LIAISONS NUMÉRIQUES POINT À POINT – ÉPISODE 3
Quittons l’univers du son qui nous occupait dans les épisodes 1 et 2 de cette série sur les liaisons numériques point à point pour nous intéresser à un protocole de commande principalement utilisé pour la lumière, les effets et la machinerie, à savoir le DMX. Les liaisons qu’il requiert sont également numériques et point à point, et nous allons voir qu’il partage avec les protocoles audio bien des similitudes.
L’avènement du DMX, en 1986, marque le début d’une vraie démocratisation des solutions de commandes à distance des luminaires, mais aussi de multiples autres éléments scéniques, comme les machines à fumée ou encore les moteurs de scénographie. Comme le protocole MIDI, le signal DMX a très peu évolué depuis sa création. Tout simplement car il fonctionne parfaitement bien tel qu’il a été conçu. Avec le DMX, une liaison entre le pupitre et le projecteur permet de commander de multiples fonctions, jusqu’à 512 en fait, qui correspondent au nombre de canaux du signal, d’où l’expression de DMX512.Le signal DMX est constitué de mots numériques de 8 bits, ce qui exprime 256 valeurs possibles, 256 crans de variation de l’intensité lumineuse d’un dimmer, par exemple. Le tableau des canaux DMX fourni avec chaque appareil donne la liste des paramètres qu’il est possible de commander.
Nous n’entrerons pas plus dans le détail à propos de l’utilisation du DMX. Il est grand temps de nous focaliser sur l’aspect électrique de la liaison DMX.
TRANSMISSION DES DONNÉES DMX
Le signal DMX est numérique. Une succession de bits de valeur 0 ou 1 constitue les mots numériques donnant les valeurs DMX à communiquer aux appareils connectés. Electriquement, les bits à 0 et à 1 se différencient par la polarité d’impulsions générées à +5 ou -5 V dans la liaison, qui est symétrique. Une liaison symétrique est constituée de deux conducteurs plus une masse. Les deux conducteurs sont nommés data+ et data-. Suivant le sens de la différence de potentiel constatée entre ces deux conducteurs, le récepteur interprétera chaque impulsion comme signifiant 0 ou 1. Ainsi, une impulsion de +5 V sur data+ et -5 V sur data- signifiera un bit à 1, l’inverse un bit à 0.
TOLÉRANCE ET ROBUSTESSE
Les tensions de +/-5 V sont celles définies dans la norme. La tolérance dans la sensibilité d’interprétation est importante. Un récepteur DMX pourra reconnaître une impulsion d’une tension très faible, jusqu’à 200 mV. Une valeur 25 fois inférieure à celle de 5 V. Cette latitude permet une excellente robustesse de la transmission, y compris en cas de pertes en ligne importantes.
En termes de durée, chaque impulsion doit durer 4 μs pour être détectée convenablement. La tolérance sur cette durée est très réduite, +/-0,08 μs ! Au-delà de ces limites, l’impulsion n’est plus identifiée et des erreurs de codage sont générées. Cette durée d’impulsion nous permet de déduire la vitesse de transmission des liaisons DMX, également appelée taux de transfert. Ce débit s’élève à 250 kbps (kilobits par seconde).
QUEL CÂBLE POUR LE DMX ?
La norme EIA-485-A définit les caractéristiques de chaque élément de la chaîne de transmission du signal DMX, à savoir l’émetteur, la liaison et le récepteur. Les câbles doivent respecter la norme RS-485, que l’on connaît pour son utilisation dans diverses solutions de transmission filaires de données.
La RS-485 prévoit une liaison par paire cuivre torsadée avec un double blindage relié à la masse pour protéger les signaux des perturbations électromagnétiques qui l’environnent. L’enroulement torsadé hélicoïdal des conducteurs limite les interférences entre les signaux qui y circulent. Les tensions admises dans une liaison RS-485 vont de -7 V à +12 V, ce qui convient à nos besoins de +/-5 V. L’impédance caractéristique de la liaison est fixée à 120 Ω, ce qui est proche de celle des conducteurs destinés aux signaux audio numériques AES3, ciblée à 110 Ω.La norme préconise aussi pour le câble une capacitance inférieure à 65 pF/m entre les deux conducteurs de données et 115 pF/m entre chaque conducteur et la masse. Ces valeurs cibles sont faibles pour éviter les effets de filtrage du signal, qui déformerait les fronts des impulsions au risque de les rendre ininterprétables par le récepteur.
Concernant la longueur possible pour un câble DMX, la norme ne précise rien à ce sujet. Mais le respect des valeurs d’impé-dance caractéristique et de capacitance permettent d’obtenir les meilleurs résultats, à savoir des liaisons atteignant parfois 300 mètres dans des environnements électromagnétiques calmes.
UN COMPORTEMENT HAUTE FRÉQUENCE
Nous ne pouvons que constater que la caractérisation du câble DMX est assez éloignée de celle des liaisons analogiques.
Nous avons vu que le débit d’une liaison DMX pouvait atteindre 250 kbps. Cela implique des fréquences du signal transmis bien supérieures à celles de l’audio analogique. Pourquoi parler d’audio analogique dans un article sur le DMX ? Nous allons y venir.
Transmettant des hautes fréquences, les liaisons DMX ont des comportements comparables à ceux de leurs homologues audio AES3. Elles s’assimilent aux réactions des câbles destinés à la HF, qui relient les antennes aux émetteurs et récepteurs, par exemple. On ne parle alors plus d’impédance, un terme réservé à l’univers des basses fréquences, mais d’impédance caractéristique. Et on doit se prémunir contre les phénomènes de réflexion des signaux en bout de câble. C’est le rôle des bouchons de fin de ligne, équipés d’une résistance d’une valeur égale à celle de l’impédance caractéristique du câble, reliant les deux conducteurs.
