Pronto Año Nuevo. Todos admiraremos las coloridas guirnaldas en los árboles de Navidad y las diversas instalaciones de luces en las calles de la ciudad. Es hora de descubrir qué tecnologías están en el corazón de los espectáculos de luces.
Hasta la fecha, crear un espectáculo de luces no requiere grandes instalaciones y costosos equipos industriales, basta con tener microcontroladores y tiras de LED. Sin embargo, esto no siempre fue así. En este artículo te contamos una breve historia de la evolución de los sistemas para la creación de espectáculos de luces desde sus inicios hasta la actualidad.
El origen de la música ligera
Los primeros pensamientos sobre la combinación de luz y sonido nacieron mucho antes de la llegada de la electrónica. Clavicémbalo óptico, órgano de color, luz y composiciones musicales del siglo XX: esta no es una lista completa de intentos de "domesticar" la luz para un espectáculo.
Uno de los primeros instrumentos musicales electrónicos, que también creó luz y música, puede considerarse el piano optophonic (optophone) del artista Vladimir Baranov, creado en 1916.
El piano optophónico de Baranov generaba sonidos y proyectaba la imagen sobre superficies planas como una pared, techo o pantalla de cine. Dentro del instrumento hay un juego de discos, filtros, reflectores y lentes pintados por Baranov. Sus combinaciones crearon luz, que fue leída por una fotocélula conectada a un generador de sonido. El resultado fue un flujo constante de sonido, complementado por un espectáculo caleidoscópico de discos giratorios.
Hasta la década de 1970, el interés por la música ligera lo demostraban principalmente científicos y artistas.
Era analógica
En la década de 1970, la música ligera se hizo popular entre las subculturas juveniles, en particular en la cultura rock. La exitosa experiencia de bandas como Pink Floyd, así como el desarrollo de la radio electrónica y la disminución del costo de los componentes, ha llevado a un aumento en el interés por la música ligera. Por el dinero aceptable en ese momento, uno podría conseguir una música ligera "casera" primitiva para una discoteca.
La mayoría de las veces, dicha luz y música se presentaban en forma de dispositivos de luz dinámica que implementan ciertos algoritmos y demuestran efectos de iluminación apropiados, pero no tienen sincronización directa con la música.
La luz y la música, que está sincronizada con el sonido, se divide en dos grupos:
- dispositivos automáticos de luz y música (ASMU);
- autómatas síncronos programables (PSA).
La mayoría de las veces, los dispositivos automáticos de luz y música se basan en los principios de filtrar el rango de frecuencia en canales de frecuencia separados, que se alimentan a las instalaciones de iluminación correspondientes. La coincidencia de frecuencia a color "clásica" es una comparación lineal de la respuesta de frecuencia con el orden de los colores en el espectro visible:
- rojo - bajas frecuencias (rango hasta 200 Hz);
- amarillo : frecuencias medias-bajas (rango de 200 a 800 Hz);
- verde - frecuencias medias (de 800 a 3500 Hz);
- azul - frecuencias altas (por encima de 3500 Hz).
En ASMU, el "motor" principal es una señal de sonido, y en las máquinas automáticas síncronas programables, la imaginación y la profesionalidad de un ingeniero de iluminación. En pocas palabras, en PSA, la persona es responsable de la sincronización de la luz y la música.
Inicialmente, en iluminación escénica, se utilizó como panel de control (consola) un panel con gran cantidad de potenciómetros manuales que controlaban las linternas. La electricidad se suministró desde la "consola" a las fuentes de iluminación a través de grandes cables de alimentación. Este sistema era engorroso y no era el más fácil de administrar.
El primer paso para simplificar el proceso fue conectar motores a potenciómetros. En esta disposición, el ingeniero controla los motores y los motores los potenciómetros. El panel voluminoso se puede ocultar debajo del escenario y un panel de control del motor compacto se puede poner en manos del técnico de iluminación. Sin embargo, los motores tienen velocidad limitada, lo que afecta negativamente al sistema.
Pronto, aparecieron atenuadores : dispositivos que, en una señal del control remoto, cambian el voltaje en los dispositivos de iluminación, ajustando así el brillo. En la era analógica, no existía un estándar único que regulara la comunicación entre controles remotos y atenuadores. Para el control se utilizó corriente continua de bajo voltaje y la interfaz analógica más utilizada fue de 0-10 voltios.
interfaz analógica tuvo varios problemas. Primero, el uso de bajo voltaje y un cable por canal condujo a la inducción en el circuito. En segundo lugar, a medida que aumentaba la cantidad de dispositivos, el sistema se volvió más difícil de mantener y solucionar. El uso de equipos de diferentes fabricantes requirió adaptadores y amplificadores adicionales para combinar equipos con diferentes interfaces.
Con la llegada de las computadoras, los fabricantes comenzaron a agregar contenido digital a los paneles de control.
DMX512
La transición a lo digital está asociada con la creación de muchos protocolos propietarios que son incompatibles entre sí. Esta situación no se adaptaba a los usuarios finales, ya que todo el conjunto de equipos tenía que ser de un solo fabricante. En tales circunstancias, la necesidad de una norma común es obvia.
El Instituto de Tecnología de Teatro de Estados Unidos (USITT) desarrolló en 1986 el estándar DMX512 , diseñado para unificar la comunicación de paneles de control y dispositivos finales.
DMX512 se basa en la interfaz industrial EIA / TIA-485, más conocida como RS-485. Los datos se envían como una señal diferencial, lo que reduce en gran medida los efectos del ruido de línea. La norma prescribe el uso de cables de cinco núcleos:
- pantalla;
- cable de señal negativa;
- cable de señal positiva;
- cable de reserva negativo;
- cable de espera positivo.
Sin embargo, las revisiones del estándar de 1986 y 1990 no especifican el propósito del par de respaldo, por lo que es aceptable descartarlo y usar cables de tres hilos, por ejemplo, un cable de micrófono. Sin embargo, la alimentación fantasma del micrófono (+48 V) puede dañar el equipo compatible con DMX y las señales DMX de la consola pueden dañar el micrófono. Por tanto, la norma prescribe el uso de conectores XLR-5.
Una línea DMX512 tiene capacidad para 512 canales, es decir, un cable DMX512 equivale a 512 cables de interfaz analógica de 0-10 V.
El equipo del escenario es principalmente multicanal. Un canal controla un parámetro de hardware. Entonces, un reflector RGB simple tendrá tres canales, donde cada canal determina el brillo del componente correspondiente.
DMX512 admite la conexión en cadena. Entonces, una línea puede ir desde el panel de control, que está conectado a la entrada del primer dispositivo, y el segundo dispositivo está conectado al puerto de salida del primero. Este método, sin embargo, tiene limitaciones. Primero, el "consumo" total de canales no debe exceder los 512 canales. En segundo lugar, no se permiten más de 32 dispositivos en la línea. Debe terminar necesariamente con un terminador si no hay una terminación interna en el último dispositivo.
Vale la pena señalar que DMX512 utiliza una conexión de bajo voltaje y baja potencia para controlar dispositivos potentes. La ruptura de alto voltaje en el atenuador puede transmitirse a la línea DMX y dañar la consola. Se ha desarrollado un aislador óptico para prevenir tales situaciones. Este dispositivo convierte las señales eléctricas DMX en ópticas y luego convierte inmediatamente la señal óptica de nuevo en eléctrica. Por lo tanto, el panel de control "suave" está eléctricamente aislado de los dispositivos finales.
La consola proporciona varios puertos DMX. Cada puerto DMX, también llamado DMX Universe, proporciona hasta 512 canales. Cada canal transmite exactamente un byte de datos, es decir, un número del 0 al 255. Transmite una trama DMX con una longitud máxima de 23 ms, lo que limita la tasa de actualización a 44 veces por segundo.
El estándar DMX512 no ha cambiado desde 1990. Sin embargo, en 1998, la Asociación de Tecnología y Servicios de Entretenimiento (ESTA) comenzó a revisar el estándar con el objetivo de ser ANSI. En 2004, DMX512 se estandarizó como DMX512-A y luego se revisó nuevamente en 2008. La versión más actual al momento de escribir este artículo es "ANSI E1.11-2008, USITT DMX512-A".
Con el desarrollo de la tecnología, comenzaron a aparecer dispositivos con más de 512 canales. Era necesario desarrollar un nuevo estándar que resolviera elegantemente este problema.
DMX512 a través de Ethernet
La solución al problema de las líneas DMX limitadas resultó ser bastante simple. Es necesario cambiar el medio de transmisión de datos a Ethernet, que ya ha demostrado su eficacia y se utiliza en todas partes. Gracias a esta solución, es posible transmitir múltiples áreas DMX en un solo cable. Para conectar dispositivos con conectores DMX, se utilizan convertidores especiales, que extraen datos DMX de los paquetes y los envían a los dispositivos conectados.
Actualmente existen dos soluciones en competencia para enviar DMX512 a través de Ethernet:
- Art-Net;
- sACN.
Consideremos cada uno de ellos.
Art-Net
Artistic License en 1998 lanzó la primera versión de Art-Net, un protocolo para transmitir datos DMX sobre IP. En el corazón del protocolo estaban los mensajes de difusión para evitar que los usuarios configuraran la red. Art-Net I fue diseñado en redes de 10 Mbps que podían soportar un promedio de 10 áreas DMX, y el límite efectivo era de 40 Mbps. Sin embargo, con la adopción generalizada de LED RGB, la cantidad de canales creció y el enfoque de mensajes de transmisión estaba ejerciendo una gran presión sobre las redes.
Para solucionar de alguna manera este problema, en 2006 se lanzó la siguiente versión: Art-Net II. También se basó en mensajes de difusión, pero la consola asignó áreas DMX a dispositivos específicos y pasó a la distribución de direcciones. Al mismo tiempo, el número límite de áreas DMX se expandió a 256. En versiones posteriores, el número aumentó a 32768.
Art-Net no se convirtió en un estándar reconocido oficialmente, pero todavía se usa en la actualidad. La versión moderna de Art-Net IV le permite trabajar con dispositivos que solo admiten el protocolo sACN estandarizado.
ACN y sACN
Los protocolos Architecture for Control Networks (ACN) y Streaming ACN (sACN) son un conjunto de protocolos estandarizados de 2006 para controlar equipos de entretenimiento en presentaciones en vivo y / oa gran escala.
ACN define una arquitectura de red modular que incluye dos protocolos de red, un lenguaje de descripción de dispositivo (DDL) y perfiles para interoperabilidad (E1.17 Perfiles para interoperabilidad). El conjunto de protocolos ACN se diseñó originalmente para ejecutarse sobre UDP / IP, por lo que también funcionará en redes IP, Ethernet y 802.11 (Wi-Fi).
Gracias a su modularidad, ACN se puede ampliar fácilmente. Una de las extensiones, ANSI E1.31, también conocida como Streaming ACN (sACN), se utiliza para enviar datos DMX a través de redes compatibles con ACN. En comparación con Art-Net, sACN admite hasta 65535 áreas DMX.
Conclusión
Las técnicas para crear espectáculos de luces han evolucionado significativamente desde sus inicios. En la era analógica, no existía un estándar único, pero la compatibilidad relativa de la interfaz mitigaba el problema. Con la transición a lo digital, han surgido muchos protocolos propietarios incompatibles, que han sido suplantados con éxito por el DMX512 estandarizado. Por el momento, hay una transición de DMX a Ethernet en forma de dos protocolos competidores E1.31 y Art-Net. Quién será el ganador, el tiempo lo dirá.
