舞臺燈光DMX512控制信號傳輸線(xiàn)

　　自從舞臺燈光控制進(jìn)入數字時(shí)代以來(lái)，DMX512協(xié)議長(cháng)期占據著(zhù)舞臺燈光控制協(xié)議的主導地位，成為每個(gè)舞臺燈光工作者無(wú)不知曉的一項技術(shù)。但在實(shí)際應用中，人們對于DMX512傳輸線(xiàn)的選擇和使用顯得十分混亂，使用不符合要求的信號傳輸線(xiàn)的現象普遍存在。不但在臨時(shí)性的流動(dòng)演出中有，在劇場(chǎng)建設中也同樣存在。傳輸線(xiàn)是DMX512控制中的神經(jīng)系統，它的質(zhì)量直接影響控制信號的傳輸質(zhì)量。劣質(zhì)傳輸線(xiàn)將威脅燈光控制的可靠性和穩定性，會(huì )給演出帶來(lái)致命的傷害。對劇場(chǎng)來(lái)說(shuō)，系統布線(xiàn)更是“百年大計”的基礎建設，人們應該給予更大的關(guān)注。近年來(lái)，國內掀起了劇場(chǎng)建設的高潮，筆者參加了不少劇場(chǎng)的燈光設計方案評審和燈光工程、設備的評標，在評審中發(fā)現這一問(wèn)題普遍沒(méi)有得到應有的重視。即使在一些國家級的重點(diǎn)工程中，問(wèn)題也同樣存在。

　　DMX512控制系統應該使用何種通訊電纜才能使系統可靠地工作?為什么必須采用專(zhuān)用的電纜?采用不規范的傳輸線(xiàn)為什么會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題?要解答這些問(wèn)題首先要對DMX512協(xié)議有所了解。DMX512是美國戲劇技術(shù)學(xué)會(huì )(USITT)制定的專(zhuān)門(mén)用于舞臺燈光控制臺與調光器之間數據通訊的協(xié)議標準，后來(lái)擴展到電腦燈、換色器等多種舞臺設備的控制領(lǐng)域。DMX512主要內容是對通訊的數據協(xié)議作出規定，其中與信號傳輸電纜直接有關(guān)的主要內容有：

　　1. 通訊接口采用計算機通訊中通用的EIA-485標準，其電氣特性完全參照EIA-485的規定。

　　2. DMX512協(xié)議信號傳輸速率為250kbps。

　　下面對DMX512信號的可靠傳輸和應使用的線(xiàn)材進(jìn)行分析。

　　長(cháng)線(xiàn)問(wèn)題

　　在無(wú)線(xiàn)電理論基礎中有一個(gè)長(cháng)線(xiàn)理論，所謂“長(cháng)線(xiàn)”是指傳輸線(xiàn)的長(cháng)度可以與沿該傳輸線(xiàn)傳播的電流波長(cháng)相比擬時(shí)的線(xiàn)路。通常認為傳輸線(xiàn)的長(cháng)度大于十分之一波長(cháng)(l > ——l)時(shí)，即可認為是長(cháng)線(xiàn)(也有人認為l > ——l就是長(cháng)線(xiàn))。因此長(cháng)線(xiàn)并不一定是一條很長(cháng)的線(xiàn)。如目前普通個(gè)人計算機的CPU的主頻已經(jīng)達到了千兆赫茲(G，109)數量級，主板的外頻也相應達到了一、二百兆，因此小小的印刷線(xiàn)路板在設計時(shí)也要考慮長(cháng)線(xiàn)問(wèn)題。在長(cháng)線(xiàn)情況下，一些普通的電路原理就不再適用，需要使用專(zhuān)門(mén)的傳輸線(xiàn)理論來(lái)分析。

　　DMX512控制信號的傳輸速率為250kbps ，即每秒發(fā)送25萬(wàn)個(gè)二進(jìn)制碼，換句話(huà)說(shuō)就是每秒發(fā)送25萬(wàn)個(gè)矩形脈沖。根據信號的頻譜分析理論可知，矩形脈沖含有大量的高次諧波，即使只以其中頻率最低的基波以及l(fā) > ——l 的條件來(lái)計算，當頻率為250kHz時(shí)，波長(cháng)為1200m，那么傳輸線(xiàn)大于120m就應視為長(cháng)線(xiàn)。實(shí)際上其諧波是不容忽略的，這樣這一距離就更短。因此DMX信號的傳送必須作為長(cháng)線(xiàn)來(lái)處理。

　　在普通線(xiàn)路中，電路的電容集中在電容器中，電感集中在線(xiàn)圈中，電阻集中在電阻器中，雖然導線(xiàn)的電阻是分布參數，但也常常將其等效視為一個(gè)普通的電阻器，這就是所謂的集中參數電路。在集中參數電路中，每一指定的瞬間，沿傳輸線(xiàn)的各點(diǎn)的電壓、電流都是相同的，可以從傳輸線(xiàn)上的任何一點(diǎn)所發(fā)生的過(guò)程來(lái)判斷傳輸線(xiàn)上發(fā)生的現象，即電壓和電流只是時(shí)間的函數，與電路中的位置無(wú)關(guān)。但在長(cháng)線(xiàn)情況下，必須考慮其分布參數，線(xiàn)路的每一小段都具有電阻、電容、電感和電導。所以長(cháng)線(xiàn)應看作是由許許多多四端網(wǎng)絡(luò )的線(xiàn)單元連接起來(lái)的，每一四端網(wǎng)絡(luò )里均有該線(xiàn)單元的電阻R、電感L、電容C和電導G(如圖1)。長(cháng)線(xiàn)的特性由它的分布參數R、L、C和G決定。