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舞台灯光DMX512控制信号传输线
 
慧聪网   2005年3月1日16时39分   信息来源:《演艺设备与科技》    

  自从舞台灯光控制进入数字时代以来,DMX512协议长期占据着舞台灯光控制协议的主导地位,成为每个舞台灯光工作者无不知晓的一项技术。但在实际应用中,人们对于DMX512传输线的选择和使用显得十分混乱,使用不符合要求的信号传输线的现象普遍存在。不但在临时性的流动演出中有,在剧场建设中也同样存在。传输线是DMX512控制中的神经系统,它的质量直接影响控制信号的传输质量。劣质传输线将威胁灯光控制的可靠性和稳定性,会给演出带来致命的伤害。对剧场来说,系统布线更是“百年大计”的基础建设,人们应该给予更大的关注。近年来,国内掀起了剧场建设的高潮,笔者参加了不少剧场的灯光设计方案评审和灯光工程、设备的评标,在评审中发现这一问题普遍没有得到应有的重视。即使在一些国家级的重点工程中,问题也同样存在。

  DMX512控制系统应该使用何种通讯电缆才能使系统可靠地工作?为什么必须采用专用的电缆?采用不规范的传输线为什么会产生问题?要解答这些问题首先要对DMX512协议有所了解。DMX512是美国戏剧技术学会(USITT)制定的专门用于舞台灯光控制台与调光器之间数据通讯的协议标准,后来扩展到电脑灯、换色器等多种舞台设备的控制领域。DMX512主要内容是对通讯的数据协议作出规定,其中与信号传输电缆直接有关的主要内容有:

    1. 通讯接口采用计算机通讯中通用的EIA-485标准,其电气特性完全参照EIA-485的规定。

    2. DMX512协议信号传输速率为250kbps。

    下面对DMX512信号的可靠传输和应使用的线材进行分析。

    长线问题

    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。

    在普通线路中,电路的电容集中在电容器中,电感集中在线圈中,电阻集中在电阻器中,虽然导线的电阻是分布参数,但也常常将其等效视为一个普通的电阻器,这就是所谓的集中参数电路。在集中参数电路中,每一指定的瞬间,沿传输线的各点的电压、电流都是相同的,可以从传输线上的任何一点所发生的过程来判断传输线上发生的现象,即电压和电流只是时间的函数,与电路中的位置无关。但在长线情况下,必须考虑其分布参数,线路的每一小段都具有电阻、电容、电感和电导。所以长线应看作是由许许多多四端网络的线单元连接起来的,每一四端网络里均有该线单元的电阻R、电感L、电容C和电导G(如图1)。长线的特性由它的分布参数R、L、C和G决定。


 

 
作者:上海戏剧学院副教授 柳得安 
 
 
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