輝くクリスマスツリー！パンクレイブから現在までの照明制御システムの歴史

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すぐに新年。私たちは皆、クリスマスの木の色とりどりの花輪と街の通りのさまざまな照明設備を賞賛します。ライトショーの中心にあるテクノロジーを見つける時が来ました。



今日まで、ライトショーの作成には、大規模な施設や高価な産業機器は必要ありません。マイクロコンピューターとLEDストリップがあれば十分です。ただし、これが常に当てはまるとは限りませんでした。この記事では、ライトショーを作成するためのシステムの開始から現在までの進化の簡単な歴史をお伝えします。

軽快な音楽の起源

光と音を組み合わせるという最初の考えは、電子機器が登場するずっと前に生まれました。 20世紀の光学ハープシコード、カラーオルガン、光、音楽作品-これはショーのために光を「飼いならす」試みの完全なリストではありません。



光と音楽を生み出した最初の電子楽器の1つは、1916年に作成されたアーティストVladimir Baranovのオプトフォニックピアノ（オプトフォン）と見なすことができます。



バラノフのオプトフォニックピアノは音を生成し、壁、天井、映画のスクリーンなどの平らな面に画像を投影しました。楽器の中には、バラノフが描いたディスク、フィルター、リフレクター、レンズのセットがあります。それらの組み合わせにより、サウンドジェネレーターに接続されたフォトセルによって読み取られる光が作成されました。その結果、回転するディスクの万華鏡のようなショーによって補完された、一定の音の流れが生まれました。



1970年代まで、軽音楽への関心は主に科学者や芸術家によって示されていました。

アナログ時代

ウラジミール・バラノフによるオプトフォン。ソース。



1970年代には、軽快な音楽が若者のサブカルチャー、特にロックカルチャーで人気を博しました。ピンクフロイドなどのバンドの成功した経験、ラジオエレクトロニクスの開発、コンポーネントのコストの低下により、ライトミュージックへの関心が急上昇しました。その時に受け入れられるお金で、ディスコのための原始的な「ホーム」ライトミュージックを手に入れることができました。



ほとんどの場合、このような軽い音楽は、特定のアルゴリズムを実装し、対応する照明効果を示す光力学デバイスの形で提示されましたが、音楽と直接同期していません。



音と同期する軽い音楽は、2つのグループに分けられます。

• 自動照明および音楽デバイス（ASMU）;
• プログラム可能な同期オートマトン（PSA）。

ほとんどの場合、自動照明および音楽デバイスは、周波数範囲を個別の周波数チャネルにフィルタリングするという原則に基づいており、対応する照明設備に供給されます。「クラシック」な周波数と色のマッチングは、可視スペクトルの色の順序に対する周波数応答の線形比較です。

• 赤-低周波数（最大200 Hzの範囲）;
• 黄色-中低周波数（200〜800 Hzの範囲）;
• 緑-中周波数（800〜3500 Hz）;
• 青-高周波（3500 Hz以上）。

ASMUでは、主要な「エンジン」は音声信号であり、プログラム可能な同期自動マシンでは、ライトエンジニアの想像力とプロ意識です。簡単に言えば、PSAでは、人は光と音楽の同期に責任があります。



当初、ステージ照明では、照明を制御する多数の手動電位差計を備えたパネルがコントロールパネル（コンソール）として使用されていました。電気は「コンソール」から大きな電源ケーブルを介して光源に供給されました。このようなシステムは面倒で、管理が簡単ではありませんでした。



プロセスを簡素化するための最初のステップは、モーターを電位差計に接続することでした。この配置では、エンジニアがモー​​ターを制御し、モーターが電位差計を制御します。かさばるパネルはステージの下に隠すことができ、コンパクトなエンジンコントロールパネルは照明技術者の手に委ねることができます。ただし、モーターの速度には制限があるため、システムに悪影響を及ぼします。



調光器付きラック。ソース



すぐに、調光器が登場しました -リモートコントロールからの信号で、照明デバイスの電圧を変更し、それによって明るさを調整するデバイス。アナログ時代には、リモートと調光器の間の通信を管理する単一の標準はありませんでした。制御には低電圧直流が使用され、最も広く使用されているアナログインターフェースは0〜10ボルトでした。



ソビエトライトコンソールSUTO。



アナログインターフェースソースには多くの問題がありました。まず、低電圧とチャネルごとに1本のワイヤを使用すると、回路に誘導が発生しました。次に、デバイスの数が増えると、システムの保守とトラブルシューティングが難しくなりました。さまざまなメーカーの機器を使用するには、さまざまなインターフェイスの機器と一致させるために追加のアダプターとアンプが必要でした。



コンピューターの出現により、メーカーはコントロールパネルにデジタルコンテンツを追加し始めました。

DMX512

デジタルへの移行は、互いに互換性のない多くの独自のプロトコルの作成に関連しています。機器のセット全体が1つのメーカーのものでなければならないため、この状況はエンドユーザーには適していませんでした。このような状況では、共通の標準の必要性は明らかです。



米国劇場技術研究所（USITT）は、1986年に、コントロールパネルとエンドデバイスの通信を統合するように設計されたDMX512標準を開発し ました。



DMX512XLRコネクタ付きのケーブル。ソース



DMX512は、RS-485としてよく知られている産業用EIA / TIA-485インターフェースに基づいています。データは差動信号として送信されるため、回路へのノイズの影響が大幅に軽減されます。この規格では、5本の導体を備えたケーブルの使用が規定されています。

• 画面;
• 負の信号線;
• 正の信号線;
• 負の予備ワイヤー;
• 正のスタンバイワイヤ。

ただし、1986年および1990年の規格の改訂では、スペアペアの目的が指定されていないため、スペアペアを破棄して、マイクケーブルなどの3線式ワイヤを使用することは許容されます。ただし、マイクへのファントム電源（+48 V）は、DMX互換機器に損傷を与える可能性があり、コンソールからのDMX信号はマイクに損傷を与える可能性があります。したがって、この規格ではXLR-5コネクタの使用が規定されています。



1本のDMX512ラインは512チャンネルに対応します。つまり、1本のDMX512ワイヤーは、0〜10Vアナログインターフェースの512ワイヤーに相当します。

ステージ設備は主にマルチチャンネルです。1つのチャネルが1つのハードウェアパラメータを制御します。したがって、単純なRGBスポットライトは3チャンネルになり、各チャンネルが対応するコンポーネントの明るさを決定します。

DMX512はデイジーチェーン接続をサポートします。したがって、1つのラインは、最初のデバイスの入力に接続されているコントロールパネルから出て、2番目のデバイスは最初のデバイスの出力ポートに接続されます。ただし、この方法には制限があります。まず、チャネルの「消費」の合計は512チャネルを超えてはなりません。次に、32台を超えるデバイスを回線に接続することはできません。最後のデバイスに内部終端がない場合は、必ずターミネータで終了する必要があります。



光アイソレータDMX512。ソース



DMX512は、強力なデバイスを制御するために低電圧、低電力の接続を使用していることに注意してください。調光器の高電圧破壊がDMXラインに伝わり、コンソールが損傷する可能性があります。このような状況を防ぐために、光学アイソレータが開発されました。このデバイスは、電気DMX信号を光に変換し、すぐに光信号を電気に戻します。したがって、「穏やかな」コントロールパネルはエンドデバイスから電気的に絶縁されています。



コンソールには、いくつかのDMXポートがあります。 DMXユニバースとも呼ばれる各DMXポートは、最大512チャネルを提供します。各チャネルは、正確に1バイトのデータ、つまり0〜255の数値を送信します。最大長が23ミリ秒のDMXフレームを送信します。これにより、更新レートが1秒あたり44回に制限されます。



DMX512規格は1990年以降変更されていません。しかし、1998年に、エンターテインメントサービスアンドテクノロジーアソシエーション（ESTA）は、ANSIになることを目標に規格の改訂を開始しました。 2004年にDMX512はDMX512-Aとして標準化され、2008年に再度改訂されました。この記事の執筆時点での最新バージョンは「ANSIE1.11-2008、USITTDMX512-A」です。



技術の発展に伴い、512チャンネル以上のデバイスが登場し始めました。この問題にエレガントに対処する新しい標準を開発する必要が生じました。

DMX512 over Ethernet

限られたDMXラインの問題の解決策は非常に簡単でした。データ伝送媒体を、すでに実証済みでどこでも使用されているイーサネットに変更する必要があります。このソリューションのおかげで、1本のケーブルで複数のDMXエリアを送信することが可能です。デバイスをDMXコネクタに接続するには、パケットからDMXデータを抽出し、接続されたデバイスに送信する特別なコンバータを使用します。



現在、イーサネット経由でDMX512を送信するための2つの競合するソリューションがあります。

• アートネット;
• sACN。

それぞれについて考えてみましょう。

アートネット

1998年のArtisticLicenseは、Art-Netの最初のバージョンをリリースしました。これは、IPを介してDMXデータを送信するためのプロトコルです。プロトコルの中心は、ネットワーク構成からユーザーを解放するためのブロードキャストメッセージでした。 Art-Net Iは、平均10のDMXエリアに耐えることができる10 Mbpsネットワーク上で設計されており、有効な制限は40Mbpsでした。しかし、RGB LEDの普及に伴い、チャンネル数が増加し、ブロードキャストメッセージアプローチはネットワークに大きな負担をかけていました。



この問題をなんとかして修正するために、2006年に次のバージョンであるArt-NetIIがリリースされました。ブロードキャストメッセージもコアでしたが、コンソールはDMXエリアを特定のデバイスにマッピングし、ブロードキャストに対応しました。同時に、DMXエリアの制限数は256に拡大しました。その後のリリースでは、その数は32768に増えました。Art



-Netは公式に認められた標準にはなりませんでしたが、現在でも使用されています。Art-Net IVの最新バージョンでは、標準化されたsACNプロトコルのみをサポートするデバイスを操作できます。

ACNとsACN

Architecture for Control Networks（ACN）およびStreaming ACN（sACN）プロトコルは、ライブパフォーマンスおよび/または大規模でエンターテインメント機器を制御するための2006年に標準化されたプロトコルのセットです。



ACNは、2つのネットワークプロトコル、デバイス記述言語（DDL）と相互運用性のプロファイル（相互運用性のE1.17プロファイル）を含むモジュラーネットワークアーキテクチャを定義します。 ACNプロトコルスイートは元々UDP / IPで機能するように設計されていたため、IP、イーサネット、802.11（Wi-Fi）ネットワークでも機能します。



モジュール性により、ACNを簡単に拡張できます。拡張機能の1つであるANSIE1.31は、ストリーミングACN（sACN）とも呼ばれ、ACN準拠のネットワークを介してDMXデータを送信するために使用されます。Art-Netと比較して、sACNは最大65535のDMX領域をサポートします。

結論

ライトショーを作成するための技術は、その開始以来大幅に進化してきました。アナログ時代には、単一の標準はありませんでしたが、相対的なインターフェイスの互換性によって問題が軽減されました。デジタルへの移行に伴い、互換性のない独自のプロトコルが数多く登場し、標準化されたDMX512に取って代わられました。現在、DMXからイーサネットへの移行が2つの競合するプロトコルE1.31とArt-Netの形で行われています。誰が勝者になるか-時間がわかります。