DMX - odrobina historii na dobry początek

Gdzieś pomiędzy tymi dwiema skrajnościami, aczkolwiek bliżej "końca" niż "początku", znajduje się nasz bohater - DMX, czyli Digital MultipleXed Protocol. Choć nie jest to bynajmniej nic nowego ani też nowatorskiego, nie każdy - zwłaszcza ktoś będący u początku swojej drogi oświetleniowca - wie, co to tak naprawdę jest, jak działa i "czym się to je", a nawet jeśli zna te podstawowe informacje, być może chciałby poszerzyć swoją wiedzę na ten temat.

I temu właśnie będzie służył nie jeden, ale cykl artykułów traktujących o protokole DMX. Jak zwykle na początek trochę teorii, a nawet historii, ale po przyswojeniu sobie podstawowych informacji przejdziemy też do bardziej praktycznych aspektów. A więc zacznijmy

OD POCZĄTKU

czyli, jak to zostało w tytule zaznaczone, od garści faktów z historii, nie tak znów odległej zresztą. Zanim na dobre systemami sterowania zaczęła rządzić technika cyfrowa, przesyłanie odpowiednich sygnałów sterujących urządzeniami oświetleniowymi odbywało się w domenie analogowej. Systemy analogowe mają tą przewagę nad cyfrowymi, że są… proste - tak w obsłudze, serwisowaniu, jak i w zrozumieniu zasady ich działania. Bo cóż tu jest do rozumienia?

Napięcie jest albo go nie ma (urządzenie jest włączone lub nie), lub też ma swoją określoną wartość, która odpowiada wartości napięcia, jakie dostarczone ma być do urządzenia, aby zaświeciło z pożądaną jasnością (sterowanie dimmerami). Sprawa nieco, ale tylko nieco, skomplikowała się, gdy weszły do użytku urządzenia, w których nie tylko można było zmieniać jasność ich świecenia, ale również kolor, a także sterować zdalnie ich ustawieniem. Tu jednak też wszystko było jasne i czytelne, gdyż sterowane było to napięciowo (lub prądowo), a więc odpowiedniej wartości napięcia (prądu) sterującego odpowiadało wcześniej zdefiniowane "działanie" urządzenia.

Również serwisowanie systemów analogowych nie nastręczało zbytniego problemu i, prawdę powiedziawszy, sam użytkownik - za pomocą popularnych przyrządów, takich jak woltomierz czy nawet bateryjka i żarówka - bez konieczności interwencji wykwalifikowanego serwisanta mógł zdiagnozować, dlaczego dany kanał przesyłowy nie działa tak, jak powinien. Wystarczyło stwierdzić czy na końcu kabla napięcie występuje, czy nie, a jeśli tak, to zmierzyć jaka jest jego wartość i czy odpowiada ona właściwej dla danego ustawienia urządzenia sterującego.

We współczesnych systemach już nie jest to takie proste i aby zdiagnozować, gdzie jest problem, nie obejdzie się bez o wiele bardziej specjalistycznego sprzętu, niż żaróweczka czy choćby woltomierz napięcia stałego (bądź multimetr). Niełatwo też, w kilku zdaniach, wytłumaczyć komuś zupełnie "zielonemu" zasadę funkcjonowania oraz obsługę tychże systemów (gdyby tak było, nasz cykl zamknąłby się w jednym tylko artykule, i to co najmniej o połowę krótszym, niż ten).

To jednak tylko jedna strona medalu - gdyby współczesne systemy, takie jak DMX, Art-Net, RDM czy ACN, oprócz większego skomplikowania i złożoności obsługi nie oferowały nic więcej, do dziś nie znalazłoby się zapewne zbyt wielu chętnych do zajmowania się droższymi i bardziej skomplikowanymi urządzeniami cyfrowymi, skoro mamy sprawdzone i znane od podszewki oraz często tańsze "analogi". Na wychwalanie zalet DMX-a oraz innych współczesnych systemów przyjdzie jeszcze pora, my zaś przyjrzyjmy się teraz jak wyglądała

EWOLUCJA

od sterowania każdym urządzeniem z osobna, za pomocą "jego" własnego przewodu sterującego, do bohatera naszego artykułu, czyli DMX512-A. Gdy z biegiem czasu systemy oświetleniowe zaczęły się coraz bardziej rozrastać, a liczba urządzeń niezbędnych do osobnej regulacji przekraczała kilkadziesiąt, zwykłe przesyłanie sygnałów sterujących typu "punkt-punkt" (tzn. od nastawni do konkretnego urządzenia, a w zasadzie dimmera) zaczynało być zbyt uciążliwe. Wymagało to sporej ilości kabli i, o ile w systemach stacjonarnych, tj. w teatrach, operach itp. było to jeszcze do zaakceptowania, o tyle w systemach przenośnych, czyli używanych podczas koncertów, wydłużało nadmiernie czas instalacji oraz utrudniało życie ekipie technicznej.

Dodatkowo stosowanie różnorakich złączy, często niezbyt odpornych na nieustanne wpinanie i odłączanie (zwłaszcza w wielopinowych gniazdach kabli multicore’owych), powodujące konieczność stosowania różnych przejściówek i konwerterów, potęgowały ten efekt, tak że nawet w teatrach pomieszczenia operatora światła bardziej zaczynały przypominać magazyn kabli i wtyczek, niż miejsce pracy.

Na początku lat 80. ubiegłego stulecia pojawił się więc pomysł, aby połączenie między sterownikiem a urządzeniami na scenie realizować za pomocą minimalnej ilości kabli, a najlepiej tylko jednego. I tak pojawiły się analogowe systemy multipleksowania sygnału, które - niestety - każdy rozwijał i wdrażał po swojemu. Dopóki więc użytkownik pracował w obrębie systemu opartego na urządzeniach tej samej firmy, wszystko grało. Ale przecież po to jest wolny rynek i wybór, jaki on oferuje, aby z niego korzystać, tzn. wybierać to, co w moim mniemaniu jest najlepsze, zarówno cenowo, jak i jakościowo.

Dlatego użytkownicy chcieli np. korzystać ze sterowników ADB, ale już dimmery woleli kupować np. Stranda. I wtedy znów zaczynał się problem, nie tylko już z innymi rozwiązaniami gniazd i wtyków, ale i formatami sygnałów. Problemu też nie rozwiązały pierwsze systemy cyfrowe, gdyż znów producenci wdrażali je bez oglądania się na konkurencję, która system oparty na podobnych zasadach zaprojektowała jednak w nieco inny sposób. Trzeba było znów korzystać z przejściówek, konwerterów formatów, co nie tylko zwiększało koszty, ale przede wszystkim znów "zagracało" system.

Tych najbardziej znanych systemów z multipleksowaniem sygnałów sterujących, zarówno analogowych, jak i cyfrowych, było (i jest, bo wciąż można je spotkać np. w mniejszych teatrach, operach itp.) kilka, a najważniejsze z nich to: D54 - analogowy protokół wprowadzony i rozwijany przez firmę Strand Lighting, który pozwalał na przesyłanie jednym kablem typu mikrofonowego
(z 3-pinowym złączem XLR) do 384 kanałów.

Wadą tego systemu było (jest) duża wrażliwość na pętle masowe, co np. objawia się czasem zupełnie nieprzewidywalnymi zachowaniami urządzenia w danym kanale, np. zupełny brak reakcji na jego ściemnianie (świeci pełną mocą nawet przy pośrednich ustawieniach tłumika). Systemy oparte o protokół D54 musiały być bardzo uważnie uziemiane, tak aby wszystkie urządzenia pracowały na tym samym potencjale ziemi (jak wiadomo, dla gniazdek umieszczonych w różnych miejscach potencjał ten może być znacząco różny, nawet o kilkadziesiąt woltów), czyli najlepiej gdy były podpięte do jednego gniazdka (o ile było w stanie wytrzymać taki pobór mocy).

PMX - to protokół firmy Pulsar, wykorzystujący 5-pinowe wtyki XLR. Urządzenia pracujące w systemie PMX mogą wystawiać  napięcie na pin 4 i 5 gniazda, toteż łączenie ich z urządzeniami wykorzystującymi inne protokoły musiało być dobrze przemyślane.

CMX - pierwowzór DMX-a, z którego się on "zrodził", wprowadzony przez Colortran. Podobieństwo pomiędzy CMX a DMX jest tak znaczące, iż ten pierwszy można dość łatwo zmodyfikować, aby móc pracować w systemach DMX-owych. Szczególnie w USA można jeszcze znaleźć sporo miejsc, gdzie CMX jest wciąż używany. Oczywiście, jest to już protokół cyfrowy.

SMX - kolejne "dziecko" Strand Lighting, tym razem wykorzystujące technologię cyfrową. Został wyposażony w nowatorskie, jak na te czasy funkcje, jak np. zgłaszanie awarii w systemie i inne. Niestety, był na tyle skomplikowany, iż nie przyjął się w powszechnym zastosowaniu. W zasadzie oprócz wielkoskalowych instalacji, opartych na dimmerach EC90, trudno było go spotkać.

Compulite - izraelski producent sterowników wprowadził w początku lat osiemdziesiątych w swoich urządzeniach własny cyfrowy protokół przesyłania wielokanałowego sygnałów sterujących. Jego wadą było stosowanie kiepskiej jakości złączy BICC Burndy, co często doprowadzało do awarii, zaników sygnału i innych nieprzyjemności podczas trwania show.

S20 - to z kolei pomysł belgijskiej firmy ADB Lighting, który - tym razem w domenie analogowej - za pomocą złączy 5-pinowych XLR mógł (może) przesłać maksymalnie 480 kanałów.

Avab - szwedzki, również analogowy protokół, pozwalający na przesyłanie do 256 kanałów, również z wykorzystaniem 5-pinowych złączy XLR.

K96 - to z kolei protokół cyfrowy, zaprojektowany pierwotnie przez amerykańską firmę Kliegl do sterowania pracą jej dimmerów z serii K, dzięki któremu można było kontrolować pracę - uwaga! - nawet 10.000 dimmerów, za pośrednictwem 480 kanałów sterujących.

STANDARYZACJA

Jak już wspomniałem, wymienione wyżej oraz inne protokoły nie mogły bezkonfliktowo współpracować ze sobą, a tylko w ramach urządzeń danego producenta. Nie do końca o to chodziło użytkownikom zmęczonym mnogością formatów, sygnałów i złączy. Toteż w końcu United States Institute of Theatre Technology (USITT) wziął byka za rogi i postanowił wprowadzić standard, który każdy z producentów mógł rozwijać we własnym zakresie i w swoich urządzeniach, ale mający cechy pozwalające na bezkonfliktową współpracę tych różnych urządzeń.

Bazując na Colortranowskim standardzie CMX USITT stworzył podwaliny standardu DMX512. Warto też dodać, że niejako równolegle do DMXa powstał standard analogowy - AMX192 - bazujący z kolei na analogowym protokole Stranda, który mógł przenosić do 192 kanałów za pomocą 4-pinowych złączy XLR. Niestety, AMX192, jak każdy protokół analogowy, cierpi na bolączki związane z analogowym przesyłaniem sygnałów, z podatnością na zakłócenia i pętlami masowymi na czele.

Wróćmy jednak do naszego bohatera, za datę narodzin którego można przyjąć rok 1986. Powstały pod nazwą "USITT DMX512 Standard" protokół miał w swoich założeniach zapewniać transmisję wielu kanałów na duże odległości. W 1990 roku USITT dokonał pewnych korekcji specyfikacji standardu, co sprawiło, że protokół stał się łatwiejszy w implementacji.

Można przyjąć rok 1990 za przełom, nie tylko we wdrażaniu systemu DMX, ale wręcz w historii systemów oświetleniowych. Od tego bowiem momentu na rynku rozpoczął się wykwit nowych firm, produkujących stosunkowo niedrogie urządzenia oświetleniowe z zaimplementowanym protokołem DMX512/1990, a firmy które już wcześniej zainteresowały się nim, poszerzyły znacząco asortyment swoich produktów supportujących ten protokół.

Dzięki temu urządzenia, dotychczas często horrendalnie drogie i mocno skomplikowane, a przy tym sporych rozmiarów, stały się nie tylko "przyjaźniejsze" w transporcie, instalacji i - w pewnym sensie - obsłudze, ale również osiągalne dla przysłowiowego "Kowalskiego", który chciał działać w branży oświetleniowej.

W roku 2004 nastąpiła kolejna "rewizja" założeń i specyfikacji standardu, w efekcie czego, w roku 2005, pojawił się stary/nowy standard DMX512-A, będący obecnie w powszechnym zastosowaniu. Czemu stary/nowy? Nowy, gdyż poczyniono w nim pewne zmiany w stosunku do DMX512/1990 (o czym powiemy w następnym artykule), a stary - gdyż jego założenia i główny "powód" istnienia jest niezmienny od momentu narodzin w 1986 roku - przesyłanie 512 niezależnych kanałów za pomocą pary skręconych przewodów. I… to w zasadzie cała "filozofia".

To już koniec obecnego artykułu, ale tak naprawdę to dopiero początek, gdyż przed nami jeszcze omówienie konkretów dotyczących pracy z protokołem DMX512, o które na razie ledwo zahaczyliśmy. Zainteresowanych tą tematyką zapraszam więc już za miesiąc.

Jacek Sitarski

---

Przy przygotowaniu artykułu autor korzystał z książki "Practical DMX" Nicka Mobsby'ego.