se debe colocar en el extremo del cable de señal.
Algunos de los síntomas más comunes de terminación incorrecta son parpadeos, 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 conector 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 acabar con la línea DMX terminada varias veces o ninguna en absoluto cuando creían que era correcto.
Además, la terminación de la línea DMX a menudo expone fallas físicas del cable; por ejemplo, si el cable "Datos −" está roto, un tramo 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 la longitud de los cables puede ser prohibitiva. Estas redes suelen emplear un transmisor inalámbrico en el controlador, con receptores colocados estratégicamente cerca de los dispositivos para convertir la señal inalámbrica nuevamente en señales de red cableada DMX512 convencionales o receptores inalámbricos integrados en los dispositivos individuales.
Aunque las redes inalámbricas DMX512 pueden funcionar a distancias superiores a los 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 fiable. El primer sistema inalámbrico DMX512 comercializado se basaba en la tecnología de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) que utilizaba módems inalámbricos comerciales. [16] Otros sistemas de generaciones posteriores seguían utilizando la tecnología de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS), pero con un mayor ancho de banda. Los sistemas FHSS tienden a perturbar otros tipos de sistemas de comunicación inalámbrica, como WiFi/WLAN. Esto se ha solucionado en los sistemas inalámbricos DMX 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 no suele recomendarse 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 inherentes. La revisión DMX512-A de 2004 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 comprobación para datos nulos de DMX. Sin embargo, los SIP rara vez se han implementado.
La versión E1.11-2004, una revisión de DMX512-A, también sienta las bases para el protocolo de gestión remota de dispositivos (RDM) mediante la definición de funcionalidad mejorada. RDM permite la retroalimentación de diagnóstico de los dispositivos al controlador al ampliar el estándar DMX512 para abarcar la comunicación bidireccional entre el controlador de iluminación y los dispositivos 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 único 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] Entertainment Technology—Lightweight streaming protocol for transport of DMX512 using 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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