La norme DMX 512 Source: Sonomag - Articles internet - août 2006 ::: Texte: Nicolas Ahssaine – Complément d’information en anglais : USITT: United States Institute for Theatre Technology, www.usitt.org

Pour gérer la lumière en spectacle il faut une commande à distance des fonctions des appareils d’éclairage. Qui dit commande à distance, dit plusieurs choses: Des informations, couramment appelées données (data en anglais)ou mots de commande. Pour nous, ce sera l’intensité d’un gradateur, la couleur d’un faisceau, la position d’une lyre … Une manière d’écrire(et de lire) les données. Un mode de transport des données. Définir clairement tout cela, c’est justement le rôle du protocole de transmission de données, qui dans nos métiers (de la lumière) s’appelle le DMX.

:::D comme digital : technologie numérique

Cela concerne donc la façon dont les données sont écrites (ou lues). Numérique signifie que les informations de commande sont écrites sous forme de quantités.

Intérêt du numérique Le numérique permet d’éviter les erreurs dues au transport des données, contrairement à l’analogique.

Dans le domaine de l’analogique, la commande est une valeur de tension (ou de courant) proportionnelle à la valeur réelle souhaitée: la commande est une analogie du phénomène que l’on veut obtenir. Cela signifie que si le signal de commande parvenant au récepteur est parasité ou affaibli, ces mêmes défauts seront interprétés comme faisant partie intégrante de la commande (voir figure 1).

Le protocole analogique courant de l’éclairage de spectacle s’appelle le 0/10 V. Dans ce cas, pour allumer un gradateur à 40%, on génère une tension de commande équivalent à 40%, c’est-à-dire 4V (40% de 10V = 4V). Si le signal parvenant au récepteur n’est plus que de 3,5V après avoir traversé le réseau de câblage, notre gradateur ne s’allumera qu’à 35%....imaginez un peu les soucis si on tient compte des parasites, et qu’on parle non plus de l’intensité d’un gradateur mais de la position d’une lyre…

En numérique, chaque mot de commande est codé en binaire, c’est-à-dire écrit au moyen de caractères nommés bits qui ne peuvent prendre que 2 valeurs: 0 ou 1. Binaire veut dire 2 possibilités.

On fait donc transiter les informations sous formes d’impulsions électriques «0 ou 1». Au bout de la ligne, si le signal a été perturbé, il sera facile de l’analyser et de le reconstituer de manière parfaite sans aucune erreur. En effet, en appliquant un seuil de détection à la lecture du signal, il nous suffit de dire qu’une tension inférieure au seuil équivaut à un 0, et que toute tension supérieure au seuil équivaut à un 1 (voir fig. 1). :::Figure 1

Ecriture en binaire

Puisqu’en numérique, les données sont écrites sous formes de nombres, nous devons apprendre à traduire des nombres suivant le langage du numérique qui s’appelle le binaire.

Pour écrire un nombre en binaire, on réapprend à compter en base 2 au lieu de compter en base 10. La base 10 est celle qu’on utilise naturellement depuis l’enfance.

Par exemple, en base 10, 1977 s’écrit: 1977 = 1x1000 + 9x100 + 7x10 + 7x1. On décompose facilement chaque nombre en unités, dizaines, centaines… c’est-à-dire en puissances * de 10.

Puissance de 10 104 103 102 101 100 Résultat 10000 1000 100 10 1

En base 2 le principe est exactement le même, sauf que lieu de compter jusqu’à 10 (donc de 0 à 9) pour passer d’une puissance à l’autre, on compte jusqu’à 2 (donc de 0 à 1).

Ecrire en binaire, nous l’avons dit, c’est écrire au moyen de caractères nommés bits qui ne peuvent prendre que 2 valeurs: 0 ou 1.

Le DMX est un protocole 8 bits, ce qui signifie que chaque mot de commande contient 8 bits appelé octet (byte en anglais, attention aux confusions). Nous utiliserons donc les huit premières puissances de 2, soit 20 jusque 27.

Puissance de 2 27 26 25 24 23 22 21 20 Résultat 128 64 32 16 8 4 2 1

Pour écrire un nombre en binaire, il nous reste à le décomposer en puissances de 2, en commençant par la puissance la plus élevée (en base 10, on compte les milliers avant les centaines).

Pour écrire 97 en base 2, on décompose ainsi:

97 = 0x128 + 1x64 + 1x32 + 0x16 + 0x8 + 0x4 + 0x2 +1x1, ce qui nous donne bien:

97 = 0 + 64 + 32 + 0 + 0 + 0 + 0 + 1 = 97, pas de problème.

En utilisant le tableau ci-dessous, cela donne:

27 26 25 24 23 22 21 20 128 64 32 16 8 4 2 1 0 1 1 0 0 0 0 1

Et voilà, on obtient l’écriture binaire de 97: 01100001. C’est bien un mot de commande contenant 8 caractères 0 ou 1: c’est un octet.

On comprend maintenant certaines choses relatives au DMX. Par exemple, quelle est la valeur maximale que l’on peut obtenir en binaire avec 8 bits?

Très simple à écrire…

27 26 25 24 23 22 21 20 128 64 32 16 8 4 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

… et à calculer aussi: 1x128 + 1x64 + 1x32 + 1x16 + 1x8 + 1x4 + 1x2 + 1x1 = 255.

On retrouve bien ici nos 256 valeurs possibles (de 0 à 255) pour un canal DMX.

Mais si mes souvenirs sont exacts, j’ai déjà fait quelque chose de semblable sur mes machines avec ces huit tout petits interrupteurs. S’agissait-il de la même chose? Oui et non, il s’agissait bien de coder un nombre en binaire, mais ce nombre n’était pas une information de commande, mais une adresse. :::MX comme multiplex : le multiplexage Cela concerne le mode de transport des données. Multiplexage signifie que les informations transitent sur un seul câble les unes à la suite des autres. Pour bien comprendre le multiplexage, on peut choisir une illustration ferroviaire. Imaginez que pour envoyer des informations de commande à un destinataire, vous deviez utiliser un train, la règle étant «une information par wagon». Pour un seul destinataire, aucun problème ne se pose: on place l’information dans le wagon et on envoie ce train. Une fois le train arrivé, il reste au destinataire à monter dans l’unique wagon pour récupérer son colis. Si vous devez envoyer plusieurs informations à plusieurs destinataires, vous avez alors deux possibilités: - Soit utiliser des trains munis d’un seul wagon. Il vous faudra alors autant de voies ferrées et de trains que de destinataires. - Soit utiliser un seul train avec plusieurs wagons. Avouez que cela paraît déjà plus simple et plus logique, d’autant qu’il ne vous faudra qu’une seule voie ferrée. Dans le premier cas, vous travaillez en parallèle. Dans le second, c’est une transmission multiplexée série. Nous allons donc utiliser un train muni de plusieurs wagons. Un nouveau problème se pose maintenant. En effet, une fois le train arrivé, comment les destinataires vont-ils récupérer l’information qui leur est destinée? Rien de plus simple! Avant même de démarrer le train, on donne à chaque destinataire le numéro de wagon qui lui est dédié. Une fois sur le quai des arrivées, chacun se rend dans son wagon et récupère son colis.

Cela vous semble plus clair ? Traduisons donc maintenant cette image en langage DMX: - le colis ou l’information: c’est la commande (couleur, intensité…); - le destinataire: c’est le récepteur (gradateur, lyre…); - la voie ferrée: c’est la paire de fils; - le numéro de wagon: c’est l’adresse ou affectation; - le train: c’est le signal DMX; - les wagons: ce sont les 512 canaux. D’autres points restent quand même à éclaircir. Première question : le train reste-t-il à quai en attendant qu’on modifie une des informations qu’il contient? La réponse est non. Pour assurer le maximum de fiabilité, on a choisi d’envoyer des trains à heures fixes, de manière très rapide, que les informations contenues aient été modifiées ou non. Pour qualifier la vitesse à laquelle les trains circulent, on parle de taux de rafraîchissement*. Celui du DMX est de 44,03 hertz. Un nouveau train est donc envoyé tous les 44ièmes de seconde. Seconde question: que se passe-t-il pour le destinataire entre deux trains? La réponse est simple: il attend. Cela signifie qu’il garde en mémoire l’information qui lui est délivrée jusqu’à l’arrivée de la suivante, qu’elle soit différente ou non. Le DMX impose que les récepteurs conservent l’information en mémoire durant une seconde, ceci pour palier à une rupture de signal. * Le taux de rafraîchissement mesure la fréquence de récurrence du signal (de la trame), soit le nombre de fois où celui-ci est ré-émis durant une seconde. :::La norme DMX 512 Le DMX tel que nous le connaissons est une norme américaine publiée pour la première fois par l’USITT * en 1986, revue en 1990 et plus récemment en 2004.

Structure du signal

Le DMX, nous l’avons vu, est un protocole 8 bits. Dans la trame du signal (dans le train), le paquet de données réactualisé toutes les 22,7 millisecondes, 3 bits supplémentaires sont ajoutés à chacun des mots de commande. Des «pauses» sont ménagées en début de signal pour signaler le début d’une nouvelle trame. Un wagon supplémentaire censé apporter une évolutivité est également ajouté en tête de train.

Nous pouvons d’ores et déjà calculer la vitesse de transmission du DMX. Nous disposons en effet de tous les éléments nécessaires:

- taux de rafraîchissement de 44,03 Hz; - (512 +1) canaux; - (8 + 3) bits par canal.

La vitesse de transmission est donc: v = 44,03 x 513 x 11 » 250 000 bits/s. C’est une vitesse élevée (on parle de débit de données), et ce calcul va nous permettre de répondre aux questions notamment posées par le câblage. Mise en oeuvre d’un réseau DMX

La norme nous dit tout de ce point de vue, à nous de ne pas faire n’importe quoi une fois sur le terrain. Un grand nombre de pannes seraient évitées si nous respections tous ces points, très simples de surcroît:

- 512 canaux maximum par ligne DMX, pas de minimumthéorique; - 32 récepteurs au maximum sur une ligne; - la connectique est normalisée sur une fiche XLR 5 broches; - le câble doit être choisi judicieusement, au regard de la vitesse de transmission élevée; - le signal est «électronique»: on ne peut pas faire de dérivations ou de Y comme on le ferait avec un signal purement électrique; - chaque ligne DMX doit être bouclée par une terminaison pour éviter les phénomènes de réflexion; - chaque ligne peut mesurer jusqu’à 300 mètres, dès lors que le câble est de la qualité requise.

512 canaux : Rien de bien surprenant ici. On trouve généralement un minimum de 24 circuits générés par certaines consoles d’entrée de gamme. Des problèmes de compatibilité peuvent se poser avec des récepteurs ne sachant lire que du DMX 512 pur et dur. La solution pourra être d’utiliser un re-formateur de signal (voir plus loin).

32 récepteurs :. On parle bien ici de 32 récepteurs par ligne, c’est-à-dire sur un seul câble et en cascade les uns à la suite des autres. Pour en mettre plus, il faut distribuer et/ou régénérer le signal. Bien souvent, on aura distribué le signal sur plusieurs lignes au moyen d’un splitter ou répartiteur.

Branchement: Le branchement se fait à partir d’une fiche XLR 5 broches, pas moins. Et les fabricants qui font du 3 broches? Demandez-leur pourquoi… Quoi qu’il en soit, le brochage est normalisé comme suit:

N° 1 2 3 4 5 Lien 0V Data - Data + NC NC

La paire 4 et 5 était prévue à l’origine pour une évolution du DMX vers un retour d’information (bi-directionnalité). Celle-ci a été mise en place sans standardisation par divers fabricants. Notez que signal est toujours délivré par un connecteur femelle (comme dans le cas du courant électrique).

Si vous n’avez aucune idée de ce que data- et data+ signifient, sachez qu’il s’agit d’une transmission symétrique (différentielle) destinée à évacuer les parasites induits sur le signal.

Câblage:

Le débit du DMX, nous l’avons calculé, est d’environ 250 000 bits par seconde. A l’heure actuelle, on trouve couramment chez les fournisseurs d’accès à Internet des forfaits haut débit à 1Mbit/s, donc environ 1 000 000 bits par seconde. C’est juste 4 fois plus que le DMX.

Puis-je utiliser du câble micro pour faire passer du DMX?

Le câble modulation (micro) est prévu pour véhiculer des signaux audio, dont la fréquence haute s’établit autour de 20 000 Hz. Il est difficile de comparer directement fréquence et débit de données, mais on comprend qu’un signal qui peut changer de valeur 250 000 fois par seconde n’est pas à l’aise sur un câble aux possibilités aussi limitées.

Le câble normalisé présente une impédance de 120 ohms, et il est constitué de 2 paires torsadées enveloppées d’un blindage. Vous en trouverez chez tous les bons revendeurs.

Dérivations: Le DMX est un signal qui doit être véhiculé sur une ligne adaptée (en impédance). Faire une dérivation sauvage pour distribuer le signal à plusieurs endroits est une erreur car on ne respecte pas l’adaptation. Pour distribuer le signal, on utilise un distributeur appelé splitter

Terminaison des lignes :

Un câble sans rien au bout, pour des signaux rapides et de grandes longueurs de câble, c’est un peu comme un miroir qui renvoie le signal avec une amplitude élevée à faire perdre la tête à toute la ligne située en amont. Terminer une ligne DMX, c’est mettre après le dernier récepteur un bouchon de terminaison qui assurera une bonne fermeture du circuit et évitera les réflexions.

Le bouchon, c’est quoi? Prenez une résistance 120 Ohms, soudez-là entre les broches 2 et 3 d’une fiche XLR mâle, et le tour est joué.

Si vous constatez des clignotements intempestifs de vos lampes, sachez que c’est le symptôme typique de la ligne non terminée.

Longueur des lignes: La norme nous autorise 300 mètres avec le câble approprié. Mais personne ne se risque à plus de 100 mètres sans booster.

:::Appareillage DMX

Dans un réseau DMX, on trouvera régulièrement des appareils au rôle bien précis. En voici une brève description.

Le booster (amplificateur): Son rôle est de booster, autrement dit d’amplifier le signal reçu, et c’est tout. Le signal DMX est un train d’impulsions électriques, et à ce titre il souffre durant son voyage dans le câble. Le booster permet de régénérer le signal conformément à l’original émis par la source (notre chère console).

Le splitter (distributeur): Son rôle est de distribuer le signal sur plusieurs sorties. On l’a dit, le signal DMX ne souffre aucune dérivation sauvage. Seul un splitter permet de créer plusieurs lignes à partir d’une seule source en conservant l’adaptation en amont et en aval. Par exemple, on peut distribuer le signal à divers endroits (une ligne pour le pont de face, une pour les sols, etc.).

On trouve généralement ces deux fonctions - amplification et distribution - regroupées au sein du même appareil: la plupart des distributeurs offrent en effet des sorties régénérées.

Le merger (mélangeur):Son rôle est de mélanger plusieurs sources pour les grouper sur une ligne DMX unique. Pour utiliser sur une seule ligne deux consoles différentes, vous aurez affaire à lui.

Le demux (démultiplexeur): Souvenez-vous de notre train d’informations. Le démultiplexeur sert à lire les informations multiplexées et à les renvoyer une par une à chaque circuit concerné. En bref, il transforme notre DMX en un signal de type parallèle. On le trouve en général niché dans les flight-cases de blocs de puissance pour lesquels il redistribue à chaque gradateur l’information qui lui est destinée.

Le testeur : Dernier appareil courant, le testeur DMX qui vous sauvera en cas de panne! Attention au choix que vous ferez dans la jungle de ces appareils. Sachez simplement que certains produits possèdent une fonction de re-formateur, c’est-à-dire qu’ils se chargent de remodeler à partir d’un signal source capricieux un signal DMX qui colle parfaitement à la norme USITT. Très utile avec certaines consoles qui génèrent un signal de moins de 512 canaux.