Logo Ano Novo. Todos admiraremos as guirlandas coloridas nas árvores de Natal e várias instalações de luz nas ruas da cidade. É hora de descobrir quais tecnologias estão no centro dos shows de luz.
Até o momento, a criação de um show de luzes não exige grandes instalações e caros equipamentos industriais, basta ter microcontroladores e fitas de LED. No entanto, nem sempre foi assim. Neste artigo, contaremos a você uma breve história da evolução dos sistemas para a criação de espetáculos de luz desde o início até os dias atuais.
A origem da música leve
Os primeiros pensamentos sobre a combinação de luz e som nasceram muito antes do advento da eletrônica. Cravo óptico, órgão colorido, composições de luz e música do século 20 - esta não é uma lista completa de tentativas de "domar" a luz para um show.
Um dos primeiros instrumentos musicais eletrônicos, que também criou luz e música, pode ser considerado o piano oftalmológico (optophone) do artista Vladimir Baranov, criado em 1916.
O piano optofônico de Baranov gerava sons e projetava a imagem em superfícies planas, como parede, teto ou tela de cinema. Dentro do instrumento está um conjunto de discos, filtros, refletores e lentes pintados por Baranov. Suas combinações criavam luz, que era lida por uma fotocélula conectada a um gerador de som. O resultado foi um fluxo constante de som, complementado por um show caleidoscópico de discos giratórios.
Até a década de 1970, o interesse pela música light era demonstrado principalmente por cientistas e artistas.
Era analógica
Na década de 1970, a música leve tornou-se popular entre as subculturas jovens, em particular na cultura rock. A experiência bem-sucedida de bandas como o Pink Floyd, bem como o desenvolvimento da eletrônica de rádio e o declínio no custo dos componentes, levou a um aumento no interesse por música light. Pelo dinheiro aceitável na época, podia-se conseguir uma música leve "caseira" primitiva para uma discoteca.
Na maioria das vezes, essa luz e música foram apresentadas na forma de dispositivos de luz dinâmicos que implementam certos algoritmos e demonstram efeitos de iluminação apropriados, mas não têm sincronização direta com a música.
A música leve, que é sincronizada com o som, é dividida em dois grupos:
- dispositivos automáticos de luz e música (ASMU);
- autômatos síncronos programáveis (PSA).
Na maioria das vezes, dispositivos automáticos de luz e música são baseados nos princípios de filtragem da faixa de frequência em canais de frequência separados, que são alimentados para as instalações de luz correspondentes. A comparação "clássica" de frequência para cor é uma comparação linear da resposta de frequência para a ordem das cores no espectro visível:
- vermelho - baixas frequências (faixa de até 200 Hz);
- amarelo - frequências médias-baixas (faixa de 200 a 800 Hz);
- verde - frequências médias (de 800 a 3500 Hz);
- azul - altas frequências (acima de 3500 Hz).
No ASMU, o principal "motor" é um sinal sonoro, e nas máquinas automáticas síncronas programáveis - a imaginação e o profissionalismo de um engenheiro de luz. Simplificando, no PSA, a pessoa é responsável pela sincronização de luz e música.
Inicialmente, na iluminação cênica, um painel com um grande número de potenciômetros manuais que controlavam as lanternas foi utilizado como painel de controle (console). A eletricidade era fornecida do "console" às fontes de iluminação por meio de grandes cabos de força. Este sistema era pesado e difícil de gerenciar.
O primeiro passo para simplificar o processo foi conectar motores a potenciômetros. Nesse arranjo, o engenheiro controla os motores e os motores os potenciômetros. O painel volumoso pode ser escondido sob o palco e um painel de controle do motor compacto pode ser colocado nas mãos do técnico de iluminação. No entanto, os motores têm velocidade limitada, o que afeta negativamente o sistema.
Logo surgiram os dimmers - aparelhos que, a um sinal do controle remoto, alteram a voltagem das luminárias, ajustando assim o brilho. Na era analógica, não havia um padrão único que governasse a comunicação entre controles remotos e dimmers. A corrente contínua de baixa tensão foi usada para o controle, e a interface analógica mais usada foi de 0 a 10 volts.
interface analógica teve vários problemas. Primeiro, o uso de baixa tensão e um fio por canal levou à indução no circuito. Em segundo lugar, conforme o número de dispositivos aumentava, o sistema se tornava mais difícil de manter e solucionar problemas. O uso de equipamentos de diferentes fabricantes exigiu adaptadores e amplificadores adicionais para combinar equipamentos com interfaces diferentes.
Com o advento dos computadores, os fabricantes começaram a adicionar conteúdo digital aos painéis de controle.
DMX512
A transição para o digital está associada à criação de muitos protocolos proprietários que são incompatíveis entre si. Esse estado de coisas não agradava aos usuários finais, uma vez que todo o conjunto de equipamentos precisava ser de um único fabricante. Em tais circunstâncias, a necessidade de um padrão comum é óbvia.
O Instituto de Tecnologia de Teatro dos Estados Unidos (USITT) em 1986 desenvolveu o padrão DMX512 , projetado para unificar a comunicação de painéis de controle e dispositivos finais.
DMX512 é baseada na interface industrial EIA / TIA-485, mais conhecida como RS-485. Os dados são enviados como um sinal diferencial, o que reduz bastante os efeitos do ruído da linha. O padrão prescreve o uso de cabos de cinco núcleos:
- tela;
- fio de sinal negativo;
- fio de sinal positivo;
- fio de reserva negativa;
- fio de reserva positivo.
No entanto, as revisões do padrão de 1986 e 1990 não especificam a finalidade do par de backup, portanto, é aceitável descartá-lo e usar fios de três fios, por exemplo, um cabo de microfone. No entanto, a alimentação do microfone fantasma (+48 V) pode danificar o equipamento compatível com DMX e os sinais DMX do console podem danificar o microfone. Portanto, o padrão prescreve o uso de conectores XLR-5.
Uma linha DMX512 acomoda 512 canais, ou seja, um fio DMX512 equivale a 512 fios de interface analógica 0-10V.
O equipamento de palco é principalmente multicanal. Um canal controla um parâmetro de hardware. Assim, um refletor RGB simples terá três canais, onde cada canal determina o brilho do componente correspondente.
DMX512 suporta conexão em cadeia. Assim, uma linha pode sair do painel de controle, que é conectado à entrada do primeiro dispositivo, e o segundo dispositivo é conectado à porta de saída do primeiro. Este método, entretanto, tem limitações. Primeiro, o "consumo" total de canais não deve exceder 512 canais. Em segundo lugar, não mais do que 32 dispositivos são permitidos na linha. Deve necessariamente terminar com um terminador se não houver terminação interna no último dispositivo.
É importante notar que DMX512 usa uma conexão de baixa tensão e baixa potência para controlar dispositivos poderosos. A quebra de alta tensão no dimmer pode ser transmitida para a linha DMX e danificar o console. Um isolador óptico foi desenvolvido para prevenir tais situações. Este dispositivo converte sinais elétricos DMX em ópticos e, em seguida, converte imediatamente o sinal óptico de volta em elétrico. Assim, o painel de controle "suave" é isolado eletricamente dos dispositivos finais.
O console oferece várias portas DMX. Cada porta DMX, também chamada de DMX Universe, oferece até 512 canais. Cada canal transmite exatamente um byte de dados, ou seja, um número entre 0 e 255. Transmitindo um quadro DMX com duração máxima de 23 ms, o que limita a taxa de atualização a 44 vezes por segundo.
O padrão DMX512 não mudou desde 1990. No entanto, em 1998, a Associação de Serviços e Tecnologia de Entretenimento (ESTA) começou a revisar o padrão para ser o padrão ANSI. Em 2004, DMX512 foi padronizado como DMX512-A e depois revisado novamente em 2008. A versão mais atual no momento da escrita é "ANSI E1.11-2008, USITT DMX512-A".
Com o desenvolvimento da tecnologia, dispositivos com mais de 512 canais começaram a aparecer. Era necessário desenvolver um novo padrão que resolvesse esse problema com elegância.
DMX512 sobre Ethernet
A solução para o problema de linhas DMX limitadas acabou sendo bastante simples. É necessário mudar o meio de transmissão de dados para Ethernet, que já se provou e é usado em qualquer lugar. Graças a esta solução, é possível transmitir várias áreas DMX em um cabo. Para conectar dispositivos com conectores DMX, conversores especiais são usados para extrair dados DMX dos pacotes e enviá-los aos dispositivos conectados.
Atualmente, existem duas soluções concorrentes para o envio de DMX512 pela Ethernet:
- Art-Net;
- sACN.
Vamos considerar cada um deles.
Art-Net
Artistic License em 1998 lançou a primeira versão do Art-Net, um protocolo para transmissão de dados DMX sobre IP. No centro do protocolo estavam mensagens de difusão para aliviar os usuários da configuração de rede. Art-Net I foi projetado em redes de 10 Mbps que podiam suportar uma média de 10 áreas DMX, e o limite efetivo era de 40 Mbps. No entanto, com a adoção generalizada de LEDs RGB, o número de canais cresceu e a abordagem de transmissão de mensagens estava sobrecarregando as redes.
Para resolver de alguma forma esse problema, a próxima versão foi lançada em 2006 - Art-Net II. Também era baseado em mensagens de transmissão, mas o console mapeou áreas DMX para dispositivos específicos e passou a tratar da distribuição. Ao mesmo tempo, o limite para o número de áreas DMX se expandiu para 256. Em lançamentos subsequentes, o número cresceu para 32768.
Art-Net não se tornou um padrão oficialmente reconhecido, mas ainda é usado hoje. A versão moderna do Art-Net IV permite trabalhar com dispositivos que suportam apenas o protocolo sACN padronizado.
ACN e sACN
Os protocolos Architecture for Control Networks (ACN) e Streaming ACN (sACN) são um conjunto padronizado de protocolos de 2006 para controlar equipamentos de entretenimento em apresentações ao vivo e / ou em grande escala.
ACN define uma arquitetura de rede modular que inclui dois protocolos de rede, uma linguagem de descrição de dispositivo (DDL) e perfis para interoperabilidade (perfis E1.17 para interoperabilidade). O conjunto de protocolos ACN foi originalmente projetado para funcionar em UDP / IP, portanto, também funcionará em redes IP, Ethernet e 802.11 (Wi-Fi).
A modularidade torna o ACN fácil de expandir. Uma das extensões, ANSI E1.31, também conhecida como Streaming ACN (sACN), é usada para enviar dados DMX por redes compatíveis com ACN. Comparado ao Art-Net, o sACN suporta até 65535 áreas DMX.
Conclusão
As técnicas de criação de espetáculos de luz evoluíram significativamente desde o seu início. Na era analógica, não havia um padrão único, mas a compatibilidade relativa da interface mitigava o problema. Com a transição para o digital, surgiram muitos protocolos proprietários incompatíveis, que foram substituídos com sucesso pelo DMX512 padronizado. No momento, há uma transição de DMX para Ethernet na forma de dois protocolos concorrentes E1.31 e Art-Net. Quem será o vencedor - o tempo dirá.
