DMX protocol

DMX512
Protocol
Jan Hoekstra

Inhoudsopgave:
Hoofdstuk 1. Inleiding. 3
1.1. Algemeen. 3
Hoofdstuk 2. Het DMX protocol. 4
2.1. Algemeen. 4
2.2. Binair talstelsel. 4
2.3. Adressering. 5
Hoofdstuk 3. De techniek. 7
3.1. Algemeen. 7
3.2. Digitale signalen. 7
3.3. Het DMX pakket. 8
Hoofdstuk 4. Intelligente lampen en controllers. 10
4.1. Algemeen. 10
4.2. De MX4. 10
4.3. De Alcora 12/24 van Zero88. 12
4.4. De Freekie van Martin. 13
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
2

Hoofdstuk 1. Inleiding.
1.1. Algemeen.
Er wordt bij zeer veel producties veelvuldig gebruik gemaakt van licht en de daarbij behorende
effecten. Beperkte deze effecten zich in het begin tot het vanuit verschillende hoeken belichten van
artiesten en objecten gebruikmakend van vaste kleurfilters, tegenwoordig wordt gewerkt met moving
lights, rook, strobolights, kleurwisselaars enz.
De besturing van de lampen bestond voor de komst van DMX uit een groot aantal schakelaars en/of
dimmers die rechtstreeks het in- en uitschakelen of het dimmen van de lampen regelden. Indien dit
vanuit de zaal of vanuit een regiekamer moest plaatsvinden betekende dit lange dikke kabels en veel
vermogensverlies. Om dit enigszins te compenseren is er een tijdje gebruikgemaakt van variacs,
mechanische spanningsregelaars, die door kleine motoren werden bediend. De hiervoor benodigde
stuurkabels waren daardoor een stuk handzamer. Een belangrijk nadeel van deze constructie was dat
de verlichting nogal traag reageerde op de instellingen van de lichtoperator. Er moest duidelijk iets
gebeuren.
In 1986, dus nog niet eens zolang geleden, tijdens een conferentie van de USITT (United States
Institute for Theatre Technology) spraken een aantal, voornamelijk Amerikaanse, lichtbedrijven af dat
het tijd werd voor een standaard protocol voor het op afstand kunnen besturen van lichtapparatuur.
Een werkgroep werd samengesteld en er werd in eerste instantie gekeken naar al bestaande
protocollen die worden gebruikt voor de communicatie tussen verschillende meet- en regelapparatuur.
Het RS-485 protocol voldeed het meeste aan de gestelde eisen en vormde de basis voor het te
ontwikkelen lichtbesturingsprotocol. In tegenstelling tot het RS-485 protocol is het voor de besturing
van licht niet noodzakelijk bi-directioneel te werken, immers de lichtcontroller geeft commando’s aan
de lichtapparatuur en deze dienen trouw te worden uitgevoerd. De controller heeft geen reactie nodig
van de lamp. Het RS-485 protocol is daarom aangepast en zie daar de geboorte van het DMX
protocol (Digital MultipleXed).
Door middel van dit protocol kunnen via een dunne draad dimmerinstellingen naar een groot aantal
dimmers op afstand worden gestuurd die op hun beurt de lichtstroom van de lampen regelen.
Je merkt wel dat oorspronkelijk DMX bedoeld is voor het aansturen van dimmerpacks, iets anders
hadden we vroeger niet, dus zijn er later allerlei oplossingen bedacht om toch door middel van DMX
moderne geavanceerde lampen (moving lights, roboscans, smoke-fixtures, enz.) te kunnen aansturen.
Maar daarover later meer.
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
3

Hoofdstuk 2. Het DMX protocol.
2.1. Algemeen.
Het DMX protocol is een digitaal protocol. Dat wil zeggen dat, net als in een computer, het protocol
gebruik maakt van enen en nullen. Vaak wordt een logische een voorgesteld als een gesloten
schakelaar waardoor een lampje gaat branden, terwijl een logische nul vaak wordt voorgesteld als een
geopende schakelaar waardoor een lampje dooft.
Indien we alleen maar een enkele een of een enkele nul naar een lamp zouden kunnen sturen
betekent dit dat we de aangesloten lamp alleen maar het commando aan of uit kunnen geven. En we
willen zo graag de lamp op afstand kunnen dimmen. Vandaar dat het commando wat naar de
dimmers wordt gestuurd een combinatie is van acht enen en/of nullen.
2.2. Binair talstelsel.
Een één (1) of een nul (0) noemen we een bit (binairy digit). En combinatie van acht enen en/of nullen
noemen we een byte.
Met één bit, een één of een nul, kunnen we twee standen aangeven. Met twee bits is het mogelijk vier
combinaties samen te stellen n.l.:
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Decimaal Binair
0 00
1 01
2 10
3 11
Tabel 1 Binair talstelsel
Binnen het DMX protocol wordt gebruik gemaakt van commando’s bestaande uit acht bits oftewel één
byte. Hiermee kunnen in zijn totaliteit 256 verschillende combinaties worden samengesteld n.l.
2 8 =256. Dit betekent dat een dimmerinstelling in 256 stappen kan oplopen van 0%, oftewel uit, tot
100%, volle sterkte. Deze nauwkeurigheid is dusdanig dat het wordt ervaren als vloeiend van 0% tot
100%.
Decimaal Binair
0 00000000
1 00000001
2 00000010
3 00000011
127 01111111
128 10000000
253 11111101
254 11111110
255 11111111
Tabel 2 8 Bits, 1 Byte.
Net als bij het decimaal talstelsel hebben de getallen aan de linkerzijde duidelijk meer invloed dan de
getallen aan de rechterzijde. Immers binnen het getal 345 heeft de 3 (300) meer waarde dan de 5. Dit
geldt ook voor het binair talstelsel. Het bitje aan de linkerzijde heeft beduidend meer waarde dan het
bitje aan de rechterzijde. De waarde per bit vind je de volgende tabel:
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
2 7
2 6
2 5
2 4
128 64 32 16 8 4 2 1
MSB LSB
4
2 3
Tabel 3 Waarde per bit.
2 2
2 1
2 0

Bit 7 vertegenwoordigt de hoogste waarde en wordt daarom het MSB (Most Significant Bit) genoemd.
Bit 0 wordt het LSB (Least Significant Bit) genoemd.
Voorbeelden:
Binair: Decimaal:
10011001 128+16+8+1=153
01100010 64+32+2=98
00001111 8+4+2+1=15
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Tabel 4 Voorbeelden.
Sturen we naar een dimmer de waarde 0, oftewel de binaire waarde 00000000 is de aangesloten
lamp volledig uit (0%). Sturen we de waarde 255, oftewel de binaire waarde 11111111 is de
aangesloten lamp volledig aan (100%). De volgende tabel geeft een aantal tussenliggende waarden
aan:
Binair: Decimaal: Percentage dimmer:
10011001 128+16+8+1=153 60%
01100010 64+32+2=98 38%
00001111 8+4+2+1=15 6%
2.3. Adressering.
Tabel 5 Dimmerinstellingen.
DMX maakt gebruik van 8 bits codes om aan te geven hoeveel procent een dimmer moet worden
ingesteld. Maar hoe weet een aangesloten dimmer of het gestuurde commando voor hem bestemd is?
Alle voor DMX geschikte apparatuur is uitgevoerd met een DMX-in en een DMX-out aansluiting. Op
deze manier kunnen meerdere dimmers gekoppeld worden aan de DMX controller (zie figuur 1.). Alle
dimmers krijgen dezelfde informatie, dus ook de commando’s die niet bestemd zijn voor een bepaalde
dimmer.
Figuur 1 DMX kring.
De oplossing is gevonden door elke aangesloten dimmer een uniek adres te geven. Per DMX string
kunnen maximaal 512 dimmers worden aangestuurd. Elk adres wordt een DMX kanaal genoemd.
Figuur 2 DMX cyclus.
5

Elke voor DMX geschikte dimmer kan door middel van dipswitches of door middel van nummerwieltjes
een uniek adres binnen een DMX string worden toegekend. Deze adressen moeten liggen tussen de
1 en de 512. Tevens is elke dimmer voorzien van een teller. Een DMX controller stuurt continu een
DMX pakket over de lijn (zie figuur 2.). Een DMX pakket begint altijd met een startcode. Hierop
reageren alle aangesloten dimmers met het resetten, het op nul zetten, van hun interne teller. De
daarop volgende codes zijn de dimmerinstellingen voor de verschillende dimmers. Iedere keer waneer
een code passeert worden de tellers verhoogd met 1. Indien bij een dimmer de tellerstand
overeenkomt met het DMX adres weet de desbetreffende dimmer dat de gegevens voor hem bestemd
zijn en zal de dimmerstand daarop eventueel gaan aanpassen.
Het is niet noodzakelijk dat alle 512 codes de lijn moeten passeren. Indien er b.v. 10 dimmers zijn
aangesloten kan de controller na de tiende code opnieuw een startcode sturen en worden alle tellers
gereset.
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
6

Hoofdstuk 3. De techniek.
3.1. Algemeen.
In het vorige hoofdstuk is uitgelegd hoe functioneel het DMX protocol in elkaar steekt. Binnen dit
hoofdstuk gaan we iets gedetailleerder kijken naar de achter liggende techniek.
3.2. Digitale signalen.
De enen en nullen zullen getransporteerd moeten worden over een draad. Dit betekent dat duidelijk
moet worden afgesproken welk signaal een één voorstelt en welk signaal een nul. Voor DMX is
afgesproken dat de nullen en enen met een snelheid van 250kBit (250000!) per seconde over de lijn
gaan. Elk bitje duurt dus 4µS (4 miljoenste van een seconde).
Voor het transport van een DMX signaal wordt gebruik gemaakt van een symmetrische kabel, een
beetje vergelijkbaar met een gebalanceerde microfoonkabel (zie figuur 3.).
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Figuur 3 DMX kabel.
Indien er op de DMX+ lijn een positieve spanning van +5 Volt staat ten opzichte van de DMX- lijn
wordt dit gezien als een logische 1. Staat er op de DMX + lijn een spanning van –5 Volt ten opzichte
van de DMX- lijn wordt dit gezien als een logische nul. Stellen we de afscherming op 0 Volt dan kun
de logische enen of nullen als volgt voorstellen:
Figuur 4 Digitaal signaal.
Het voordeel van het gebruik van een symmetrische (gebalanceerde) kabel is dat stoorpulsen die
worden opgevangen door de kabel zowel voor de DMX+ als de DMX- lijn gelijk zijn. Het verschil
tussen deze twee lijnen zijn bepalend zodat de opgevangen stoorpulsen totaal geen invloed hebben
op de gegevensoverdracht. Dit zelfde principe wordt ook toegepast bij gebalanceerde
microfoonkabels. We noemen dit het cancelationeffect.
Het is niet verstandig om voor het overbruggen van langere afstanden gebruik te maken van
microfoonkabel. De binnen aders dienen getwist te zijn en dit is bij een microfoonkabel niet het geval.
Storingen worden dus gemakkelijker opgepikt.
Wel kan bij vaste installaties gebruik worden gemaakt van UTP Cat 5 bekabeling. Deze kabel wordt
over het algemeen gebruikt voor computernetwerken.
7

Een voorbeeld van een zender – ontvanger ziet er als volgt uit:
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Figuur 5 DMX Zender en ontvanger.
Voor het aansluiten van DMX kabels aan de dimmerpacks of intelligente lampen wordt gebruik
gemaakt van drie- of vijfpolige XLR aansluitingen. In tegenstelling tot audio is een DMX-out connector
een female en een DMX-in connector een male. De connectoren worden als volgt aangesloten:
Functie: XLR 3 polig: XLR 5 polig:
Afscherming Pen 1 Pen 1
DMX+ Pen 2 Pen 2
DMX- Pen 3 Pen 3
Geen functie Pen 4
Geen functie Pen 5
Voor het combineren van drie- en vijfpolige connectoren zul je verloopstukjes moeten aanschaffen of
zelf maken.
Om reflecties op de kabel te voorkomen moet de laatste DMX out van een dimmerpack of een
intelligente lamp worden voorzien van een terminator. Een terminator is niets anders dan een drie- of
vijfpolige XLR connector met tussen de pennen 2 en 3 een weerstand van 120 Ohm.
3.3. Het DMX pakket.
In paragraaf 2.3. werd al aangegeven dat de DMX controller continu een DMX pakket over de lijn
stuurt van waaruit de verschillende aangesloten dimmers kunnen afleiden hoeveel energie zij naar de
lampen moeten sturen. We zullen nu iets nauwkeuriger gaan kijken naar hoe dit pakket wordt
opgebouwd.
Elk DMX pakket begint met een break. Een break bestaat uit een reeks van minimaal 22 nullen en
duurt dus minimaal 88 µS (zie figuur 6.). De maximale duur van een break is 1 seconde.
Figuur 6 Break.
Tijdens de break worden bij alle aangesloten dimmers de tellers op nul gezet. De break wordt gevolgd
door een MAB (Mark After Break). Deze MAB (zie figuur 7.) bestaat minimaal uit twee enen maar het
kunnen er ook meer zijn tot maximaal 1 seconde.
Figuur 7 MAB (Mark After Break) .
8

Na de MAB volgt het eerste datapakket. Dit data pakket bevat de startcode SC. Een data pakket is
altijd samengesteld uit 11 bitjes n.l. 1 startbit, een nul, daarna 8 databitjes gevolgd door twee stopbits,
twee maal een één (zie figuur 7.).
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Figuur 8 SC (Start Code).
De startcode is bestemd voor DMX kanaal 0, een niet bestaand kanaal. De data is altijd 0. De
startcode geeft ook het begin van het datatransport aan. De startcode wordt eventueel gevolgd door
een aantal enen. Deze pauze van maximaal 1 seconde wordt MTBF (Mark Time Between Frames)
genoemd. In de praktijk is deze pauze over het algemeen 0 seconde. Na de startcode, eventueel met
pauze, volgt de Chanel Data (CD) (zie figuur 8.). De tellers zijn inmiddels verhoogd tot 1 dus de
genoemde data is bestemd voor dimmer 1.
Figuur 9 CD (Chanel Data).
Dimmer één ontvangt nu de waarde 11100100 wat overeenkomt met de decimale waarde 228 wat
betekent dat de dimmer moet worden ingesteld op 89%. Na een eventuele MTBF volgt de CD voor de
volgende dimmer, enz.
Indien alle 512 DMX kanalen worden gebruikt, er geen MTBF worden toegepast en alle minimale
waarden voor de break en de MAB worden gebruikt duurt een compleet pakket:
Break 22 bitjes 88µS
MAB 2 bitjes 8µS
SC 11 bitjes 44µS
512 CD’s 512x11 bitjes 22528µS
Totaal: 22668µS = 22,7mS
9

Hoofdstuk 4. Intelligente lampen en controllers.
4.1. Algemeen.
Het DMX protocol is oorspronkelijk ontwikkeld om op afstand via één dunne kabel een groot aantal
dimmers te kunnen aansturen. Tegenwoordig is het scala aan lampen sterk uitgebreid en bestaat het
aansturen van deze lampen uit meer dan alleen maar het dimmen van de lichtsterkte.
Om toch, gebruik makend van het DMX protocol, deze lampen te kunnen aansturen worden er per
lamp, fixture, meerdere DMX kanalen toegekend. Dit betekent natuurlijk wel dat het aantal aan te
sturen lampen per DMX string sterk verminderd. Als voorbeeld zullen we gaan kijken naar de MX4
scanner van Martin en de aansturing van een rookmachine.
Tevens zullen we kort aandacht besteden aan het lichtbesturingsapparaat Freekie van Martin en de
Alcora van Zero88.
4.2. De MX4.
De MX4 is een bewegende spiegel spotlight (scanner) met ingebouwde kleur- en gobowisselaar (zie
figuur 10.).
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Figuur 10 MX4 van Martin.
Deze lamp is uitgevoerd met een Philips 150W gasontladingslamp en heeft een hoge lichtopbrengst.
Voor het volledig kunnen aansturen van de MX4 zijn 7 DMX kanalen nodig n.l.:
DMX kanaal: Functie:
1. Lamp sluiter, Lamp aan/uit en reset.
2. Kleurinstelling.
3. Gobo-keuze.
4. Pan (horizontale beweging).
5. Tilt (verticale beweging).
6. Pan/Tilt snelheid (snelheid van bewegen)
7. Gobo- /Kleur wisselsnelheid.
Tabel 6 DMX kanalen MX4.
Doormiddel van dipswitches (zie figuur 11.) wordt het eerste DMX adres worden ingesteld.
Figuur 11 Dipswitch.
10

Automatisch worden de daarop volgende 7 kanalen ook toegekend aan deze lamp dus b.v. DMX
startadres 72:
DMX startadres 72: Functie:
DMX kanaal 72: Lamp sluiter, Lamp aan/uit en reset.
DMX kanaal 73: Kleurinstelling.
DMX kanaal 74: Gobo-keuze.
DMX kanaal 75: Pan (horizontale beweging).
DMX kanaal 76: Tilt (verticale beweging).
DMX kanaal 77: Pan/Tilt snelheid (snelheid van bewegen)
DMX kanaal 78: Gobo- /Kleur wisselsnelheid.
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Tabel 7 DMX startadres 72 voor de MX4.
Per kanaal wordt een waarde van 1 t/m 255 door gegeven. Voor elk kanaal wordt aan een waarde, of
waardereeks, een betekenis toegekend b.v.:
DMX kanaal 73 de kleurinstelling:
Waarde: Percentage: Kleur:
0 - 5
0-1
White
6 - 11
2-4
White / Light blue 101
12 - 17
4-6
Light blue 101
18 - 23
7-9
Light blue 101 / Fern green 205
24 - 29
9-11
Fern green 205
30 - 35
11-13
Fern green 205 / Red 304
36 - 41
14-16
Red 304
42 - 47
16-18
Red 304 / Yellow 603
48 - 53
18-20
Yellow 603
54 - 59
21-23
Yellow 603 / Magenta 507
60 - 65
23-25
Magenta 507
66 - 71
26-27
Magenta 507 / Medium blue 108
72 - 77
28-30
Medium blue 108
78 - 83
30-32
Medium blue 108 / Deep orange 302
84 - 89
33-35
Deep orange 302
90 - 95
35-37
Deep orange 302 / Light green 204
96 - 101
37-39
Light green 204
102 - 107
40-42
Light green 204 / Cyan 104
108 - 113
42-44
Cyan 104
114 - 119
44-46
Cyan 104 / Pink 312
120 - 125
47-49
Pink 312
126 - 131
49-51
Pink 312 / Blue 111
132 - 137
52-53
Blue 111
138 - 143
54-56
Blue 111 / Amber 604
144 - 149
56-58
Amber 604
150 - 155
59-61
Amber 604 / Primary red 308
156 - 161
61-63
Primary red 308
162 - 167
63-65
Primary red 308 / Primary green 206
168 - 173
66-68
Primary green 206
174 - 179
68-70
Primary green 206 / Orange 306
180 - 185
70-72
Orange 306
186 - 191
73-75
Orange 306 / Split-color 1
192 - 197
75-77
Split-color 1
198 - 203
78-79
Split-color 1 / Split-color 2
204 - 209
80-82
Split-color 2
210 - 255
82-100
Remote stand-alone action, select trigger
on ch. 1
Tabel 8 Kleurinstelling.
Voor alle instellingen kun je de handleiding van de MX4 raadplegen.
11

4.3. De Alcora 12/24 van Zero88.
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Figuur 12 Presets Alcora 12/24 Zero88.
De Alcora 12/24 is een standaard lichtbesturingsapparaat met 12 of 24 DMX kanalen. De tafel is
voorzien van twee presetpanelen, preset A en preset B (zie figuur 12.). Voor elke scène kan m.b.v. de
preset faders een voorinstelling worden gemaakt voor de aangesloten 12 lampen. Met behulp van de
A-master- en de B-master fader kan gewisseld (crossfade) worden tussen de verschillende scènes.
De onder de faders geplaatste druktoetsen, de zogenaamde flashbuttons, kunnen worden gebruikt om
een lamp in één keer op volle sterkte te laten branden.
De Alcora kent geen speciale faciliteiten voor intelligente lampen. De tafel is primair bedoeld voor het
aansturen van door middel van dimmers geregelde lampen.
Samengestelde scènes kunnen wel worden vastgelegd. En getriggerd door geluid of door de
lichttechnicus zelf worden afgespeeld. Ook kunnen timers worden gebruikt voor het vloeiend in- en
uitfaden van de verschillende scènes (zie figuur 13.).
12

4.4. De Freekie van Martin.
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Figuur 13 Alcora 12/24 Programcontrol.
Figuur 14 Freekie van Martin.
13

De Freekie is meer voorbereid op het gebruik van intelligente lampen zoals moving lights en scanners.
Ook zij er DMX kanalen gereserveerd voor het aansturen van strobolights en rookmachines.
De Freekie is instaat om 12 verschillende intelligente lampen aan te sturen en reserveert hiervoor 12
DMX kanalen per lamp. Dit levert de volgende DMX adressering op:
Lamp, fixture: DMX kanalen:
1. 1 t/m 12
2. 13 t/m 24
3. 25 t/m 36
4. 37 t/m 48
5. 49 t/m 60
6. 61 t/m 72
7. 73 t/m 84
8. 85 t/m 96
9. 97 t/m 108
10. 109 t/m 120
11. 121 t/m 132
12. 133 t/m 144
Strobolight. 145 t/m 156
Rookmachine. 157 t/m 168
Het gebruik van intelligente lampen kan in principe alleen maar geautomatiseerd plaats vinden.
Zorgvuldig zullen per scène en per lamp de kleur, beweging, gebruikte gobo, enz. moeten worden
bepaald en de gevonden instellingen worden bewaard in het geheugen van het
lichtbesturingsapparaat. De Freekie biedt daar voldoende mogelijkheden voor.
DMX512 Protocol
Leeuwarden, 26 juni 2003
Jan Hoekstra
Figuur 15 MX4 samen met Freekie.
14