DMX512数字灯光系统协议介绍.pdf

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23 Ⅱls，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图 2 灯光设备DMX 接口简化电路 3.2 起始地址码基于 DMX512控制协议的每台灯光设备都需要被赋予一个数字启动地址编号，这个地址编号即该灯光设备的地址码地址码用于DMX512控制信号的寻址，以保证设备只对属于“ 自己的 ” 控制信号产生反应。

地址码其实是灯光设备控制通道的起始序号当 DMX512信息包的通道号（帧序号）与某灯光设备的地址码即所赋予的通道起始序号相同时，设备就开始对DMX512控制信号进行解码并产生控制动作与此同时，其他处于同一条链路上的灯光设备对DM~ 12控制信号没有反应直到DMX512信息包的控制通道号过渡到与下一台灯光设备所赋予的通道起始序号相同时，该设备停止受控，同时下一台灯光设备的地址码发挥作用，处于受控状态以电脑灯为例， 假设某 DMX 控制端口驱动若干台电脑灯，则第一台电脑灯的起始地址码是 001 ，第二台电脑灯的起始地址码是001 加第一台灯的DMX 通道数，以此类推比如，第一、 第二台电脑灯的通道数分别为l6 和 20 ，则第一台电脑灯的起始地址码是001 ，第二台电脑灯的起始地址码是017 ，第三台电脑灯的起始地址码是037 最后一台电脑灯的起始地址码与其通道数相加不能超过512 ，如还有剩余的电脑灯，则应启用控制台的下一个 DMX 控制接口数字灯光设备起始地址码的设置方式有数字式和拨码式两种，总体上设置方法比较简单 3.3 电脑灯的单元负载（Units of Load）根据 DMX512协议标准， 每个 DMX 接口在所控制灯具的总通道数不超过512 个的前提下，最多只能控制32 个单元负载。

当电脑灯、硅箱、换色器或其他支持DMX512控制协议的灯光设备多于32 个，但控制通道总数远未达到512 个时， 可采用 DMX 分配器， 将一路 DMX 信号分成多个DMX 支路，一方面便于就近连接灯架上的各灯光设备，另一方面每个支路均可驱动32 个单元负载不过属于同一DMX 链路上的各DMX 支路所控制的通道总数仍不能超过512 个 3.4 DMX终端器 fDMX Terminator）DMX 终端器是一个接在每一DMX 支路最后一台灯光设备DMX 输出接口上的卡侬口连接器，连接器要连接一只阻值120 Q 、功率 1 W 左右的电阻器，使每一DMX 支路的末端处于闭合状态由于DMX 控制脉冲频率较高，当传输线路不通时具有原路返回的天性，这样，原路返回的信号会和后来的信号相叠加，极易造成DMX 控制指令产生误码，使电脑灯不能正常解码，出现动作错误或控制失灵的现象因此， 在最后一台电脑灯的DMX 输出接口上接入一个终端器，有利于保证电脑灯的稳定工作4 小结和传统的模拟调光系统相比，基于DMXS12控制协议的数字灯光系统，以其强大的控制功能给大、 中型影视演播室和综艺舞台的灯光效果带来了翻天覆地的变化。

但是 DMX512灯光控制标准也有一些不足，比如速度还不够快，传输距离还不够远，布线与初始设置随系统规模的变大而变得过于繁琐等，另外控制数据只能由控制端向受控单元单向传输，不能检测灯具的工作情况和状态，容易出现传输错误后来经过修订完善的DMX512一 A 标准支持双向传输，可以回传灯具的错误诊断报告等信息，并兼容所有符合DMX512标准的灯光设备另外，有些灯光设备的解码电路支持12 位及 12 位数据扩展模式，可以获得更为精确的控制。