스크랩 DMX512 Protocol

[홍성기]

DMX 512에 대하여..

국제통신규격인 DMX512는 디지털 멀티플렉스 신호를 의미한다. 이것은 광원과 관련된 장비와 함께 사용되는 가장 공통적인 국제 표준규격이다.

DMX512는 데이터 링크 당 512 컨트롤 채널까지 제공한다. 본래 이러한 채널들은 램프의 빛 밝기를 조절했었다. 여러분은 이것을 512개의 광원에 연결된 콘솔위에 있는 512 슬라이더라고 생각할 수 있다. 각각의 슬라이더 단자는 데이터 링크를 통해서 0과 255 사이에 있는 값을 가진 8비트 값을 보낸다.

0의 값은 광원이 완전히 off 되고, 반면에 255의 값은 광원이 완전히 On 상태를 말한다.

 DMX512 특성

DMX512 데이터는  두개의 와이어를 통해 표준 RS-485 전송장치를 사용하여 1초당 250,000 비트씩 데이터를 전송한다. 마이크로폰 케이블과 사용할 때는, 다른 신호의 간섭을 차단하기 위해서 그라운드된 케이블 막을 사용한다.

DMX 커넥터에는 5개의 핀이 있다 : 그라운드 와이어 1개, DMX 소스로부터 DMX 리시버까지 가는 “프라이머리” 통신에 대한 와이어 2개, DMX 리시버로부터 DMX 소스로 거슬러가는 “세컨더리”통신에 대한 와이어 2개 로 구성되어 있다.

DMX512는 그 소스가 첫 디바이스의 input에 연결하고, 첫 디바이스의 output이 다음 디바이스의 input에 연결하는 방법을 사용하는데 연결되고 있다. DMX 표준은 싱글 DMX 링크에서 32디바이스까지 허용하고 있다.

비록 각각 디바이스가 input과 Output 커넥터를 가지고 있다 하더라도, 단순히 같이 연결되어 있을 뿐,  각각의 디바이스는 어떤 전송 혹은 증폭도 실행할 수 없다.

대표적으로 각각 수신 디바이스는 이것에 반응할 “시작하는 채널넘버”를 정하는  로터리 스위치를 가지고 있는데, 예를 들면, 만약 2개의 6-채널 조광 팩이 사용되면, 첫 조광 팩은 DMX 채널 1에서 6에 반응하는 채널 1에 시작을 설정하고, 다음 조광 팩은 채널 7에서 12에 반응하도록 채널 7에 시작을 설정하는 것이다.

DMX512 통신 프로토콜은 매우 심플하며, 견고하다.  이 프로토콜은 (새로운 패킷 시작을 가리키는 ) 리셋 상태와 시작 코드 그리고 512 바이트에 대한 데이터 전송을 포함하고 있다. 데이터 패킷은 연속적으로 전송된다. 한 패킷의 전송이 끝나자마자, 원한다면(일반적으로 1ms를 허용함) 지연없이 다른 패킷 전송을 시작할 수 있다. 만약 어떠한 변화가 없다면(예로,  램프 레벨 변화가 전혀 없다면) 똑같은 데이터는 계속적으로 전송될 것이다. 이 부분이 DMX512에서 가장 중요한 특징이다. 만약 어떤 문제가 있어, 첫 부분에서 데이터가 인터럽트 된다면, 즉시 재 전송될 것이다. 512 채널 모두가 패킷당 출력을 필요로 하는 것은 아니다, 사실상, 사용되는 모든 512 채널을 찾기가  흔하지 않다. 예를 들어, 간단한 광원 콘솔은 단지 16채널 혹은 그 이하만 출력한다. 채널이 적게 사용되면 될 수록 “Refresh"(재생)율은 더 높아진다. 만약 24채널로만 전송된다면, 1초당 대략 1000번 DMX512 재생을 가질 수가 있다. 만약 모든 512 채널이 전송 전송된다면, 재생률은 1초당 약 44번이다.

 DMX512의 유래와 특징

DMX512는 광원 조광 모듈과 광원 콘솔 연결에 대한 표준방법으로서 1986년에 USITT의해서 최초로 만들어졌다. 그 후 보다 더 유동적으로 할 수 있도록 1990년에 개정되었다.

ESTA(엔터테인먼트 서비스 기술협회)는 DMX512 표준규격을 통해서 컨트롤을  받았다. (2000년 5월 ) 이 기사에서, ESTA는  개정판을  명백하게 했고, 표준규격을 더 넓혔다. 특히 주요한 사항은 기존 DMX512장비가 어떤 새로운 표준하에서도 작동할 수 있도록 되어 있다는 것이다. 그러므로 기존의 DMX512 표준 이행을 지체하거나 혹은 기존 DMX512 장비를 구매하는데  전혀 문제가 없다. -다시 말해서 어떤 새로운 개정편에서도 좋게 작동한다는 것이다.

ESTA는 "BSR 1.11 -- DMX-512/2000" 표준을 현 개정판 초안으로 발표했다.

 요약

DMX512는 다중 리시버에  한 개의 컨트롤링 소스를 연결하는 방법이다.

- 시리얼 데이터는 마이크로폰과 같은 케이블을 통해서 4000피트까지 전송될 수 있다.

- 512 디바이스까지 혹은 디바이스에 있는 기능은  8비트 분해능으로 컨트롤 될 수 있다.

- 모든 채널은 계속적으로 안전하게 재생 될 수 있다.

- 비록 DMX512 표준이 Upgrade된다 할지라도, 기존 장비는 어떤 새로운 변경된 버전에서도 똑같게 계속 작동된다.

*from :http://www.dmx512-online.com

 Timing Chart

 EIA485 (RS485)

DMX512는 산업 표준 규격 EIA485 인터페이스로 설계되었다. EIA485는 인터페이스, 전압, 전류 등에 대한 “전기적인” 부분만  기술한다.

이 시스템은 안정된 전송에 있어서 한 쌍의 피복 전선인 스크린된 도선으로 되어 있다. 이 시스템에 사용되는 케이블은 한 개 혹은 두 개가 서로 꼬여져 사용된 전선, 포일 그리고 서로간의 선이 접혀진 전선으로 되어 있어야 한다.

일반적으로 어떤 네트워크 세그먼트처럼 이 케이블도 양끝점에서 끝나야 한다. 그러나 광원 콘솔이 단지 그 케이블의 한쪽 끝에 있기 때문에 다른 쪽 끝은 120R저항을 가지고 가장 먼 리시버쪽에서 종료되어야 한다. EIA485 규격은 세그먼트상에서 32 “Unit Loads"까지 ”데이지 체인“ 네트워킹 만을 지원한다. 이 세그먼트는 1000m까지 가능하다. 그러나 실제적으로 말하자면, 리피터 사용은 케이블이 운영되기전에 오랫동안 고려되어야 하며, 그래야만 이런 한계에 이를 수 있다.

DMX512 컨트롤 라인은 XLR5핀(때로 3핀) 커넥터 사용에 연결하고,  오목 커넥터는 트랜스미터에 꼭 끼우며 볼록 커넥터는 리시버에 끼워진다. 비록 한 쌍을 요구한다 할지라도, 스펙 규격은 2쌍으로 된(4개도체) 보호막이 입혀진 케이블 사용을 명시한다.  세컨드 케이블은  명시되지 않은 선택적 사용에 대해 별도로 놓아둔다. 어떤 조광자들은 고장이나 상태정보에 대해서 이러한 라인을 사용하는 것에 주목해야 한다.

주의 : 만약 조광자들이 이러한 세컨드 채널을 사용한다면, 명백하게 구성된 스플리터와 리피터가 요구될 것이다.

로직 레벨 라인을 인터페이스하는 가장 안전한 방법은 “표준”인터페이스를 (SN75176) 사용해야 하거나 혹은 격리 인터페이스(ISO485P)중에서 선택 사용한다. 이러한 인터페이스 방법을 사용하는 것은 세그먼트에 설치된 최대 32리시버를 허용하는 각각의 디바이스에 대해 명목상 1유닛 로드를 표출한다.

라인을 통해 직접적으로 매우 민감한 opto-isolator를 연결함으로써 직접적인 라인은 추천되지 않는다.

Pins viewed from outside
Male Input	Female Output

XLR Connector pin assignments

Pin	Wire	Signal
1	Shield	ground/0V
2	Inner Conductor (black)	Data -
3	Inner Conductor (white)	Data +
4	Inner Conductor (green)	Spare Data -
5	Inner Conductor (red)	Spare Data +

 BITS 'n' BYTES

전기적인 인터페이스 장애를 간단하게 보는 것은 어떻게 내려가는지를 살펴볼 수 가 있다.

데이터 전송은  “1” 시작비트(low), “2” 정지비트(high) 그리고 어떤 페리티도 아닌 것을 가지고 8비트 비동기 시리얼 프로토콜을 기초로 한다. 이것은 11비트에 대한 데이터 “프레임”을 나타낸다. 각각 비트가 4µs 폭이기 때문에 한 프레임을 전송하는데 44µs가 걸린다. 만약 데이터 라인이 연속적인 데이터 스트림을 전송한다면, 이것은 데이터 율이 250000 비트거나 혹은 250k보드이다.

8 비트 데이터는 각각의 조광에 대한 256 레벨로 하여금 255에서 0 내에서 전송된다.

Representation of a DMX Frame at a level of '91' decimal

시작과 정지 비트는 트랜스미터와 함께 리시버를 동기화시키는 것이다. 데이터 라인은 보통 높고, 사실 이것은 높은 상태에서 있는 것이다.

시작비트에 대한 도착은 수명(life)에 리시버를 넣고, 다음 8비트가 스캔되고 그리고 원래코드로 바뀐다. 그 다음 리시버는 모든 과정이 다시 시작된 후 정지 비트에 대해 대기한다. 정지비트는 2가지 이유를 필요로 한다 :

 - 들어오는 데이터를 처리하도록 리시버 시간을 주어라.

 - 다음 “시작”을 감지할 수 있도록 높은 상태에 라인을 놓아라.

다음 두개의 다이어그램은 데이터 “0”과 데이터 “255”을 담고 있는 한 프레임내에서 비트 단계를 설명해 준다.

이것은 리시버들에게 그런 프레임 동기화를 주는 시작 비트에 의해서 어떤 단계변화가 항상 있다는 것을 아주 잘 설명해 준다.

지금까지 매우 좋았지만, 이것이 이 유래의 끝이 아니고, DMX512는 512 조광(dimmer)을 지지해 주고, 단지 우리는 지금까지 하나만 보았고, 그래서 모든 조광에 대해서 우리가 어떻게 데이터를 다루어야하는가 ?

대답은 간단하다. 연속적으로  일어나는 과정을 반복하는 것이다.

맞다. 매우 쉽다. 그러나 아주 간단하지는 않다. 지금 우리는 어느 프레임이 어느 조광에 대해 지시해 주는 어떤 방법도 없는  한 데이터의 흐름을 가지고 있는 것이다.

Data = '0'

Data = '255'

   DMX "PACKET"

DMX "PACKET"은  그 표준규격에서 가장 중요한 부분이다. 패킷은 Break' and a 'Mark-after-break'로 잘 알려져 있는  더 넓은 동기화 정보를 가지고 어떤 집단 프레임인 “Wrapped-up”로 구성되어 있다.

리시버로 하여금 어떤 프레임에 대한 시작을 검파하고 그리고  받는 어떤 데이터 부분을 만드는 것이 바로 이런 정보라는 것이다.

한 프레임 시간에 대한 검사는 그 라인이 'low' is 4µs (Start bit) + (8 x 4µs (Data bits)) = 36µs라는 최대 시간을 보여준다. 그러나 한 “break"는 최소 88µs이라는 ”low"로 이루어 졌고, 이러한 두개 사이의 차이는 쉽게 파악되고 제광 동기화에 사용된다.

"Mark-after-break" 는 라인상에서 ‘high' 상태이고 길이는 최소 8µs 이고

  "Mark-after-break" 가 요구된다. 그리고 ‘break' 끝은 검사 될 수 있고 그렇지 않으면 어떤 시작 비트 프레임과 충돌하고 모든 것이 혼란되어진다. “packet"에 대한 한 다이어그램은  이런 것들을 설명하는데 도움을 준다.

알다시피, 난 아직 "Start Codes" and "Inter-frame-times"에 대해 말하지 않았다.

이 그림은 이러한 것 없이 완성될 수 없다.

“시작코드”는  끊김 후 첫 프레임을 제외한 한 프레임이고 그 다음 데이터 타입을 나타내주는 플래그로 사용된다. “0”의 값은 다음 프레임들이 제광 레벨 정보를 담고 있다는 것을 나타내어 준다. 다른 255 코드는 표준규격에 정의 되어 있지 않지만 어떤 제조업체들은 제품 정보를 보내는데 다른 코드를 사용한다. non-zero start code 받는 dimmer(제광)은 나머지 패킷을 무시해야 하지만, 조심해야 할 것은 항상 체크되지 않는다는 것이다.

"Inter-frame-time"은 데이터율을 떨어뜨리는데 사용된다. 즉 어떤 제광 장치들은 데이터 진행이 떨어지는 것에 대응할 수 없거나 혹은  콘솔이 어떤 다른 일들을 하는 동안 전송을 보통 메꾸는 일을 한다. 이것은 0부터 1s까지 어떤 값을 가질 수 있다.

세부적 규격은 아래와 같은 시간상에서 어떤 제한을 정한다.

Summary of Timings

	Min	Max
Break	88µs	1s
Mark-after-break	8µs	1s
Inter-frame-time	0µs	1s

데이터율에 많은 유동성이 있다는 것을 이 그림으로부터 추측할 수 있다. 그러나 1s이상 동안 연속적으로 'high' or 'low' 라인 상태는 어떤 법적(규칙적)인 것이 아닌 것에 주의하여야 하며, 에러 상태를 고려해야만 한다.

 요 약

DMX512 시스템에 일어날 수 있는 많은 “nasties"(시시콜콜한 고장들)는 대부분 무시된다. 우리가 이미 많은 것을 본 것처럼, 시스템은 최종 ‘세그먼트’를 사용하는데 동작하며, 만약 우리가 신호를 분리하기를 원한다면( 예로 LX bar상에 휠을 색칠하는 거), 오옴의 법칙은 종착 불일치 결과를 가져오기 때문에 라인을 분리할 수 없다고 말해준다.  

승인된 방법안에서 세그먼트에 있는 데이터를 듣는(‘listen')파워 장치, 'splitters' or 'repeaters'를 사용하는 것이 필요하고 그리고 요구사항대로 더 많은 세그먼트에 방송 혹은 ’repeat'가 있어야 한다.

이러한 박스들은 기본 1-1 싱글 부스터부터 opto-isolation과 함께 여러 포트까지 여러 방법으로 나오며 만약  데이터 라인이 어떤 특징이 없으면, 'remember-this-state'를 생각해야 한다

A Typical DMX512 Network Setup

*from :http://www.euro-pa.be