bald neues Jahr. Wir alle werden die bunten Girlanden an den Weihnachtsbäumen und verschiedene Lichtinstallationen auf den Straßen der Stadt bewundern. Es ist Zeit herauszufinden, welche Technologien das Herzstück von Lichtshows sind.
Bis heute erfordert die Erstellung einer Lichtshow keine großen Räumlichkeiten und teuren Industrieanlagen. Es reicht aus, Mikrocontroller und LED-Streifen zu haben. Dies war jedoch nicht immer der Fall. In diesem Artikel geben wir Ihnen einen kurzen Überblick über die Entwicklung von Systemen zur Erstellung von Lichtshows von Anfang an bis heute.
Der Ursprung der Unterhaltungsmusik
Die ersten Gedanken über die Kombination von Licht und Ton wurden lange vor dem Aufkommen der Elektronik geboren. Optisches Cembalo, Farborgel, Licht und Musikkompositionen des 20. Jahrhunderts - dies ist keine vollständige Liste der Versuche, Licht für eine Show zu "zähmen".
Eines der ersten elektronischen Musikinstrumente, das auch Licht und Musik schuf, kann als das 1916 geschaffene optophone Klavier (Optophon) des Künstlers Vladimir Baranov angesehen werden.
Baranovs optophonisches Klavier erzeugte Töne und projizierte das Bild auf flache Oberflächen wie eine Wand, eine Decke oder eine Filmleinwand. Im Inneren des Instruments befindet sich eine Reihe von Scheiben, Filtern, Reflektoren und Linsen, die von Baranov bemalt wurden. Ihre Kombinationen erzeugten Licht, das von einer Fotozelle gelesen wurde, die an einen Schallgenerator angeschlossen war. Das Ergebnis war ein konstanter Schallstrom, ergänzt durch eine kaleidoskopische Darstellung rotierender Scheiben.
Bis in die 1970er Jahre wurde das Interesse an Unterhaltungsmusik hauptsächlich von Wissenschaftlern und Künstlern gezeigt.
Analoge Ära
In den 1970er Jahren wurde Unterhaltungsmusik unter jugendlichen Subkulturen, insbesondere in der Rockkultur, populär. Die erfolgreiche Erfahrung von Bands wie Pink Floyd sowie die Entwicklung der Radioelektronik und der Rückgang der Kosten für Komponenten haben zu einem Anstieg des Interesses an Unterhaltungsmusik geführt. Für das damals akzeptable Geld könnte man eine primitive "Home" -Lichtmusik für eine Disco bekommen.
Am häufigsten wurde solche Unterhaltungsmusik in Form von lichtdynamischen Geräten präsentiert, die bestimmte Algorithmen implementieren und entsprechende Lichteffekte demonstrieren, jedoch keine direkte Synchronisation mit der Musik aufweisen.
Unterhaltungsmusik, die mit Ton synchronisiert ist, wird in zwei Gruppen unterteilt:
- automatische Licht- und Musikgeräte (ASMU);
- programmierbare synchrone Automaten (PSA).
Automatische Licht- und Musikgeräte basieren meist auf den Prinzipien der Filterung des Frequenzbereichs in separate Frequenzkanäle, die den entsprechenden Lichtanlagen zugeführt werden. Der "klassische" Frequenz-Farb-Vergleich ist ein linearer Vergleich des Frequenzgangs mit der Reihenfolge der Farben im sichtbaren Spektrum:
- rot - niedrige Frequenzen (Bereich bis 200 Hz);
- gelb - mittlere bis niedrige Frequenzen (Bereich von 200 bis 800 Hz);
- Grün - Mittenfrequenzen (von 800 bis 3500 Hz);
- blau - hohe Frequenzen (über 3500 Hz).
In der ASMU ist der Haupt- "Motor" ein Tonsignal und in programmierbaren Synchronautomaten die Vorstellungskraft und Professionalität eines Lichtingenieurs. Einfach ausgedrückt, in PSA ist die Person für die Synchronisation von Licht und Musik verantwortlich.
Bei der Bühnenbeleuchtung wurde zunächst ein Bedienfeld mit einer großen Anzahl manueller Potentiometer zur Steuerung der Laternen als Bedienfeld (Konsole) verwendet. Die Stromversorgung der Stromquellen erfolgte über große Stromkabel von der "Konsole". Ein solches System war umständlich und nicht so einfach zu verwalten.
Der erste Schritt zur Vereinfachung des Prozesses bestand darin, Motoren an Potentiometer anzuschließen. Bei dieser Anordnung steuert der Ingenieur die Motoren und die Motoren die Potentiometer. Das sperrige Panel kann unter der Bühne versteckt werden, und ein kompaktes Motorsteuerpult kann in die Hände des Lichttechnikers gelegt werden. Die Motoren haben jedoch eine begrenzte Drehzahl, was sich negativ auf das System auswirkt.
Bald erschienen Dimmer - Geräte, die auf ein Signal von der Fernbedienung die Spannung an den Beleuchtungskörpern ändern und dadurch die Helligkeit anpassen. In der analogen Ära gab es keinen einzigen Standard, der die Kommunikation zwischen Fernbedienungen und Dimmern regelte. Zur Steuerung wurde Niederspannungsgleichstrom verwendet, und die am häufigsten verwendete analoge Schnittstelle war 0-10 Volt.
analoge Schnittstellenquelle hatte eine Reihe von Problemen. Erstens führte die Verwendung von Niederspannung und einem Draht pro Kanal zu Rauschen in der Schaltung. Zweitens wurde es mit zunehmender Anzahl von Geräten schwieriger, das System zu warten und Fehler zu beheben. Die Verwendung von Geräten verschiedener Hersteller erforderte zusätzliche Adapter und Verstärker, um Geräte mit unterschiedlichen Schnittstellen anzupassen.
Mit dem Aufkommen der Computer begannen die Hersteller, den Bedienfeldern digitale Inhalte hinzuzufügen.
DMX512
Der Übergang zu digital ist mit der Erstellung vieler proprietärer Protokolle verbunden, die nicht miteinander kompatibel sind. Dieser Sachverhalt passte nicht zu den Endbenutzern, da der gesamte Ausrüstungssatz von einem Hersteller stammen musste. Unter solchen Umständen ist die Notwendigkeit eines gemeinsamen Standards offensichtlich.
Das US-amerikanische Institut für Theatertechnologie (USITT) entwickelte 1986 den DMX512- Standard , der die Kommunikation von Bedienfeldern und Endgeräten vereinheitlichen soll.
DMX512 basiert auf der industriellen EIA / TIA-485-Schnittstelle, besser bekannt als RS-485. Die Daten werden als Differenzsignal gesendet, wodurch die Auswirkungen von Rauschen auf die Schaltung erheblich reduziert werden. Die Norm schreibt die Verwendung von fünfadrigen Kabeln vor:
- Bildschirm;
- negativer Signaldraht;
- positive Signalleitung;
- negativer Reservedraht;
- positiver Standby-Draht.
In den Überarbeitungen des Standards von 1986 und 1990 wird jedoch nicht der Zweck des Ersatzpaars angegeben. Daher ist es akzeptabel, es zu entsorgen und dreiadrige Kabel wie ein Mikrofonkabel zu verwenden. Die Phantomspeisung (+48 V) kann jedoch DMX-kompatible Geräte beschädigen, und DMX-Signale von der Konsole können das Mikrofon beschädigen. Daher schreibt der Standard die Verwendung von XLR-5-Steckern vor.
Eine DMX512-Leitung bietet Platz für 512 Kanäle, dh ein DMX512-Kabel entspricht 512 analogen 0-10-V-Kabeln.
Die Bühnenausstattung besteht hauptsächlich aus Mehrkanal. Ein Kanal steuert einen Hardwareparameter. Ein einfacher RGB-Strahler besteht also aus drei Kanälen, wobei jeder Kanal die Helligkeit der entsprechenden Komponente bestimmt.
DMX512 unterstützt Daisy Chain-Verbindungen. So kann eine Leitung vom Bedienfeld ausgehen, das mit dem Eingang des ersten Geräts verbunden ist, und das zweite Gerät ist mit dem Ausgangsanschluss des ersten verbunden. Diese Methode weist jedoch Einschränkungen auf. Erstens sollte der gesamte "Verbrauch" von Kanälen 512 Kanäle nicht überschreiten. Zweitens sind nicht mehr als 32 Geräte in der Leitung zulässig. Es muss unbedingt mit einem Terminator enden, wenn im letzten Gerät keine interne Terminierung vorhanden ist.
Es ist erwähnenswert, dass DMX512 eine Niederspannungsverbindung mit geringem Stromverbrauch verwendet, um leistungsstarke Geräte zu steuern. Ein Hochspannungsausfall im Dimmer kann auf die DMX-Leitung übertragen werden und die Konsole beschädigen. Um solche Situationen zu verhindern, wurde ein optischer Isolator entwickelt. Dieses Gerät wandelt elektrische DMX-Signale in optische um und wandelt das optische Signal dann sofort wieder in elektrische um. Somit ist das "sanfte" Bedienfeld von den Endgeräten elektrisch isoliert.
Die Konsole bietet mehrere DMX-Ports. Jeder DMX-Port, auch DMX Universe genannt, bietet bis zu 512 Kanäle. Jeder Kanal überträgt genau ein Datenbyte, dh eine Zahl von 0 bis 255. Die Übertragung eines DMX-Frames mit einer maximalen Länge von 23 ms begrenzt die Aktualisierungsrate auf 44 Mal pro Sekunde.
Der DMX512-Standard hat sich seit 1990 nicht geändert. 1998 begann die Entertainment Services and Technology Association (ESTA) jedoch, den Standard mit dem Ziel zu überarbeiten, ANSI zu sein. Im Jahr 2004 wurde DMX512 als DMX512-A standardisiert und 2008 erneut überarbeitet. Die aktuellste Version zum Zeitpunkt des Schreibens ist "ANSI E1.11-2008, USITT DMX512-A".
Mit der Entwicklung der Technologie tauchten Geräte mit mehr als 512 Kanälen auf. Es bestand die Notwendigkeit, einen neuen Standard zu entwickeln, der dieses Problem elegant lösen würde.
DMX512 über Ethernet
Die Lösung des Problems der begrenzten DMX-Leitungen erwies sich als recht einfach. Das Datenübertragungsmedium muss auf Ethernet umgestellt werden, was sich bereits bewährt hat und überall eingesetzt wird. Dank dieser Lösung ist es möglich, mehrere DMX-Bereiche in einem Kabel zu übertragen. Um Geräte mit DMX-Anschlüssen zu verbinden, werden spezielle Konverter verwendet, die DMX-Daten aus Paketen extrahieren und an die angeschlossenen Geräte senden.
Derzeit gibt es zwei konkurrierende Lösungen für das Senden von DMX512 über Ethernet:
- Art-Net;
- sACN.
Betrachten wir jeden von ihnen.
Art-Net
Artistic License veröffentlichte 1998 die erste Version von Art-Net, einem Protokoll zur Übertragung von DMX-Daten über IP. Im Mittelpunkt des Protokolls standen Broadcast-Nachrichten, um Benutzer von der Netzwerkkonfiguration zu entlasten. Art-Net I wurde in 10-Mbit / s-Netzwerken entwickelt, die durchschnittlich 10 DMX-Bereichen standhielten, und die effektive Grenze lag bei 40 Mbit / s. Mit der weit verbreiteten Einführung von RGB-LEDs wuchs jedoch die Anzahl der Kanäle und der Broadcast-Message-Ansatz belastete die Netzwerke stark.
Um dieses Problem irgendwie zu beheben, wurde 2006 die nächste Version veröffentlicht - Art-Net II. Es basierte auch auf Broadcast-Nachrichten, aber die Konsole ordnete DMX-Bereiche bestimmten Geräten zu und fuhr mit der Adressverteilung fort. Gleichzeitig wurde die begrenzte Anzahl von DMX-Bereichen auf 256 erweitert. In späteren Versionen stieg die Anzahl auf 32768.
Art-Net wurde kein offiziell anerkannter Standard, wird aber noch heute verwendet. Mit der modernen Version von Art-Net IV können Sie mit Geräten arbeiten, die nur das standardisierte sACN-Protokoll unterstützen.
ACN und sACN
Die Protokolle Architecture for Control Networks (ACN) und Streaming ACN (sACN) sind 2006 standardisierte Protokolle zur Steuerung von Unterhaltungsgeräten in Live-Performance und / oder in großem Maßstab.
ACN definiert eine modulare Netzwerkarchitektur, die zwei Netzwerkprotokolle, eine Gerätebeschreibungssprache (Device Description Language, DDL) und Profile für die Interoperabilität (E1.17 Profile für die Interoperabilität) enthält. Die ACN-Protokollsuite wurde ursprünglich für die Verwendung über UDP / IP entwickelt, sodass sie auch in IP-, Ethernet- und 802.11-Netzwerken (Wi-Fi) funktioniert.
Dank seiner Modularität ist ACN leicht erweiterbar. Eine der Erweiterungen, ANSI E1.31, auch als Streaming ACN (sACN) bekannt, wird zum Senden von DMX-Daten über ACN-kompatible Netzwerke verwendet. Im Vergleich zu Art-Net unterstützt sACN bis zu 65535 DMX-Bereiche.
Fazit
Die Techniken zur Erstellung von Lichtshows haben sich seit ihrer Einführung erheblich weiterentwickelt. In der analogen Ära gab es keinen einzigen Standard, aber die relative Schnittstellenkompatibilität milderte das Problem. Mit dem Übergang zu Digital sind viele inkompatible proprietäre Protokolle entstanden, die durch das standardisierte DMX512 erfolgreich ersetzt wurden. Derzeit gibt es einen Übergang von DMX zu Ethernet in Form von zwei konkurrierenden Protokollen E1.31 und Art-Net. Wer der Gewinner sein wird - die Zeit wird es zeigen.
