ArtNet Protocol Explained: Features, Limitations, and Network ImpactProtocollo ArtNet Spiegato: Caratteristiche, Limitazioni e Impatto sulla Rete

Il protocollo DMX512 – Digital Multiplex 512 – è stato creato nel 1986. Essendo un protocollo più vecchio, presenta diverse limitazioni. Una singola linea DMX512 supporta un massimo di 32 dispositivi e, con ogni nodo aggiuntivo, il segnale si indebolisce. La lunghezza massima del cavo DMX512 è di 300 metri. La natura unidirezionale del protocollo limita le capacità di controllo, diagnostica e monitoraggio. Inoltre, i segnali DMX512 sono suscettibili a interferenze elettromagnetiche, e la velocità di trasmissione dei dati è di 250 kbps, insufficiente per i moderni sistemi di illuminazione.

Il DMX512 è inadeguato per installazioni di illuminazione che richiedono il controllo di dispositivi LED intelligenti ad alta capacità con numerosi parametri ed effetti dinamici. Molte funzioni richiedono un gran numero di canali DMX poiché ogni singola funzione utilizza un canale separato. Anche se non tutte le capacità degli apparecchi sono utilizzate in uno spettacolo particolare, liberando canali, il DMX512 rimane limitato per creare performance di illuminazione impressionanti e su larga scala.

Ethernet è un gruppo di tecnologie standardizzato utilizzato per costruire reti locali e metropolitane, trasmettendo dati tra i dispositivi in pacchetti attraverso cavi.

L'uso di Ethernet nell'illuminazione scenica professionale apre nuove possibilità, superando di gran lunga le capacità del tradizionale DMX512. I principali vantaggi includono:

1. Alta larghezza di banda – Ethernet trasmette dati 40–400 volte più velocemente del DMX512.
2. Disponibilità e convenienza economica – Ethernet consente l'integrazione di una vasta gamma di hardware informatico economico, come switch e dispositivi wireless, nei sistemi di illuminazione.
3. Facilità di cablaggio – Ethernet utilizza cavi economici e facili da installare, semplificando l'installazione e la certificazione dei sistemi di cablaggio dell'illuminazione.
4. Integrazione con l'infrastruttura esistente – Molti luoghi che richiedono reti di dispositivi hanno già installato Ethernet, semplificando la progettazione del progetto.
5. Affidabilità – La topologia a "stella" di Ethernet offre una maggiore resilienza del sistema rispetto alla topologia di bus multipunto DMX512. La topologia a bus è altamente vulnerabile: i guasti possono paralizzare l'intera rete, la risoluzione dei problemi è complessa e l'aggiunta di nuovi dispositivi riduce le prestazioni complessive. La topologia a "stella" elimina questi svantaggi.

La transizione ai protocolli di rete è guidata dalla necessità di un controllo dell'illuminazione più flessibile e scalabile. Questi protocolli sono resistenti alle interferenze e offrono trasmissioni ad alta velocità.

Art-Net è un protocollo rilasciato da Artistic License nel 1998 che trasmette dati DMX512 su Ethernet come pacchetti IP.

Art-Net utilizza il User Datagram Protocol (UDP) per la trasmissione in rete. UDP è un protocollo senza connessione, il che significa che non stabilisce una connessione tra il server e i nodi prima della trasmissione dei dati, a differenza del TCP. Sebbene UDP non garantisca la consegna dei dati, minimizza la latenza, un fattore critico per i progettisti di illuminazione.

ArtNet richiede conversione, poiché la maggior parte degli apparecchi di illuminazione funziona su DMX.

Art-Net si è evoluto attraverso diverse versioni, ciascuna aggiungendo nuove funzionalità e migliorando le prestazioni del protocollo.

• Art-Net I: La prima versione, rilasciata nel 1998, utilizzava la trasmissione dati in broadcast. Art-Net I è stato progettato per reti a 10 Mbps, supportando fino a 10 universi DMX, con un limite effettivo di circa 40 universi. L'ascesa dei dispositivi RGB ha portato a un aumento della domanda di canali, mentre i pacchetti di dati non indirizzabili causavano il sovraccarico della rete e l'instabilità.
• Art-Net II: La seconda versione, rilasciata nel 2006, ha cambiato alla trasmissione dati unicast. Inizialmente, una console Art-Net II trasmette dati come Art-Net I. Tuttavia, in seguito invia query per determinare quali nodi utilizzano specifici universi DMX e passa alla trasmissione unicast. Art-Net II ha ridotto significativamente il carico sulla rete, consentendo la scalabilità basata sulla larghezza di banda della rete. Il suo limite effettivo è di 256 universi DMX.
• Art-Net III: La terza versione, introdotta nel 2011, ha ampliato notevolmente lo spazio indirizzabile, supportando fino a 32.768 universi DMX. Ha aggiunto anche una funzionalità di binding, consentendo di assegnare universi DMX a dispositivi specifici.
• Art-Net IV: La quarta versione, lanciata nel 2016, ha affrontato i problemi di multi-indirizzamento introducendo un nuovo metodo per l'operazione del gateway. Questo approccio permette a un gateway con routing integrato di supportare oltre 1.000 porte DMX con un singolo indirizzo IP, assegnando a ciascuna porta DMX un universo completamente indipendente. Queste capacità sono ottenute aggiungendo campi dati extra all'interno dei pacchetti Art-Net per identificare ciascuna porta DMX.

Art-Net IV è compatibile all'indietro con le versioni precedenti.

Art-Net offre una serie di vantaggi rispetto a DMX512, che sono particolarmente preziosi nell'illuminazione scenica professionale. Una delle sue principali forze è la capacità. Art-Net consente la trasmissione di grandi quantità di dati su una singola linea fisica. Ogni nodo supporta fino a 1024 canali DMX, corrispondenti a due universi per indirizzo IP. Ogni 16 universi sono raggruppati in una sottorete, 16 sottoreti formano una rete, e il numero massimo di reti è 128. Teoricamente, il sistema può supportare fino a 32.768 nodi con 512 canali DMX ciascuno. In pratica, il numero di universi trasmessi è limitato dalla larghezza di banda della rete. Nel frattempo, la larghezza di banda di Ethernet continua a crescere – non solo è disponibile Fast Ethernet (100 Mbps), ma è anche in uso Gigabit Ethernet, con velocità che variano da 1 a 100 Gbps a seconda del cablaggio, delle schede di rete e dei router impiegati.

L'interruttore remoto degli ingressi e uscite DMX512, insieme al supporto per lo standard RDM, consente il controllo remoto dei dispositivi sulla rete e automatizza il processo di assegnazione degli indirizzi.

Art-Net fornisce anche la possibilità di fondere i dati DMX512 nei formati di priorità più alta o di valore più alto, facilitando la fusione dei dati e semplificando il controllo dell'illuminazione in progetti complessi. 

Inoltre, Art-Net è un protocollo gratuito supportato da una vasta gamma di produttori, incluso Sundrax.

La lunghezza massima di un cavo Ethernet è di circa 100 metri, rispetto ai 300 metri per DMX512. Vale anche la pena notare che una topologia Ethernet basata su una configurazione a “stella” richiede una maggiore quantità di cablaggio a coppie intrecciate. Tuttavia, il costo relativamente basso degli switch Ethernet e i numerosi vantaggi delle reti locali, come delineato sopra, compensano questi inconvenienti. 

Art-Net e sACN

Art-Net 4 offre flessibilità nella gestione delle fonti di dati, consentendo la combinazione di protocolli – in pratica, utilizzando Art-Net per il monitoraggio e la configurazione remota mentre si impiega contemporaneamente sACN per la trasmissione di comandi in tempo reale ai dispositivi di illuminazione. 

Alcune installazioni e specifiche richiedono l'uso di sACN, che è uno standard approvato da ANSI E1.31. sACN supera ArtNet in scalabilità, supportando fino a 65.535 universi DMX rispetto ai 32.768 di ArtNet. Tuttavia, a differenza di Art-Net, sACN non supporta RDM, il che può causare qualche inconveniente. 

Art-Net supporta il protocollo di gestione remota dei dispositivi – RDM. RDM è un'estensione del protocollo DMX che consente al controller di richiedere informazioni ai nodi riguardo al loro stato e configurazione. Spesso, le apparecchiature compatibili con Art-Net e DMX includono un'opzione per rispondere a tali richieste. 

Il protocollo RDM trasmette i suoi dati insieme ai comandi di illuminazione DMX – DMX viene inviato con un codice di inizio di 0x00, mentre RDM utilizza 0xCC. Quando un apparecchio di illuminazione riceve il codice di inizio 0xCC, riconosce il pacchetto come RDM e inizia a elaborarlo. Nel frattempo, i dispositivi più vecchi che non supportano RDM semplicemente ignorano i pacchetti con un codice di inizio 0xCC senza tentare di leggerli. 

Alcuni apparecchi di illuminazione che non supportano il protocollo RDM possono malfunzionare quando ricevono comandi RDM. Dispositivi di controllo illuminotecnico professionali, come i divisori (vedi splitters), sono dotati di filtri RDM incorporati che consentono di disabilitare selettivamente RDM. 

Lo scambio di dati tramite il protocollo RDM è diviso in tre tipi: 

• Scoperta: per rilevare i dispositivi RDM collegati alla rete DMX. Il controller invia una richiesta di broadcast, e i dispositivi RDM, al suo ricevimento, rispondono identificandosi e indicando le loro capacità. 
• Unicast: per interagire con un dispositivo RDM specifico. Il controller invia una richiesta a un dispositivo specifico utilizzando il suo identificativo univoco (UID), permettendogli di ottenere informazioni sullo stato del dispositivo, configurare le sue impostazioni e gestire le sue funzioni. 
• Broadcast: per inviare comandi o richieste a tutti i dispositivi RDM collegati alla rete. Il controller invia un messaggio di broadcast, che viene ricevuto da tutti i dispositivi RDM. Questo tipo di comunicazione può essere utilizzato per aggiornamenti firmware, impostazione di parametri uniformi per un gruppo di apparecchi, o invio di comandi che devono essere eseguiti da tutti i destinatari. La trasmissione in broadcast non richiede risposte dai dispositivi, eccetto durante il processo di scoperta. 

RDM è indispensabile in luoghi e contesti dove l'accesso alle apparecchiature installate è difficile – ad esempio, quando l'apparecchiatura è montata su tralicci e in sistemi di rigging. Il protocollo consente di sfruttare appieno le moderne apparecchiature di illuminazione e aiuta ad evitare problemi legati alla mancanza di feedback dei dispositivi

Art-Net vanta ampie capacità di trasmissione dati, inclusi i trasferimenti di file. La comunicazione avviene tramite UDP, dove ogni formato di pacchetto definisce un campo dati all'interno del pacchetto UDP incapsulato. I formati di pacchetto sono descritti in modo simile alle strutture del linguaggio C, con elementi di dati rappresentati dai tipi INT8, INT16 o INT32 a seconda del numero di bit. I pacchetti Art-Net non includono byte di riempimento nascosti, ad eccezione del possibile arrotondamento a un multiplo di 2 o 4 byte alla fine del pacchetto. Eventuali byte extra alla fine di un pacchetto ricevuto correttamente vengono ignorati. 

Il formato dati Art-Net include diversi tipi di pacchetti:

• ArtCommand: per inviare comandi in stile property-set, sia unicast che broadcast; 
• ArtNzs: per trasmettere dati DMX512 con codici di inizio non zero (diversi dall'RDM), con un formato identico per la trasmissione da nodo a controller, da nodo a nodo e da controller a nodo; 
• ArtDmx: per trasmettere dati DMX, contenenti informazioni sui livelli di luminosità per 512 canali DMX; 
• ArtPoll: per scoprire dispositivi Art-Net sulla rete, dove il controller invia un pacchetto ArtPoll e i dispositivi Art-Net rispondono con un pacchetto ArtPollReply; 
• ArtAddress: per configurare l'indirizzamento dei dispositivi Art-Net; 
• ArtTimeCode: per sincronizzare l'illuminazione con altri elementi scenici, come video e audio.

Quando si costruisce una rete per il controllo dell'illuminazione, gli indirizzi vengono configurati tramite una console di illuminazione o un computer che esegue software appropriato. Ogni apparecchio di illuminazione, che ha il proprio indirizzo univoco per l'identificazione nella rete, funge da nodo che riceve comandi. La console di illuminazione o il computer con software di controllo dell'illuminazione agisce come server, responsabile dell'invio dei comandi ai nodi. Questi comandi regolano inclinazione, pan, velocità, colori, dimmer, fuoco, zoom e altre funzioni degli apparecchi di illuminazione 

Il protocollo Art-Net supporta sia indirizzi IP dinamici gestiti da DHCP sia indirizzi statici. Per impostazione predefinita, i dispositivi Art-Net sono configurati in fabbrica per utilizzare indirizzi IP Class A, che consente loro di interagire direttamente senza la necessità di un server DHCP 

I dispositivi Art-Net comunicano tra loro tramite nodi, che possono assumere la forma di convertitori Art-Net a DMX512 fisico, apparecchi di illuminazione o apparecchiature con interfacce Art-Net integrate. I nodi possono ricevere dati dal server e il server può inviare pacchetti a tutti o a singoli nodi Art-Net. I nodi possono essere "associati" a una fonte di segnale specifica, mentre un computer o una console può essere impostato per ignorare determinati nodi. Un modo semplice per implementare il protocollo è tramite trasmissione broadcast, similmente a come una stazione radio trasmette un segnale che qualsiasi ascoltatore può scegliere di ricevere 

Dispositivi professionali per indirizzare, filtrare e instradare i dati consentono la creazione di configurazioni di rete Art-Net complesse per un controllo dell'illuminazione preciso anche in installazioni di grandi dimensioni

Trasmissione broadcast – un metodo in cui uno o più mittenti trasmettono informazioni a tutti i “partecipanti” di una rete – è particolarmente utile per i pacchetti di rete di servizio che tutti i dispositivi devono ricevere. Tuttavia, quando la maggior parte dei dispositivi non richiede queste informazioni, il broadcast diventa inefficiente 

La trasmissione broadcast presenta i seguenti svantaggi: 

• Sovraccarico della rete: ogni dispositivo elabora ogni pacchetto, il che può portare a un sovraccarico in condizioni di traffico elevato 
• Perdita di dati: un eccesso di pacchetti broadcast può causare prestazioni di rete instabili 
• Vulnerabilità: la rete diventa suscettibile ad attacchi, in cui un intruso può sovraccaricarla con pacchetti broadcast 

Art-Net utilizza la trasmissione broadcast, risultando in una distribuzione costante di pacchetti. Di conseguenza, Art-Net può causare il sovraccarico degli switch quando elaborano un gran numero di flussi 

Questo problema si verifica perché DMX è trasmesso in frammenti indirizzati a nodi specifici. Consideriamo uno scenario in cui uno switch è collegato a un computer che genera un flusso di dati e ha cinque porte switch. A causa della trasmissione broadcast, questo flusso di dati è distribuito a tutte le porte dello switch 

Non tutti gli switch possono gestire correttamente tale traffico. Dispositivi ad alte prestazioni, come quelli di Cisco, tentano di ottimizzare l'elaborazione dei pacchetti broadcast, ma i modelli economici possono sovraccaricarsi e bloccarsi a causa del traffico broadcast 

Anche se gli switch sono progettati per gestire flussi di dati significativi (ad esempio, 10–100 Mbps), un traffico broadcast di appena 1 Mbps può essere critico. Anche gli switch Gigabit possono incontrare difficoltà nel processare tali volumi di dati broadcast 

Se un problema è causato da un guasto hardware, logicamente, dovrebbe manifestarsi localmente o, almeno, in modo più intenso in un segmento specifico della rete. Tuttavia, se una rete che è stata funzionante stabilmente inizia improvvisamente a sperimentare guasti senza alcuna causa apparente, si potrebbe sospettare un'inondazione di broadcast

Per garantire un funzionamento affidabile ed efficiente dei sistemi di illuminazione basati su Art-Net, è necessario considerare le caratteristiche del protocollo e pianificare attentamente l'infrastruttura. Per minimizzare i problemi legati al traffico di broadcast di Art-Net, è consigliato: 

1. Limitare il Numero di Universi. Il problema principale non è il numero di dispositivi, ma piuttosto il numero di universi in uso. Gli switch possono sovraccaricarsi quando gestiscono un gran numero di universi poiché elaborano il traffico di broadcast diversamente dal traffico unicast. Si raccomanda di limitare il numero di universi per porta fisica a 8–10 per prevenire sovraccarichi e di raggruppare le apparecchiature correlate in un singolo universo per ottimizzare il traffico. 
2. Zone l'Illuminazione. La zonizzazione consente un raggruppamento efficace delle apparecchiature. La zonizzazione geografica permette l'adattamento dell'illuminazione a specifiche aree di uno spazio, come palcoscenici, sale, aree interne ed esterne, oltre a zone per effetti speciali. La zonizzazione funzionale divide l'illuminazione per scopo: funzionale versus decorativa, statica versus dinamica, principale versus d'emergenza. La zonizzazione amministrativa assicura il controllo degli accessi e la segregazione delle zone per diversi team tecnici, oltre a designare aree critiche che richiedono protezione avanzata. 
3. Usare Subnet. Dividere la rete Art-Net in subnet ed impiegare un indirizzamento IP strutturato aiuta a limitare la diffusione dei pacchetti di broadcast, riducendo così il carico sugli switch. 
4. Integrare Switch Gestiti con Supporto QoS e VLAN per dare priorità al traffico Art-Net. 
5. Implementare Dispositivi di Monitoraggio della Rete, un Sistema di Allerta per i Guasti, Ridondanza dell'Hardware e Commutazione Automatica ai Canali di Backup.

Come abbiamo esplorato in tutto questo articolo sul protocollo ArtNet, il DMX512 tradizionale presenta notevoli limitazioni per la progettazione dell'illuminazione moderna:

• Massimo 32 dispositivi per linea
• Distanza massima di trasmissione di 200 metri
• Suscettibilità alle interferenze elettromagnetiche
• Velocità di trasferimento dati di 250 kbit/s
• 512 canali limitati per universo—facilmente esauriti dai dispositivi ricchi di funzionalità di oggi

I convertitori Sundrax trasformano ArtNet, sACN e altri protocolli Ethernet in segnali DMX512 che le apparecchiature di illuminazione comprendono, aggiungendo funzionalità che elevano interi sistemi di illuminazione:

Unione Intelligente dei Segnali

Più console di illuminazione possono controllare un singolo set di apparecchi con una priorità precisa attraverso le modalità di unione HTP, LTP, AUTO e PRIORITY, ideale per produzioni complesse che richiedono più operatori.

Operazione Bidirezionale

Tutte le porte possono funzionare come ingressi o uscite, consentendo un'architettura di sistema flessibile in cui i segnali DMX possono viaggiare su reti IP e riconvertirsi ai punti finali per un controllo preciso delle apparecchiature.

Funzionalità di Attivazione di Emergenza

Modelli come GigaJet20 Pro, GigaJet Pro, ArtGate Pro e ArtGate DIN presentano ingressi di attivazione che attivano automaticamente scenari di illuminazione di emergenza pre-programmati, critici per i protocolli di sicurezza del luogo.

• PRO Series: Unità montabili su rack profonde solo 11 cm con profilo 1U
• Solid Series: Alloggiamento in duralluminio impermeabile con grado IP44 per il montaggio su tralicci
• DIN Series: Convertitori da montare su guida, a risparmio di spazio, con morsettiere
• Arma Series: Tolleranza a temperature estreme (-40°C a +70°C) per installazioni all'aperto
• Compact Series: Alloggiamento per scatola di derivazione ultra-portatile
• Board Series: Soluzioni OEM miniaturizzate per integrazioni personalizzate

• Serie PRO: Unità montabili su rack profonde appena 11 cm con profilo 1U
• Serie Solid: Alloggiamento in duralluminio impermeabile con grado di protezione IP44 per montaggio su traliccio
• Serie DIN: Convertitori montati su guida, efficienti in termini di spazio, con morsettiere
• Serie Arma: Tolleranza a temperature estreme (-40°C a +70°C) per installazioni all'aperto
• Serie Compact: Alloggiamento ultra-portatile per scatola di giunzione
• Serie Board: Soluzioni OEM miniaturizzate per integrazione personalizzata