五、ACN(Multipurpose network control Protocol)多用途网络控制协议
20世纪末，大型剧场和演播厅的晶闸管调光回路数已增加到上千路甚至更多，加上许多其他灯光设备如电脑灯、换色器、烟雾器等都用到DMⅹ512信号控制，使得只能传输512路信号的DMX信号线路不堪重负。随着网络技术的成熟和普及，利用互联网技术传输灯光控制信号被提到日程上。国际上几家知名灯光控制设备厂相继开发出ACN( Advanced control network，先进的控制网络)和Art-Net计算机灯光控制网络协议及其配套设备，比DMX控制协议大大提高了控制规模和控制能力。但是，这些新的网络控制协议设备互不兼容，目前还无法互联互控。
由美国娱乐服务和技术协会(ESTA)开发的“多用途网络控制协议”，旨在提供下一代灯光控制网络数据传输的控制网络标准。
ACN是以TCP/IP以太网传输协议为基础，定义在TCP/IP与应用层之间的一系列子协议组，保证各种设备互联的通用性。ACN协议支持在同一网络上传输多重数据(多台控制台)信息，同时也支持数据信息的多重接收(大量调光器、电脑灯等)。ACN要完成包括DMX协议在内的更多工作，将统一灯光控制网络，允许单一网络传输很多不同种类的调光及其他相关数据，并且要求来自不同厂家的调光设备可以相互连接。
ACN协议并不局限于灯光领域，预期还能适用于音响控制和舞台机械控制等。它可以应用于任何支持TCP/IP协议的网络，理论上它还同样适用于ATM、FDDI、令牌网等各类网络。
六、Art-Net灯光控制网络
Art-Net是在TCP/IP协议基础上采用10M以太网协议标准(也可方便地转为100M快速以太网标准)，即利用标准以太网技术来传送大量的DMX512数据，以满足当前最迫切、最普遍的应用需求。其目的是用标准网络技术允许远程传输大量的DMX512数据。
Art-Net( Artistic licence，艺术许可证公司)与ACN协议标准有很多相似之处，但相对筒单一些。它给每个加盟的厂商一个OEM码，并提供一个算法，结合网络芯片的MAC介质访间控制)码，为每个受控设备(Node，网络节点)或网络上其他控制台产生一个不会重复的固定IP地址。控制台即可与网络配置的设备进行通信。Art-Net联盟现已有30多家国际著名灯光设备制造商加盟，如ADB、 Barco、 MA Lighting、 MartinProfessional、Zero88等，主要是欧洲的厂商。国内一些主要调光设备生产企业(如HDL)也已陆续加入这一联盟。
我国第一个将Art-Net传输协议技术应用到舞台灯光工程的项目是2003年上海音乐厅迁移。
七、灯光控制网络传输系统实施方案
DMX 512灯光控制传输系统具有简洁、安全、可靠等优点，但也有许多不足之处。
(1)DMX512多路传输的通道少，难以满足现代演出的要求。每条DMX512线路最多只能容纳512路灯光控制通道，难以满足现代演出灯光控制的需求。一般的大中型灯光控制系统的调光回路都超过512个回路，有些甚至达一两千个灯控回路，需要多条DMX信号线路才能满足灯光系统的要求。
电脑灯的功能越来越强大，要求的控制通道也越来越多，有些电脑灯的控制通道就已经超过30个，一条DMX信号线路最多只能控制十来支电脑灯，一场演出往往需要运用几十支电脑灯。需要多条DMX信号线路才能满足调光系统要求。
一场演出、一台晚会的调光师除了要操控调光台、电脑灯，还要控制换色器、烟机、电动吊杆、特效灯等等，这些设备都要占用DMX资源。由于受DMX信号资源的限制，控制信号的布线使得控制系统显得非常复杂。
(2)DMX512传输系统的传输速率较低，影响调光系统的响应速度。DMX512传输系统的传输速率为250kbit/s，数据帧的最高刷新率为836Hz。随着数据帧传送通道的增加，数据帧的刷新率会越来越低，传送512个通道时的数据帧的刷新率已降至32.4Hz。直接影响调光系统的响应速度。
(3)DMX512无法实行多网融合和资源综合应用。
为提高网络传输速率和数据传输容量，提出了采用TCP/IP网络传输解决方案。
1、半网络灯光控制系统方案
半网络灯光控制系统是将TCP/P以太网传输和DMX512网络传输相结合的一种调光控制网络系统。一般来说，调光控制台与所有调光设备之间的通信，可全部采用TCP/IP网络传输。但由于目前大多数电脑灯和换色器等设备尚无TCP/IP网络接口，因此，主干传输网采用TCPI/P互联网传输，取代系统的DMX网络，从调光器室至舞台网络(灯光吊杆和灯位处)仍采用DMX512传输，是目前采用较广的灯光控制方案。
从各控制台输出的TCP/IP网络信号输入网络集线器(Hub)(非网络控制台的DMX信号经DMX网络编码器转换成TCP/IP网络信号后输入)，从网络集线器(Hub)输出的TCP/IP网络信号分两条支路。第一条TCP/IP网络信号支路从控制室传输到调光器室，在那里，TCP/TP网络信号通过网络DMX解码器转换成标准的DMX信号驱动调光器。第二条TCP/IP网络信号支路包括电脑灯、换色器及其他智能灯具的控制信号，在灯桥或设备层上的DMX解码器转换成DMX信号，然后通过DMX信号分配器和放大器将DMX信号分配到每一条吊杆。
从本质上看这个方案仅解决了部分线路的网络传输，并未把所有的灯光设备(如灯具调光器等)视为网络的终端设备，因此，它不是一个完全的网络通信解决方案。
2、全网络灯光控制系统方案
全网络灯光控制系统方案的最大特点是从控制台到所有的末端灯光设备，全部采用TCPI/P网络信号线传输。从控制室输出的TCP/IP网络信号分两条支路：
第一条TCP/IP网络信号支路从控制室传输到调光器室，在那里TCP/IP网络信号线直接接入网络调光器。需要指出的是，在全网络灯光系统布线方案中，网络调光器通过网络信号线与系统中的其他调光设备，如网络调光台、文件服务器、中央监控器等进行双向交换控制信息，这些控制信息包括DMⅹ调光控制信号、调光器状态信息报告( Reporting)、调光命令等。
第二条TCPP网络信号支路包括电脑灯、换色器及其他智能灯具的双向交换控制信台备份、调光曲线设置、中央控制调光命令等。在灯光桥架或设备层上通过网络集线器转换成多路 TCP/IP网络信号。
电脑灯控制台(发送各电脑灯的图案变化、摆动旋转方式和色彩改变等控制指令)、换色器控制台(发送各个灯位上变换颜色的指令)和其他照明设备的DMX512控制台，它们都是用DMX512编码的控制信号，经由网络编码器转换为多路双向交换控制信息的TCP/IP网络信号后，送到Hub以太网集线器，再经以太网网络传输系统送到接收端的Hub进行分离，然后经网络解码器转换为DMX512数据信号，对相应灯具(如电脑灯和换色器)分别进行控制。分配到吊杆和各灯位上的多路DMX信号可用一条网络线连接，不需DMX信号分配器和放大器。
在这里传统的DMX信号分配器和放大器已被多路网络集线器取代，分配到吊杆上的多路DMX信号线被一条网络线所取代，TCP/P网络信号在吊杆上可以直接连接带TCP/P网络等信号接的网络灯光设备，也可由网络DMX解码器转换成DMX信号以控制电脑灯、换色器等DMX灯光设备。
全网络灯光控制系统方案真正实现了灯光系统的网络化，可以兼容网络控制器、DMX控制器和网络灯光设备、DMX灯光设备，是当今最为先进的灯光系统。
全网络灯光控制系统除了可以实现灯光系统中的控制台与被控各设备之间实施实时双向通信外，还能大大筒化路结构、增加控制通道数量、提高数据刷新率、节省布线及维修费用。
3、网络DMX矩阵灯光控制系统方案
网络DMX矩阵灯光控制系统在完全网络灯光控制布线方案的基础上进行了重大改进。网络DMX矩阵灯光控制方案是通过网络DMX矩阵编码器把所有不同灯光控制台的网络信号和DMX信号重新编排，利用网络直接传送到网络灯光设备或通过网络DMX解码器解调出DMX信号控制DMX灯光设备。与完全网络灯光控制布线方案相比，有以下两方面的优点：
(1)由于采用了吊挂式网络调光器，从而部分或全部取消了调光器控制室的作用需把电力线和网络线布置在吊杆上，布线结构进一步大大简化。
(2)采用最新网络DMX矩阵技术，把输入到吊杆上的多路DMX信号和网络信号合并成一个DMX信号线输出或网络信号输出，也就是说无论在吊杆上使用多少种DMX灯具，只需一个1通道输出的网络DMX512解码器便可以解决问题，真正做到了不变应万变。
有了网络DMX矩阵灯光控制系统，无论灯光设计中怎样添加调光台和灯光设备，只要在网络DMX矩阵编码器重新编排，不需要考虑信号的传送和布线。网络DMX矩阵控制系统方案在先进性和经济性方面比完全网络灯光控制布线方案更胜一筹。
4、光纤网络数字调光控制系统
光纤网络数字调光控制系统是近年来兴起的、用于主题公园和大型广场文艺演出及大型演播剧场等大型项目的灯光控制系统。它支持从系统总控室到现场灯光控制室以及到灯光吊杆和各个灯位全部使用光纤作为信号双向传输的“信息高速公路”，传输速率可达到千兆级以上。
光纤网络调光控制系统的优点是更长的传输距离、更高的传输速度、更宽的网络带宽和更好的抗干扰性能。
灯光控制室网络工作站由环形光纤网络交换机( Optical switch)、RJ45网络交换机、若干通道的DMX编码器( DMX Node)、无线网络节点(AP)和不间断电源构成。如果今后各种控制台都具有网络接口，则可以不需要DMX编码器。灯光控制室网络工作站为控制室的各种灯光控制台、文件服务器和无线PDA灯光系统信息终端等设备提供DMX、RJ45和无线网络信号接入的接口。
调光器室网络工作站由环形光纤网络交换机、若干通道的DMX解码器( DMX Node)、无线网络节点(AP)、RJ45网络交换机和不间断电源构成。它的主要任务是为调光器室内的固定(或流动)网络调光控制台、网络直通开关柜、网络配电柜和网络监视摄像头等网络灯光系统信息提供接入端口。固定(或流动)式网络调光控制台通过光纤或网线接入调光室网络工作站，一方面接收DMX调光控制信号，另一方面通过光纤或网线反馈调光器的各种工作参数(如每回路电流、电压、温度和开关状态等)。网络直通开关柜与网络调光器的工作情况完全相仿。网络配电柜通过光纤接入调光室网络工作站，定时向服务器报告系统安全用电的具体情况(如总电流、电压、功率、功率因素等)。
设备层网络工作站由环形光纤网络交换机( Optical switch)、RJ45网络交换机、若干通
道的DMX解码器( DMX Node)、无线网络节点(AP)和不间断电源构成。光纤网络的一个明显的特点是支持光纤到吊杆和灯位，因此在演出区中大量的吊杆、吊笼和设备层的主要控制点及灯位上都可安装DMX光纤解码器，支持非网络化的灯光设备(如电脑灯、换色器、数字灯等)接入网络。设备层网络工作站的主要任务是使这些DMX光纤解码器接入网络中，因此，设备层网络工作站一般比调光室网络工作站和控制室网络工作站有更多的光纤或RH45网线接口。
在光纤网络方案中，在每个剧场、大型电视演播室的设备层、调光室等区域可安装若干个网络摄像头，以监视某些关键工作点的视频图像。这些网络摄像头可以非常方便地用网线接入。通过网络视频软件，可以非常方便地在每个剧场、电视演播室的文件服务器、灯光网络总服务器或其他监视计算机上看到不同的网络监视图像。
此外，灯光网络文件服务器通过光纤或网线接入各个剧场、电视演播室的网络工作站，它是灯光总系统的“黑匣子”，通过网络软件的配合，实现对每个剧场、演播室网络系统中所有设备工作情况的监测、设置、记录和故障预警功能。文件服务器还充当灯光网络系统路由器的作用，按用户的设定和规划交换不同的剧场、电视演播室网络系统之间的控制和监测信息，允许不同的用户按一定的权限浏览、查询、打印系统有关的各种信息。
GPRS信息终端器通过网线接入文件服务器，两者在相关应用软件的配合下实现个性化信息定制平台功能。各种预警和管理信息按权限和需要以短信的形式发送到相应使用者的手机上。
剧场和演播室的其他网络系统，如吊挂系统网络、办公自动化网络等通过光纤或网线接入文件服务器，实现这些网络系统与灯光控制网络的“多网合一，资源共享”。
5、无线传输网络系统
利用无线传输代替有线电缆，解决有线布线困难的问题，因此，在设计上必须满足轻便、易安置的条件，保证与原有线系统无缝结合。
发射端的MCU单元接收DMX512控制端的总线数据，分析并拆解总线数据，然后将数据经过适当处理之后通过射频发送单元发送出去。射频接收单元接收无线数据之后，由MCU单元将数据整合重组，在接收端总线恢复DMX512控制信号，并通过末端网络送至各被控灯光设备。这样，可以将有线和无线传输相结合，保证该区域的DMX512控制信号得到有效传输，并不需要为每个灯光设备都安置一个无线接收模块。
(1)MCU微控制器单元
系统的微控制器较多采用STC系列单片机STC12C5410。该单片机至少含有12KB的Flash存储器、512字节RAM、异步串口(UART)和内部PLL锁相单元等。内置的SPI( Serial peripheral interface，串行外设接口)总线控制器可以方便地与射频芯片通信，内部的IsP(在线可编程)模块允许户直接通过串口下载程序，给系统软件升级带来便捷条件。由于DMX512的数据波特率为250kbit/s，所以选取16MHz晶振作为时钟源，以便产生同频波特率。
(2)射频收发单元
CC1100射频芯片是一款低功耗单片射频收发芯片，具有通信距离远、功耗低、接口灵活等优点。该芯片主要设定工作在315MHz、43MHz、868MHz和915MHz的工业、科学和医学波段；支持1.2~500kbit/s数据速率的可编程序控制；提供-30~10dBm的输出功率最大空地发射距离大于200m，工作电压为1.8V~3.6V；最大支持64字节(512bit)的接收和发送。设计人员可以通过SPI接口完成内部寄存器配置、读写和收发等内部控制。
(3)接口电路
接口电路主要功能包括：①DMX512总线与单片机之间的通信，②单片机控制CC1l0
射频模块收发数据。
由于DMX512总线数据帧格式与通用异步串口(UART)格式基本兼容，因此，系统与DMX52总线的通信可利用串口道信接口。但DMX512信号的电气接口标准是ELA48与单片机的TTL电平接口不兼容，要实现相互通信，需要采用电平转换芯片作为桥接电路。
在发送端，将DMX512总线的差分数据转换为TTL电平数据，并由单片机串口接收数据。该串口还用于识别DMX512总线的起始标志(Beak)，提前通知单片机准备接收总线数据.
在系统接收端，将单片机串口T电平数据转换为DMX512差分数据。发射模块与接收模块的结构基本一致，只是通信数据流方向相反。
未完待续！
在线客服
