MadLight tutorial en Español

INTRODUCCIÓN

Además de ser una de las herramientas más rápidas y sencillas para realizar video mapping, MadMapper también puede controlar una instalación de iluminación. ¿Pero cómo funciona?

En este tutorial explicaremos la teoría del control de iluminación y, más específicamente las «tiras de Led», con la nueva funcionalidad de MadMapper: MadLight. En primer lugar, haremos un listado de las tecnologías y dispositivos necesarios para ello y, posteriormente, veremos un ejemplo concreto de una instalación con una sola tira de LED. Después profundizaremos viendo más detalles concretos de la instalación «The Cave».

Aunque este tutorial se enfoque en tiras de LED, MadLight puede controlar cualquier dispositivo compatible con DMX512.

Experimenta en casa (bajo tu propia responsabilidad)

** Trabajar con dispositivos eléctricos requiere de ciertos conocimientos básicos para evitar problemas e incluso accidentes que pueden llegar a ser mortales. Aunque lleves a cabo instalaciones sin tener que trabajar con corriente alterna (AC), algunas fuentes de tensión necesitan ser manipuladas por el usuario final. Si no estás seguro de cómo hacerlo, pregunta siempre a alguien que tenga los conocimientos apropiados, preferiblemente un electricista con la certificación correspondiente.**

** Las tensiones necesarios para alimentar LEDs son bajas y aunque no llegan a ser letales, sí que pueden resultar peligrosas. Los cables mal conectados y los cortocircuitos pueden provocar calentamientos del circuito e incluso incendios. Por favor, revisa que las conexiones están correctamente realizadas y consulta con algún especialista si no estás seguro. El autor de este artículo y GarageCUBE no asumen ninguna responsabilidad por el mal uso de esta documentación.**

Descripción Técnica

Antes de comenzar a explicar el conjunto de elementos necesarios para controlar LEDs con MadMaper, necesitamos hacer una pequeña introducción a las tecnologías y dispositivos necesarios:

TIRAS DE LEDS (LED STRIPS)

Las tiras de LED consisten en una cinta flexible de un material sintético (normalmente kapton, o cinta de poliimida) sobre la que se colocan pistas de cobre de la misma manera que en un circuito impreso (PCB). Esta técnica permita la fabricación de bobinas de LEDs presoldadas que permiten la alimentación de cientos de LEDs mediante tan solo dos contactos. La parte inferior de la cinta viene normalmente equipada con una pegatina que permite colocar la cinta en cualquier superficie. Al tratarse de una cinta flexible, pueden adaptarse a una gran variedad de formas.

Aunque inicialmente las tiras de LED se usaban fundamentalmente para iluminación (pueden usarse fácilmente como luz de fondo en lugar de tubos fluorescentes ya que ofrecen un mayor tiempo de vida y consumen menos corriente), se han abaratado lo suficiente como para usarse con otras finalidades, desde la decoración de interiores hasta instalaciones artísticas.

Las tiras de LED se fabrican en los colores básicos en los que podemos encontrar los diodos LED (blanco, azul, rojo, etc.) o pueden incorporar LEDs RGB que permiten reproducir toda la gama de colores. Varían según la densidad de LED (los valores más  normales van desde los 30 hasta los 60 LEDs por metro), tensión de alimentación y potencia. Los fabricantes suelen ofrecer bobinas de 5 metros que pueden cortarse y/o empalmarse para conseguir cualquier longitud necesaria. Además de los LEDs, las tiras incluyen resistencias limitadoras de corriente que permiten iluminar a la máxima potencia tan solo con conectarlas a una fuente apropiada de tensión continua. Hay que mencionar que las tiras de LED más corrientes llevan todos los LED conectados en paralelo (normalmente en grupos de 3 LEDs), así que para tener diferentes segmentos que puedan ser controlados individualmente necesitamos cortar dichos segmentos y conectarlos de manera separada.

Características:

* Tensión nominal
* Consumo máximo de corriente (potencia máxima)
* Color fijo o RGB (en caso de ser RGB el número de canales necesarios es mayor)
* Se necesita conocer el número de segmentos controlados individualmente.

ALIMENTACIÓN

Las tiras de LED se alimentan con tensión continua (DC). Normalmente los valores nominales son 12 o 24 voltios para ofrecer la máxima potencia. De esta manera necesitaremos una fuente de alimentación DC que convierta la corriente de la red eléctrica a tensión contínua y que sea capaz de entregar la corriente necesaria para iluminar toda la tira de LED.

Fuente de tensión
Fuente de tensión

Para saber la potencia (o la corriente necesaria) para iluminar toda la tira de LED, comprueba las especificaciones del fabricante. En dichas especificaciones suele aparecer el consumo de corriente por metro. Multiplica este valor por la longitud total de la tira que necesitas usar (también en metros). En caso de que el valor de corriente sea mayor de la que suministre la fuente que estás usando necesitarás una fuente más potente, o bien añadir otra más. Se puede usar una fuente de alimentación por cada dimmer (regulador de corriente), o en caso de que necesitemos muchos canales con una baja corriente por canal, podemos compartir la corriente suministrada por la fuente conectando en paralelo los dimmers.

Por cuestiones de seguridad y robustez, es muy recomendable trabajar con fuentes de tensión de buena calidad que implementen protección contra temperatura y cortocircuitos. Para instalaciones grandes con potencias elevadas, siempre es recomendable usar fuentes de alimentación con corrección del factor de potencia (PFC) para que la red eléctrica principal no se vea afectada y, de esta manera, evitar conflictos con el resto del equipamiento.

Características:

* Tensión de entrada (110 or 220 voltios si no cuenta con conmutador automático de tensión)
* Tensión de salida (Debe coincidir con las especificaciones de la tira de LED y del Dimmer)
* Potencia y corriente máxima entregadas (sabiendo una, podemos calcular la otra usando la Ley de Ohm)

DIMMERS

Para regular la corriente/potencia entregada a la tira de LED, no podemos variar la tensión continua de alimentación. Los LED tienen un umbral de tensión por debajo del cual simplemente no se encienden. De esta manera, la forma más común de regular el brillo de los LED es apagarlos y encenderlos en bucle con una frecuencia lo suficientemente alta como para que el ojo humano no perciba el parpadeo, sino una variación de la intensidad de brillo. La variación de intensidad se consigue variando el porcentaje de tiempo que están apagados frente al tiempo que están encendidos. En ingeniería, esta técnica se conoce como modulación de anchura de pulso (Pulse-Width Modulation o PWM). Hay una gran variedad de dispositivos en el mercado que teniendo como entrada la señal DMX y la tensión de alimentación, proveen múltiples salidas moduladas en anchura de pulso (PWM) y con la potencia necesaria como para poder conectar directamente distintas tiras de LED.

Interfaces DMX512
Interfaces DMX512

Debido a las características eléctricas de los LED y de la modulación PWM, es complicado producir intensidades de iluminación muy bajas. Los diodos LEDs no tienen una curva de intensidad lineal, de manera que a poco que se alimentan ya presentan un brillo bastante elevado. Algunos dimmers compensan este efecto implementando una curva de modulación PWM no lineal.

Igual que cualquier dispositivo DMX, los dimmers vienen equipados con interruptores DIP (Dual In-Line Package). Después veremos cómo configurarlos, únicamente hay que tener en cuenta que se usan para configurar la dirección DMX del dimmer correspondiente.

Los dimmers normalmente no vienen equipados con fusibles. Esto no es un ningún obstáculo, pero hay que tener en cuenta que no contaremos con protección en caso de cortocircuitos. Si esto ocurre, probablemente estropeemos el circuito de salida. En el mercado se pueden encontrar fusibles «in-line» que pueden instalarse en las conexiones si queremos trabajar con una mayor seguridad, pero en el caso de que estemos trabajando con un número elevado de canales puede elevar bastante el tiempo y coste de la instalación. En cualquier caso, ¡¡comprueba siempre tus conexiones con un polímetro para prevenir cortocircuitos!!

Características:

* Número de salidas
* Máxima corriente entregable por todo el dispositivo.
* Máxima corriente entregable por cada salida/canal.

PROTOCOLO DMX512

El protocolo DMX512 es un protocolo de «bus» usado en teatros, conciertos y espectáculos en general para enviar la información de intensidad, color, posición, etc… a los distintos elementos de iluminación instalados en el escenario, sala, etc. Normalmente nos referimos a él simplemente como DMX.

La información DMX se envía normalmente desde la mesa de iluminación a los distintos elementos mediante un esquema de conexión tipo cadena margarita ( o «daisy-chain»). No profundizaremos demasiado en la descripción del bus DMX (en wikipedia encontrarás mucha más información), pero será suficiente con imaginar una lista de 512 valores (llamados canales) que se envían desde el emisor DMX (normalmente la mesa de iluminación, o en este caso el propio MadMapper) a los dispositivos de iluminación, múltiples veces por segundo. Todos los dispositivos de iluminación reciben la lista completa de valores y eligen el valor que les corresponde usando el número de canal que tienen asignado. Por ejemplo, en el caso de que tuviéramos un pack de 4 dimmers a los que le hemos asignado la dirección 10, usará el valor 10 del array DMX para la primera salida, el valor del canal 11 para la segunda y así sucesivamente hasta llegar al canal 13. No tendrá en cuenta el valor del resto de los canales. Esto nos permite asignar el mismo canal a distintos dispositivos. El protolo DMX está limitado a 512 canales, lo que en grandes espectáculos o cuando usamos tiras de LED RGB puede ser un valor bastante limitado. Afortunadamente, MadMapper puede manejar múltiples salidas DMX al mismo tiempo, con lo que evitamos esta limitación. A cada una de las salidas DMX, se le conoce como «universo».

La conexión física estándar para DMX, es el conector XLR de 5 pines, pero son menos populares que los XLR de 3 pines usados en audio. Como el DMX unidireccional tan solo necesita de tres conexiones, es común utilizar los conectores XLR de 3 pintes. (No vamos a hablar aquí del DMX bidireccional, llamado RDM, pero también existe). DMX usa conectores XLR hembra para la salida y machos para la entrada (justo al contrario que en las conexiones de audio).

Características:

* Número de universos utilizados (si son más de uno)

INTERFACES DMX512

Interfaces DMX512
Interfaces DMX512

Los interfaces DMX512 nos permiten enviar y recibir señales DMX desde un ordenador. Es el dispositivo que permite a MadMapper enviar la información de intensidad de luz a los dimmers. MadMapper es actualmente compatible con los siguientes interfaces:

INTERFAZ USB – DMX512

INTERFAZ USB – DMX512
INTERFAZ USB – DMX512

Desde la aparición de la versión 1.4 de MadMapper, el interfaz DMXUSB Pro de Enttec soporta todos los dispositivos compatibles con el protocolo DMX512. Presenta la gran ventaja de tener una instalación sencilla y no requiere de fuentes de alimentación externas. Tan sólo necesita un cable estándar USB y un cable XLR de 5 pines. La gran desventaja es que solo podemos conectar un dispositivo DMXUSB Pro por lo que trabajaremos limitados a un solo universo (512 canales). Para pequeñas instalaciones o pruebas de desarrollo será más que suficiente. Pero a poco que necesitemos más universos en la instalación tendremos que comenzar a trabajar con interfaces Art-net DMX512.

INTERFAZ ART-NET

INTERFAZ ART-NET
INTERFAZ ART-NET

Art-Net es una evolución posterior del protocolo DMX512. Presenta la gran ventaja de funcionar sobre el protocolo Ethernet, así que puede usarse como interfaz entre hardware/hardware o software/hardware mediante una sencilla conexión ethernet y switches (hubs). En nuestro caso, lo usaremos para enviar la información del canal/valor a un interfaz Art-Net <-> DMX.

Tal como hemos mencionado anteriormente, los dimmers usan el protocolo DMX para recibir la información de intensidad de luz. En este caso, MadMapper envía dicha información mediante el protocolo Art-net, así que vamos a necesitar traducir la información de Art-net a DMX (y esto es justo lo que hace el ODE). En principio parece una tontería pagar más por hacer lo mismo, pero ofrece una gran ventaja: poder controlar un gran número de universos distintos (conjuntos de 512 canales) simplemente añadiendo múltiples interfaces Art-net<->DMX, es decir, múltiples ODEs en paralelo, conectados al switch Ethernet.

Para esta instalación, usaremos el Enttec Open DMX Ethernet (ODE) para ilustrar el ejemplo más complejo. Hay que tener en cuenta que tanto ODE como DMXUSB PRO requieren conectores XLR de 5 pines, por lo que en el caso que pensemos usar cables XLR de 3 pines necesitaremos un adaptador como el de la foto:

 

TEORÍA
Ya que todo esto es un poco abstracto, vamos a usar un gráfico para resumir todo el proceso necesario para esta operación.

Con USB:

Con Art-net / Ethernet:

NOTA ACLARATORIA: En esta gráfica se usa un solo ODE, por lo que no aparece el switch Ethernet. Si quisiéramos usar dos universos, necesitaríamos conectar la salida de MadMapper a un switch mediante un cable Ethernet. Y del switch saldrían dos cables Ethernet conectados a las entradas de dos ODEs en paralelo. (MÁS INFO, aquí).

La intensidad de luz vendrá determinada por el video reproducido en MadMapper, se enviará mediante Art-Net sobre Ethernet o USB a un interfaz DMX y, posteriormente, a un dimmer de LED. El dimmer buscará el valor de intensidad correspondiente a su canal y regulará la tensión de la tira de LED que tiene conectada mediante la modulación de pulsos (PWM). Veamos un ejemplo concreto para aclarar algo más las cosas.

EJEMPLO: Presentación

Vamos a trabajar con algo más tangible. Usemos una tira de LED RGB para realizar un «sonómetro» o indicador de potencia de audio.

Controlar una tira de LED desde un video solo para realizar un sonómetro puede parecer una exageración, pero es un ejemplo perfecto para ilustrar el funcionamiento.

LISTA DE HARDWARE NECESARIO

Hardware necesario

Para esta instalación necesitaremos los siguientes elementos:

* Enttec ODE (Open DMX Ethernet)
* Fuente de alimentación para el ODE
* Cable Ethernet
* Adaptador de cable XLR de 5 a 3 pines.
* Conector macho XLR.
* Fuente de alimentación de 12 voltios.
* Un DIMMER LED de 24 canales.
* 8 segmentos de una tira LED RGB.

La tira de LED que usamos ya venía protegida por una regleta de aluminio con forma de U. Esto es conveniente como protección: para poder probarla y moverla sin causarle daños. Las longitudes de los segmentos que hemos usado aquí son cortas pero si el dimmer y la fuente de alimentación fuesen lo suficientemente potentes, podríamos conectar de la misma manera hasta 5 metros de tiras LED.

A la derecha de la imagen podemos ver los contactos (marcados con 12V, G, R, B) donde se sueldan los cables de conexión. Son bastante pequeños, así que el proceso de soldadura no siempre es sencillo. Para comenzar es mejor usar tiras de LED de un solo color ya que solo tienen dos conexiones (alimentación y masa) y los contactos son algo más grandes. En la foto se puede ver que después de los 3 LEDs hay otro conjunto de conexiones de soldadura separados por una linea. Cada una de estas líneas marca el lugar en el que deberíamos cortar para hacer segmentos más cortos. Cada uno de los segmentos resultantes contará de nuevo con sus conexiones de soldadura para ser controlados de manera independiente.

A la hora de elegir los cables de conexión deberemos usar unos que cuenten con un grosor de cobre lo suficientemente ancho como para conducir la corriente necesaria para iluminar los LED a máxima potencia. Si el cable es demasiado fino se producirá una caida de tensión a lo largo del cable (debido a la resistencia de este, marcada por la ley de Ohm) y producirá una intensidad menor de la esperada, así como calentamientos peligrosos e indeseados. Como regla general, se estima que un cable con una superficie transversal de 1mm² es suficiente para conducir 10 amperios de forma segura. Hay que tener en cuenta que en el caso de tiras RGB, el cable que suministra la corriente de alimentación deberá ser capaz de conducir la suma de las corrientes de los tres colores.

Las tiras de LED suministradas por los fabricantes normalmente usan diodos LED de ánodo común. Esto significa que la conexión positiva (alimentación) de los tres diodos (rojo, verde y azul) están conectadas entre sí a la fuente de alimentación. Los cátodos (conexiones a masa) son independientes para cada color y se conmutan individualmente mediante el dimmer para generar las tres intensidades diferentes.

El dimmer que hemos usado aquí está diseñado para usarse con tiras de LED RGB así que cuenta con salidas agrupadas por tres canales en conectores de 4 vías. Las tiras de un único color también pueden regularse con este dimmer, en cuyo caso, el rojo es el canal 1, el verde es el canal 2, el azul es el canal 3 y así sucesivamente para todas las salidas.

Todas las entradas y salidas del dimmer vienen equipadas de conectores atornillados. Esta característica es muy conveniente para las conexiones de la fuente de alimentación y las tiras de LED, pero también necesitaremos conectar un conector macho XLR para la entrada DMX, tal como se muestra en la foto de arriba.

Configuración del software
Necesitamos generar la señal de video a partir de la señal de audio para representar el sonómetro. En este caso, usaremos la aplicación «MAD_Equalizer» de MadLab ya que es perfecta para lo que necesitamos.

Esta pequeña aplicación toma una señal de audio de entrada («line in» o el micrófono interno del ordenador si existe) y genera un sonómetro dividido en frecuencias que envía la señal de video resultante via Syphon. Genera un conjunto de rectángulos coloreados que reaccionan al sonido (las frecuencias en el eje horizontal y el volumen/volor en el eje vertical). Se usará como entrada por MadMapper para animar los 8 segmentos de tiras de LED RGB. Cada tira de LED recibirá 3 valores de PWM y reproducirá el color del segmento correspondiente del sonómetro.

Configúralo para mostrar solo una columna (cubriendo de esta manera el total del espectro) y divide la escala vertical en 8 segmentos.

En MadMapper, selecciona en la pestaña de medios la entrada del Mad_Equalizer.

En la pestaña izquierda, podemos ver que MadMapper sacará los valores de intensidad en el universo 0,0 comenzando en el canal 1 DMX. Esta será la dirección de nuestro dimmer LED. MadMapper además muestra gráficamente cómo deberemos colocar los interruptores DIP del dimmer para asignarle la dirección correcta.

El siguiente dispositivo comenzará en la dirección 4 ya que los valores RGB ocupan 3 canales DMX. Los interruptores DIP del dimmer se muestran ahora para la dirección 4 pero no lo necesitamos ya que solo usamos un dimmer LED de 24 canales. Una vez configurada la dirección 1, el dimmer tomará el primer canal para la primera salida, el segundo para la segunda y así sucesivamente. Si necesitáramos añadir un segundo dimmer, éste tendría la dirección 25 y entonces sí que necesitaríamos configurar de nuevo sus interruptores DIP según nos muestre MadMapper.

Configuración de red

Como el Open DMX Ethernet se conecta directamente al puerto Ethernet del ordenador no habrá DHCP. Configura directamente el interfaz Ethernet de la siguiente manera:

* Dirección IP : 10.20.224.2
* Máscara de Red : 255.255.255.0

Esta configuración funciona con una salida del ODE (Open DMX Ethernet). El ordenador y el ODE, eso sí, necesitarán estar en el mismo segmento de la red. No hay necesidad de especificar la dirección del ODE al ordenador. Para más detalles sobre la configuración de red del ODE, ver la documentación de Enttec.

También hay que tener en cuenta que no necesitamos hacer nada más con el universo DMX porque sin una configuración especial, el ODE se configurará para usar el universo 0,0 de DMX.

Activa ahora la salida Art-Net de MadMapper. Ve al panel de preferencias en la pestaña de Salida DMX:

Selecciona el protocolo Art-Net y el interfaz Ethernet correspondiente.

Conexión

Usa el cable Ethernet para conectar el ODE al ordenador y aliméntalo enchufando su fuente de alimentación a una regleta. De momento, deja la regleta apagada todavía.

Conecta el conversor XLR de 5 a 3 pines al ODE.

Conecta el otro extremo del cable al dimmer LED. Ya que este dimmer incorpora conectores atornillables en todas sus salidas, necesitaremos conectar (ajustando el tornillo correspondiente) un conector macho XLR de 3 pines a la entrada del DMX. Configura el dimmer LED a la dirección 1 de DMX mediante los interruptores DIP. Recuerda que la información sobre la posición de los conectores se muestra en el panel izquierdo de MadMapper cuando seleccionas la dirección correspondiente.

Conecta la fuente de alimentación al conector del dimmer LED (ajustando el tornillo correspondiente) y enchúfalo a la regleta.

Conecta las tiras de LED al dimmer, comenzando en la salida 1.

PRUEBAS

Todo está ya conectado. ¡Enciende la regleta y pon algo de música!

Vaya… ¡brillante!

The Cave

«The Cave» (La Cueva), fue una instalación que se presentó durante la edición de 2012 del Mapping Festival y fue la primera aplicación que usaba esta nueva funcionalidad de MadMapper para trabajar con DMX.

El concepto fue desarrollado por Iregular y Greg Barth, dos artistas invitados al Mapping Festival de 2012 en Ginebra, Suiza. Su idea fue adaptada para encajar en la nueva funcionalidad Art-net de MadMapper y tuvo lugar en el club Zoo.

Los artistas enviaron un modelo 3D de la cueva que debía construirse como una gran estructura rodeando el escenario. Fue construido con vigas de madera pintadas en negro.

En la parte posterior del escenario se colocaron 4 grandes triángulos cubiertos con tela para usarse como cuatro pantallas mapeadas. Se usaron 100 metros de tiras de LED blanco, cortadas en 100 segmentos de 1 metro. Todos estos segmentos se pegaron en los bordes visibles de la estructura para remarcar las aristas geométricas de la estructura.

Cada segmento se manejó como un dispositivo distinto en el proyecto de MadMapper de una manera que reflejaba su posición física tal como se veía desde la pista de baile. De esta manera era posible reproducir videos en MadMapper y controlar los segmentos de LED de manera que actuaran como si fuesen «pantallas dispersas».

Esta es la lista de elementos hardware necesarios para esta instalación:

* 100 metros de tiras de LED blanco de 12V, cortadas en 100 segmentos.
* 300 metros de cable de 2×0.75mm2
* 5 dimmers LED de 24 canales (solo se usaron 100 canales)
* 3 fuentes de alimentación de 12V y 24A
* 1 Enttec Open DMX Ethernet

Algunos detalles sobre la instalación:

* 300 metros de cable parecen muchísimos, pero hay que tener en cuenta que al dividir entre 100 segmentos solo quedan 3 metros por segmento. Es muy importante elegir correctamente la posición de los dimmers para optimizar la longitud de cable necesaria.

* Es posible encontrar en el mercado conectores para las tiras de LED que no necesitan soldaduras. Simplemente son un clip que hace contacto con los conectores y nos ahorran una gran cantidad de tiempo.

*Al tratarse de una instalación temporal, se usó cinta negra para pegar las tiras de LED a la estructura. Esto permitió quitarlas rápidamente una vez usadas sin dañarlas de manera que pudieron usarse para otra instalación.

CONCLUSIÓN

Esta nueva funcionalidad Art-Net de MadMapper nos abre un mundo nuevo de posibilidades. Podemos imaginar y diseñar instalaciones donde el video sigue siendo el objetivo principal del espectáculo pero sin ser directamente proyectado en una pantalla. A partir de ahora, dejaremos a vuestra imaginación la tarea de encontrar hasta dónde se puede llegar con esta nueva funcionalidad.

Más recursos:

* Como cortar y soldar tiras de LED.
* Más detalles sobre el protocolo DMX512

Texto original:

http://www.madmapper.com/controlling-led-strips-from-madmapper/

Traducido por:
Kike Ramírez. (Ingeniero de Telecomunicación – Responsable de Comunicación VJSPAIN – Europa – Madrid)