Bientôt la nouvelle année. Nous admirerons tous les guirlandes colorées sur les sapins de Noël et diverses installations lumineuses dans les rues de la ville. Il est temps de découvrir quelles technologies sont au cœur des spectacles de lumière.
À ce jour, créer un spectacle de lumière ne nécessite pas de grands locaux et des équipements industriels coûteux; il suffit d'avoir des microcontrôleurs et des bandes LED. Cependant, ce n'était pas toujours le cas. Dans cet article, nous vous raconterons une brève histoire de l'évolution des systèmes de création de jeux de lumière depuis leur création jusqu'à nos jours.
L'origine de la musique légère
Les premières réflexions sur la combinaison de la lumière et du son sont nées bien avant l'avènement de l'électronique. Clavecin optique, orgue de couleur, lumière et compositions musicales du 20e siècle - ce n'est pas une liste complète des tentatives pour «apprivoiser» la lumière pour un spectacle.
L'un des premiers instruments de musique électroniques, qui a également créé la lumière et la musique, peut être considéré comme le piano optophonique (optophone) de l'artiste Vladimir Baranov, créé en 1916.
Le piano optophonique de Baranov a généré des sons et projeté l'image sur des surfaces planes telles qu'un mur, un plafond ou un écran de cinéma. À l'intérieur de l'instrument se trouve un ensemble de disques, de filtres, de réflecteurs et de lentilles peints par Baranov. Leurs combinaisons créaient de la lumière, qui était lue par une cellule photoélectrique reliée à un générateur de sons. Le résultat était un flux sonore constant, complété par un spectacle kaléidoscopique de disques rotatifs.
Jusque dans les années 1970, l'intérêt pour la musique légère était principalement montré par les scientifiques et les artistes.
Ère analogique
Dans les années 1970, la musique légère est devenue populaire parmi les jeunes sous-cultures, en particulier dans la culture rock. L'expérience réussie de groupes tels que Pink Floyd, ainsi que le développement de l'électronique radio et la baisse des coûts des composants, ont conduit à un regain d'intérêt pour la lumière et la musique. Pour l'argent acceptable à ce moment-là, on pouvait obtenir une musique légère "maison" primitive pour une discothèque.
Le plus souvent, une telle musique légère était présentée sous la forme de dispositifs dynamiques à la lumière qui implémentent certains algorithmes et démontrent les effets d'éclairage correspondants, mais n'ont pas de synchronisation directe avec la musique.
La musique légère, qui est synchronisée avec le son, est divisée en deux groupes:
- appareils d'éclairage et de musique automatiques (ASMU);
- automates synchrones programmables (PSA).
Le plus souvent, les appareils d'éclairage et de musique automatiques sont basés sur les principes de filtrage de la gamme de fréquences en canaux de fréquences séparés, qui sont alimentés aux installations d'éclairage correspondantes. La comparaison fréquence-couleur "classique" est une comparaison linéaire de la réponse en fréquence à l'ordre des couleurs dans le spectre visible:
- rouge - basses fréquences (plage jusqu'à 200 Hz);
- jaune - fréquences moyennes-basses (plage de 200 à 800 Hz);
- vert - fréquences moyennes (de 800 à 3500 Hz);
- bleu - hautes fréquences (supérieures à 3500 Hz).
Dans ASMU, le «moteur» principal est un signal sonore, et dans les machines automatiques synchrones programmables - l'imagination et le professionnalisme d'un ingénieur lumière. En termes simples, dans PSA, la personne est responsable de la synchronisation de la lumière et de la musique.
Initialement, dans l'éclairage de scène, un panneau avec un grand nombre de potentiomètres manuels qui contrôlaient les lanternes était utilisé comme panneau de commande (console). L'électricité était fournie de la «console» aux sources d'éclairage via de gros câbles d'alimentation. Un tel système était lourd et pas des plus faciles à gérer.
La première étape de la simplification du processus consistait à connecter des moteurs à des potentiomètres. Dans ce schéma, l'ingénieur contrôle les moteurs et les moteurs les potentiomètres. Le panneau encombrant peut être caché sous la scène et un panneau de commande de moteur compact peut être mis entre les mains du technicien d'éclairage. Cependant, les moteurs ont une vitesse limitée, ce qui affecte négativement le système.
Bientôt, des gradateurs sont apparus - des appareils qui, sur un signal de la télécommande, modifient la tension des appareils d'éclairage, ajustant ainsi la luminosité. À l'ère analogique, il n'y avait pas de norme unique qui réglementait la communication entre les télécommandes et les gradateurs. Un courant continu basse tension a été utilisé pour le contrôle et l'interface analogique 0-10 volts la plus largement utilisée.
interface analogique avait un certain nombre de problèmes. Premièrement, l'utilisation d'une basse tension et d'un fil par canal a entraîné du bruit dans le circuit. Deuxièmement, à mesure que le nombre d'appareils augmentait, le système devenait plus difficile à entretenir et à dépanner. L'utilisation d'équipements de différents fabricants nécessitait des adaptateurs et des amplificateurs supplémentaires pour faire correspondre l'équipement avec différentes interfaces.
Avec l'avènement des ordinateurs, les fabricants ont commencé à ajouter du contenu numérique aux panneaux de contrôle.
DMX512
Le passage au numérique est associé à la création de nombreux protocoles propriétaires incompatibles les uns avec les autres. Cet état de fait ne convenait pas aux utilisateurs finaux, car l'ensemble des équipements devait provenir d'un seul fabricant. Dans de telles circonstances, la nécessité d'une norme commune est évidente.
L'Institut américain pour la technologie du théâtre (USITT) a développé en 1986 la norme DMX512 , conçue pour unifier la communication des panneaux de contrôle et des appareils terminaux.
DMX512 est basée sur l'interface industrielle EIA / TIA-485, mieux connue sous le nom de RS-485. Les données sont envoyées sous forme de signal différentiel, ce qui réduit considérablement les effets du bruit de ligne. La norme prescrit l'utilisation de câbles à cinq conducteurs:
- écran;
- fil de signal négatif;
- fil de signal positif;
- fil de réserve négatif;
- fil de veille positif.
Cependant, les révisions de la norme 1986 et 1990 ne spécifient pas le but de la paire de rechange, il est donc acceptable de la jeter et d'utiliser des fils à trois fils, comme un câble de microphone. Cependant, l'alimentation du microphone fantôme (+48 V) peut endommager les équipements compatibles DMX et les signaux DMX de la console peuvent endommager le microphone. Par conséquent, la norme prescrit l'utilisation de connecteurs XLR-5.
Une ligne DMX512 accepte 512 canaux, c'est-à-dire qu'un fil DMX512 équivaut à 512 fils d'interface analogique 0-10V.
L'équipement scénique est principalement multicanal. Un canal contrôle un paramètre matériel. Ainsi, un simple projecteur RVB sera à trois canaux, où chaque canal détermine la luminosité du composant correspondant.
DMX512 prend en charge la connexion en guirlande. Ainsi, une ligne peut aller du panneau de commande, qui est connecté à l'entrée du premier appareil, et le second appareil est connecté au port de sortie du premier. Cette méthode a cependant des limites. Premièrement, la «consommation» totale des chaînes ne doit pas dépasser 512 chaînes. Deuxièmement, pas plus de 32 appareils sont autorisés sur la ligne. Il doit nécessairement se terminer par un terminateur s'il n'y a pas de terminaison interne dans le dernier appareil.
Il convient de noter que DMX512 utilise une connexion basse tension et faible puissance pour contrôler des appareils puissants. Une panne de haute tension dans le variateur peut être transmise à la ligne DMX et endommager la console. Un isolateur optique a été développé pour éviter de telles situations. Cet appareil convertit les signaux DMX électriques en signaux optiques, puis convertit immédiatement le signal optique en signal électrique. Ainsi, le panneau de commande "doux" est isolé électriquement des dispositifs terminaux.
La console fournit plusieurs ports DMX. Chaque port DMX, également appelé DMX Universe, fournit jusqu'à 512 canaux. Chaque canal transmet exactement un octet de données, c'est-à-dire un nombre compris entre 0 et 255. Transmission d'une trame DMX d'une longueur maximale de 23 ms, ce qui limite le taux de mise à jour à 44 fois par seconde.
La norme DMX512 n'a pas changé depuis 1990. Cependant, en 1998, l'Association des services et de la technologie du divertissement (ESTA) a commencé à réviser la norme pour qu'elle devienne des normes ANSI. En 2004, DMX512 a été normalisé comme DMX512-A puis révisé à nouveau en 2008. La version la plus récente au moment de la rédaction est "ANSI E1.11-2008, USITT DMX512-A".
Avec le développement de la technologie, des appareils avec plus de 512 canaux ont commencé à apparaître. Il était nécessaire de développer une nouvelle norme qui résoudrait élégamment ce problème.
DMX512 sur Ethernet
La solution au problème des lignes DMX limitées était assez simple. Il est nécessaire de changer le support de transmission des données en Ethernet, qui a déjà fait ses preuves et est utilisé partout. Grâce à cette solution, il est possible de transmettre plusieurs zones DMX en un seul câble. Pour connecter des appareils avec des connecteurs DMX, des convertisseurs spéciaux sont utilisés, qui extraient les données DMX des paquets et les envoient aux appareils connectés.
Il existe actuellement deux solutions concurrentes pour l'envoi de DMX512 via Ethernet:
- Art-Net;
- sACN.
Considérons chacun d'eux.
Art-Net
Artistic License en 1998 a publié la première version d'Art-Net, un protocole de transmission de données DMX sur IP. Au cœur du protocole se trouvaient des messages diffusés pour éviter aux utilisateurs de configurer le réseau. Art-Net I a été conçu sur des réseaux 10 Mbps, qui ont résisté en moyenne à 10 zones DMX, et la limite effective était de 40 Mbps. Cependant, avec l'adoption généralisée des LED RVB, le nombre de canaux a augmenté et l'approche des messages de diffusion a exercé une forte pression sur les réseaux.
Afin de résoudre ce problème d'une manière ou d'une autre, la version suivante a été publiée en 2006 - Art-Net II. Il était également basé sur des messages de diffusion, mais la console a mappé des zones DMX à des appareils spécifiques et a continué à distribuer des adresses. Dans le même temps, le nombre limité de zones DMX est passé à 256. Dans les versions ultérieures, le nombre est passé à 32768.
Art-Net n'est pas devenu une norme officiellement reconnue, mais est toujours utilisé aujourd'hui. La version moderne d'Art-Net IV vous permet de travailler avec des appareils qui ne prennent en charge que le protocole standardisé sACN.
ACN et sACN
Les protocoles Architecture for Control Networks (ACN) et Streaming ACN (sACN) sont un ensemble standardisé de protocoles de 2006 pour contrôler les équipements de divertissement en direct et / ou à grande échelle.
ACN définit une architecture de réseau modulaire qui comprend deux protocoles de réseau, un langage de description de périphérique (DDL) et des profils d'interopérabilité (E1.17 Profiles for Interoperability). La suite de protocoles ACN a été conçue à l'origine pour fonctionner sur UDP / IP, elle fonctionnera donc également sur les réseaux IP, Ethernet et 802.11 (Wi-Fi).
La modularité rend ACN facile à développer. L'une des extensions, ANSI E1.31, également connue sous le nom de Streaming ACN (sACN), est utilisée pour envoyer des données DMX sur des réseaux compatibles ACN. Par rapport à Art-Net, sACN prend en charge jusqu'à 65535 zones DMX.
Conclusion
Les techniques de création de spectacles de lumière ont considérablement évolué depuis leur création. À l'ère analogique, il n'y avait pas de norme unique, mais la compatibilité relative des interfaces atténuait le problème. Avec le passage au numérique, de nombreux protocoles propriétaires incompatibles ont vu le jour, qui ont été remplacés avec succès par le DMX512 standardisé. En ce moment, il y a une transition de DMX vers Ethernet sous la forme de deux protocoles concurrents E1.31 et Art-Net. Qui sera le gagnant - le temps nous le dira.
