給燈光控制臺選擇合適的以太網協議選項

理查德·卡德納

【摘? ?要】 本文簡要闡述演藝燈光網絡化控制中的廣播、單播、組播的工作原理，存在的問題及其解決方案。

【關鍵詞】 網絡協議;Art-Net;sACN;DMX;廣播;單播;組播

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.10.003

Choosing the Right Ethernet-based Protocol Settings for Your Lighting Console

Original / [USA]Richard Cadena? ?Translate / SHI Duan1

（1. Shanghai Theatre Academy， Shanghai 200040， China）

【Abstract】This paper briefly illustrates the operational principle， existing problem and its solution of broadcast， unicast， multicast for the networked control of entertainment lighting.

【Key Words】network protocol; Art-Net; sACN; DMX; broadcast; unicast; multicast

對于有了一定年紀的人們，當聽到“廣播”這個術語時，很有可能會在腦海中描繪出這樣一幅畫面：電視或無線電信號從一座高高聳立的塔上發射出來，穿越天空。因此，有人想知道為什么有些燈光控制臺會提供一個選項用來廣播Art-Net，這是可以理解的。但它可不是人們所想的那樣。

如今，廣播可以穿過以太網，就像可以穿越天空一般。由于當今的燈光控制臺其實就是聯網的計算機，因此它或許正在廣播，即便人們不知道。

1? 廣播還是不廣播

有時，當用戶把燈光控制臺的輸出從DMX512設為Art-Net時，它也許還會提供一個選項，用來選擇廣播（broadcast）數據或不廣播數據。公平起見，還是要提一下，Art-Net的最新版是第4版，它于2016年年底發布。不過有些控制臺依然沒有完全遵照Art-Net 3來執行，它規定：禁止廣播DMX數據（ArtDMX）。然而，人們還是會遇到帶有該選項的控制臺。如果選擇Art-Net的不廣播，那么就是在單播（unicast）。這兩者之間存在著一個很大的差異。

廣播是指把數據發送給網絡上的所有設備。假如Art-Net數據是傳統郵件，那么廣播就好比是大宗郵件（如廣告）傳單，它們會被投遞到每家每戶。如果大家曾經見過郵遞員拖著大宗郵件的大包，就知道那里有許多郵件。

而另一方面，單播是指把數據按地址發送給某一臺特定的設備。它就像傳統郵件，上面有用戶的住址，會被投遞到家里。這需要有人找到用戶的住址，把它印在標簽上，再貼到信封上，然后將其投遞出去。與大宗郵件相比，這種方式可以大大減少郵件量，郵遞員對此非常滿意。

就燈光控制臺來說，廣播可以在不知道網絡上任何一臺設備的IP地址的情況下來發送，但是，由于單播采用IP地址把數據發送給某一臺設備，因此，只要這臺燈具需要Art-Net數據，控制臺就必須知道其IP地址。如果選擇單播，那么可能要收集那條信息，把它輸入到控制臺中。不過，Art-Net 3提供了一種操作方式，如果控制臺研發人員利用了這種方式，該操作可在后臺自動完成。有些控制臺（如Zero-88和Green Hippo）就是這么做的，而有些控制臺沒有這么做。

有些燈光控制臺可以讓用戶在廣播和不廣播Art-Net數據之間進行選擇（圖1）。如果不廣播，那么就是在單播，這意味著，只要網絡上有一臺Art-Net接收器，控制臺就需要其IP地址。

2? 他們把IP地址放到了哪里？

如果用戶的任務是手動輸入IP地址，那么要在燈具上找到它們，這或許具有一定的挑戰性，根據制造商所采用的菜單結構和術語而難易不等。有些燈具會在菜單中多次提及這個IP地址，其含義可能會令人費解。而且，要把一個一個IP地址輸入到控制臺中，也要花上一段時間。

就燈光網絡來說，如果在網絡上發送一個廣播數據包，并且網絡中帶有一臺或多臺網絡交換機，那么交換機要先看一下目標IP地址，再決定如何處理它。既然它是一個廣播數據包，那么交換機就把相同的數據發送給交換機上的每一個端口。如果交換機帶有10個輸出端口，那么就是把這個數據乘以10。事實上，這臺交換機做了一臺集線器所做的事。

大約25年前，在早期的計算機網絡中，集線器一度頗受歡迎。但是，由于它們增加了網絡流量，這可能會引發網絡阻塞，所以逐漸退出了。這就是為什么在網絡中會把網絡交換機作為分配數據的首選方式，這是其中一個原因。

在燈光網絡中，傳統上采用網絡交換機來分配控制信號，并將其發送給舞臺各個區域。網關（有時被稱為節點）也成為了燈光網絡的一個重要組成部分。它們是協議轉換器，在傳統上，數據使用方（通常把它們稱為燈具）需要有DMX512信號輸入才能運行。典型的燈光控制信號流從控制臺發出，先到交換機，再到網關（節點），然后到燈具。但是，什么才算是“典型的”，其定義正在發生改變，因而，人們所采用的數據分配方式也隨之成為了一個熱點話題。

3? “一個”地址意味著什么？

某一款燈光控制臺的用戶手冊上這樣寫道：如果采用Art-Net并且啟用了廣播，那么它會把所有數據發送給所有節點;如果采用單播，那么“只要有一個Art-Net節點，就必須輸入一個IP地址，以把Art-Net信息發送給這個Art-Net節點。”

“一個”IP地址，從雙引號中的這兩個字可以看出：控制臺把Art-Net數據發送給一個節點，那個節點把數據從Art-Net轉換成DMX，再將其發送給燈具，這種運行方式的使用量正在迅速下降（譯者注：目前在中國，這種運行方式正得到廣泛使用），用戶手冊中的這句說明正是基于這種現狀。如今，許多燈具都能直接接收Art-Net，也就是說，它們自帶一個內置節點，或者說得再具體一點，許多燈具都自帶一個內置的網絡交換機或網關。它的意思是，現在不只是要在控制臺中輸入一兩個IP地址，或許要輸入幾十個甚至幾百個，根據演出規模而定。這又何苦來著？為什么不讓控制臺處于廣播模式呢？

正如前文所言，廣播會產生大量的網絡流量。原有的運行方式是：把Art-Net發送給一個或多個網關，再把它轉換成DMX，然后把這個數據發送給所有燈具。這就好比有一個中央郵局，所有郵件都在那里被發送、分類和投遞。如果數據量不大的話，那么廣播不存在任何問題，但是在這種新的運行方式下，燈具可以直接接收Art-Net，無需經過網關，這可就是另外一回事了。

控制臺直接把數據發送給一臺燈具，這就像摒棄了郵局集中接收的這種方式，把一卡車郵件卸載到位于街角處的房屋。然后，由該街角屋住戶對一包包郵件進行分類，找到寄給他們家的信件，閱讀信件，再將其傳遞給小區里的下一戶人家，然后再做同樣的事，如此進行下去。當有許多郵件（就像一整輛卡車的容量）要被投遞給某一戶人家時，運行效果很不錯。從燈光角度來看，一個“卡車容量”就好比是每一臺燈具所在的一整條DMX數據鏈。

4? sACN和Art-Net 4的數據分配方式

sACN既不采用廣播也不采用單播（譯者注：在有些燈光控制臺上，可將sACN設為單播），而是采用組播（multicast）。組播是指網絡中的每一臺設備都訂閱一組特定的消息。試想一下，雖然要把一堆信件寄往許多不同的地方，但是帶有地址的信封出現在了住戶的家門口。在把它們寄出去之前，所要做的事就是把信件放進信封里。組播就是這個意思。它采用互聯網組管理協議（Internet Group Management Protocol，IGMP），設備可以訂閱它們自己感興趣的消息。就燈光來說，一臺燈具可以訂閱一條DMX數據鏈，接收由控制臺發出的標有那條數據鏈的所有DMX數據包。在這種方式下，數據只是前往與訂閱方相連的那些端口，與廣播和單播相比，大大降低了網絡流量，并且不必在控制臺中手動輸入任何一個IP地址。

就這方面來看，sACN要比Art-Net的設置速度更快、更易使用。不足之處是：sACN不支持RDM，而且有些網絡交換機不能與IGMP很好地協同工作，也就是說，其實它們是把組播轉換成了廣播。必須做些試驗才能弄清楚哪些交換機起作用，哪些不起作用。

如果想使用一個支持RDM的以太網協議，那么可以隨時使用Art-Net。但是，如果面對一個大型系統，關心的是網絡流量，又該怎么辦呢？

這就是為什么Art-Net 4得到研發的一個原因。它結合了sACN和Art-Net的用法，讓用戶獲取這兩者的優勢。只要設備制造商把它融入到其設備中，用戶就能使用組播、IGMP和RDM，它們之間無縫銜接。在那之前，用戶或許還是需要自己把一長串IP地址輸入到控制臺中。