舞臺燈光DMX512控制信號傳輸線

自從舞臺燈光控制進入數(shù)字時代以來，DMX512協(xié)議長期占據(jù)著舞臺燈光控制協(xié)議的主導地位，成為每個舞臺燈光工作者無不知曉的一項技術。但在實際應用中，人們對于DMX512傳輸線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的現(xiàn)象普遍存在。不但在臨時性的流動演出中有，在劇場建設中也同樣存在。傳輸線是DMX512控制中的神經(jīng)系統(tǒng)，它的質(zhì)量直接影響控制信號的傳輸質(zhì)量。劣質(zhì)傳輸線將威脅燈光控制的可靠性和穩(wěn)定性，會給演出帶來致命的傷害。對劇場來說，系統(tǒng)布線更是“百年大計”的基礎建設，人們應該給予更大的關注。近年來，國內(nèi)掀起了劇場建設的高潮，筆者參加了不少劇場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(xiàn)這一問題普遍沒有得到應有的重視。即使在一些國家級的重點工程中，問題也同樣存在。

　　DMX512控制系統(tǒng)應該使用何種通訊電纜才能使系統(tǒng)可靠地工作？為什么必須采用專用的電纜？采用不規(guī)范的傳輸線為什么會產(chǎn)生問題？要解答這些問題首先要對DMX512協(xié)議有所了解。DMX512是美國戲劇技術學會（USITT）制定的專門用于舞臺燈光控制臺與調(diào)光器之間數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議標準，后來擴展到電腦燈、換色器等多種舞臺設備的控制領域。DMX512主要內(nèi)容是對通訊的數(shù)據(jù)協(xié)議作出規(guī)定，其中與信號傳輸電纜直接有關的主要內(nèi)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(guī)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材進行分析。

　　長線問題

　　在無線電理論基礎中有一個長線理論，所謂“長線”是指傳輸線的長度可以與沿該傳輸線傳播的電流波長相比擬時的線路。通常認為傳輸線的長度大于十分之一波長（l > ——l）時，即可認為是長線（也有人認為l > ——l就是長線）。因此長線并不一定是一條很長的線。如目前普通個人計算機的CPU的主頻已經(jīng)達到了千兆赫茲（G，109）數(shù)量級，主板的外頻也相應達到了一、二百兆，因此小小的印刷線路板在設計時也要考慮長線問題。在長線情況下，一些普通的電路原理就不再適用，需要使用專門的傳輸線理論來分析。

　　DMX512控制信號的傳輸速率為250kbps ，即每秒發(fā)送25萬個二進制碼，換句話說就是每秒發(fā)送25萬個矩形脈沖。根據(jù)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　　 的條件來計算，當頻率為250kHz時，波長為1200m，那么傳輸線大于120m就應視為長線。實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線來處理。

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