Licht

Das Prinzip des Speicherpults

In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit dem Prinzip eines Speicherpults. Beginnen wir wie bei der Feuerzangenbowle: „Da stellen wir uns zunächst ganz dumm. Dat is so ne schwarze Kaste. Auf der einen Seite kommen Daten rein und auf der anderen Seite kommen Daten wieder raus. Das nennen wir jetzt nicht Dampfmaschin’, sondern Speicherpult.“ Und tatsächlich ist es auch so, nur die Details sind ein wenig komplexer und sollen nun im Folgenden erklärt werden.

Lichtstellpult
Gängiges Speicherpult mit herunterklappbaren Bildschirmen (Bild: Herbert Bernstädt)

 

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Daten rein

Um eine einbruchsfreie Überblendung mit einem Computer gestützten Lichtstellpult zu realisieren, stellen wir uns erst mal einen schwarzen Kasten vor – da müssen nun die Daten rein. Das kann auf verschiedene Art und Weise geschehen. Eine Möglichkeit ist die Handhabung intuitiv mit Schieberegler oder Drehgebern und Tastern. Dabei ist eine Taste hardwaremäßig ausgeführt oder als Tastensymbol eines Touchscreens als reine Softwarelösung für die Auswahl des zu verändernden Scheinwerfers (der sogenannten Anwahl) und dem Zuordnen der Werte für eine bestimmte Funktion mittels Schieberegler, Encoder oder Symbol auf einem Touch, (sprich den Attributen Werte geben) zuständig. Wir benutzen in diesem Artikel den Begriff Scheinwerfer als übergeordnete Bezeichnung für alle DMX-steuerbaren Geräte wie z. B. Moving Lights, Dimmer, Nebelmaschinen oder Medienserver. Auf der anderen Seite steht die Syntax orientierte Eingabe mittels Befehlskette durch Eingabe auf einem Nummerntastenblock und Befehlstastenblock oder mittels Tastatureingabe.

Dabei kann bei der Schiebereglervariante – z. B. wenn sie als Steuerkreise ausgeführt sind – wie bei dem Voreinstellungspult auch eine Lichtszene direkt eingerichtet werden. Die analogen Potentiometerwerte werden mittels Analog/Digitalwandler in ein meist 8 Bit breites Datenformat umgewandelt. Hierbei ist oftmals zu beobachten, dass in den letzten Millimetern am oberen und unteren Ende des Schiebereglers die analoge Werteumsetzung einen kleinen Sicherheitsabstand aufweist. So springt z. B. zum Schluss der Wert von 98 % auf FF was so viel wie voll bzw. 100 % bedeutet. Es ist dann nicht möglich 99 % einzustellen, da die Umsetzung für die Enderkennung ein wenig Sicherheitsreserven einsetzt. Insbesondere wenn es darum geht einen 0-Wert darzustellen. Denn meist werden dann 1 % als eingeschalteter Kanal registriert, während 0 % als ausgeschaltet deklariert wird. Ist das Poti durch Alterung aber nicht mehr in der Lage wirklich eine 0 darzustellen, kann der Rechner diesen Kreis nicht mehr als ausgeschaltet ignorieren. Folglich lässt man dem Schieberegler ein wenig mehr Spielraum als eine 0 für eine höhere Zuverlässigkeit des Pults.

Die andere Eingabe der Daten ist die direkte digitale Eingabe mittels Ziffernblock und Befehlstasten wie z. B. Lichtkreis 15 auf 65 %. Hier ist der direkte Wert absolut von ungenauen Analog/Digitalwandlerfehlern befreit. Je nach Pult oder Einstellung kann man wählen, ob man die Werte als Dezimal- oder %-Wert oder auch als HEX-Zahl eingibt. Während HEX-Zahlen meist bei PC-basierten Lösungen entwicklerfreundlich zu finden sind, hat sich die duale Eingabe der %-Werte wie auch der Dezimalwerte etabliert. Übrig geblieben ist meist nur noch die Darstellung von FF für die Angabe des Werts 255 bzw. 100 %, da für FF nur zwei Ziffernstellen benötigt werden. 100 braucht eben schon drei Ziffernstellen, was bei einer kompakten Bilddarstellung in Tabellenform oftmals schon zu breit ist. Die %-Werte 1–100 werden sprachgebräuchlich bei den lichtsetzenden Regisseuren verwendet. Dagegen ist die dezimale Angabe mit dem Wertevorrat 0–255 bei den Pultleuten, sprich den Operatoren wohl bekannt, da dies dem 8-Bit-Wertevorrat entspricht, mit dem auch ihre Scheinwerfer gesteuert werden und deren Angabe von Steuerkreisfunktionen auch in dezimal erfolgt. Immerhin ist es ein Unterschied, ob man von 40 auf 42 springt (bei der Prozentangabe) oder direkt auch die 41 als Wert eingeben kann. Denn bei einigen Attributen ändert sich eine Funktion vom einen zum anderen Inkrement bereits grundlegend. Bei Eingabe von %-Werten ist eine Änderung der Werte nur in ca. 2,5-Schritten möglich.

Diese eingegebenen Daten (Werte, die den Zustand eines oder mehrerer Attribute, Funktionen, eines oder mehrerer Scheinwerfer beschreiben) werden in ein Arbeitsregister geschrieben. Dieses Arbeitsregister ist bei vielen Pulten nur für diese Aufgabe zuständig, um die Daten beim Einrichten der Scheinwerfer zwischenzuspeichern. Aus diesem Grund wird dieses Register wegen der Programmierarbeit des Operators auch „Programmer“ oder „Editor“ oder eben Arbeitsregister genannt. Damit die Werteeingabe nicht „blind“ erfolgt, bzw. dass die Auswirkungen dieser Eingaben auch auf der Bühne zu sehen sind, werden die zwischengespeicherten Daten aus dem Register gleich mit sehr hoher Priorität an einen Datenausgang angelegt – zu den Prioritäten gibt es an anderer Stelle mehr. Es gibt auch Speicherpulte, bei denen viele Register genauso als Programmer arbeiten können und somit kein einzelner Programmer oder Editor vorhanden ist, sondern eben viele Einzelregister, die dann z. B. Arbeitsregister, Submaster oder Gruppensteller genannt werden können.

Halten wir fest: Mit den Dateneingabemöglichkeiten ist man in der Lage, ein Szenenbild in einem Register (“Programmer”) zu erstellen. Dieses Szenenbild ist, wenn kein anderer Befehl wie „Blind-Mode“ dies verhindert, direkt als Werteausgang bei angeschlossenen Endgeräten als Lichtstimmung zu sehen. Und zwar so lange, bis der Inhalt des Programmers wieder gelöscht wird.

Daten speichern

Unserem Ausgangspunkt – dem Erstellen einer einbruchsfreien Überblendung – sind wir nun einen Schritt nähergekommen. Wenn wir die erstellte Lichtstimmung nun auf einen Speicherplatz abspeichern, können wir den Programmer wieder löschen und eine andere Lichtstimmung programmieren. Wird diese zweite erstellte Lichtstimmung gespeichert, hat man bereits zwei gespeicherte verschiedene Lichtstimmungen, die für eine Überblendung zu verwenden sind.  Für die zweite Lichtstimmung muss man den Programmer aber nicht zwangsläufig löschen – man kann auch auf der vorhandenen Lichtstimmung, die zuvor gespeichert wurde, aufbauen und Änderungen durchführen. Je nach Anwendung kann es durchaus interessant sein, eine Stimmung aus einer bestehenden weiter zu entwickeln, statt wieder neu zu beginnen.

Unweigerlich kommen wir nun zu zwei grundsätzlich unterschiedlichen Herangehensweisen: Dem Tracking, bei denen nur die Änderungen der Parameter abgespeichert werden und dem Non-Tracking, das meist auch als Theatermode oder Cue-Only-Mode bezeichnet wird. In diesem Mode werden alle Parameter von allen Scheinwerfern mit abgespeichert. Doch worin liegen die Unterschiede bzw. die Vorteile der beiden Systeme?

Daten verarbeiten

Zuerst zurück zu unserer Aufgabe: Wir haben jetzt zwei Stimmungen in zwei Speicherzellen. Wir wollen nun von einer Lichtstimmung zur anderen einbruchsfrei überblenden. Dies wird meist in einem Playback-Registerpaar durchgeführt. Dieses Registerpaar wird meist als X und Y bzw. A und B definiert oder, denkt man an Siemens-Lichtstellpulte, als „Heller“ und „Dunkler“. Eigentlich ist die Spannung der Erzählung schon weg, denn bei einem digitalen Überblendvorgang stellt sich die Frage nach einbruchsfreier Überblendung überhaupt nicht. Denn in dem einen Register steht der Startwert aus dem ersten Cue und im zweiten Register der Zielwert aus dem zweiten Cue. Nun muss der Rechner von Wert A zu Wert B meist linear inkrementieren, wobei gar kein Einbruch entsteht, wie wir ihn von den hier behandelten Preset-Pulten her kannten.

Die Differenz der Werte aus den Registern A und B wird gemäß eingestellter Überblendzeit mit dem Zeitäquivalent geteilt. Dabei achtet der Ingenieur der Lichtstellpulte darauf, dass eine Berechnung der Werte mindestens innerhalb der Refresh-Zeit des DMX-Signals liegt. Und wenn das Pult mehrere tausend Scheinwerfer verwaltet, sollte auch die Berechnung aller tausend Scheinwerferwerte innerhalb dieses kurzen DMX-Refresh-Zeitfenster erfolgen. Ansonsten kann es vorkommen, dass die ersten Scheinwerfer auf der linken Seite ihre Bewegung starten und erst später die letzten auf der rechten Seite nachfolgen. Dann kann man nicht mehr von synchronen Bewegungen ausgehen. Gerade bei den heutigen Anforderungen, bei denen nicht nur 8 Bit breite Werte berechnet werden, sondern 16 Bit Datenworte bis hin sogar zu 24 Bit breitem Wertevorrat (wie sie z. B. für die exakte Ansteuerung von Medienservern heute schon in Betracht gezogen werden müssen) sowie die Übermittlung via Ethernet mit ArtNet und großen LED-Matrixes mit immensem Kanalhunger, ist die Rechenleistung auch bei den heutigen schnellen Prozessoren durchaus ein Thema, wenn man eine synchrone Werteausgabe bereitstellen will.

Zurück zur Rechnereinheit: Die Überblendzeit wird durch die Zeitblöcke, die für die wiederholte Wertausgabe definiert wurden, geteilt. Zu der Anzahl der Zeitblöcke gilt es nun, den Wertevorrat der Differenz aus den Registern A und B gegenüber zu setzen. So wird dann für jeden Zeitschritt dementsprechend der Werteunterschied des Kreises ausgegeben. Es ist mit der Rechnertechnik nun ein Leichtes, die gerade in einer Überblendung anstehende Lichtstimmung anzuhalten, wenn der Operator bemerkt, dass der Schauspieler eine Szene übersprungen hat. Dann braucht er den aktuellen Zustand nur in das Register A verschieben, um eine passende Lichtstimmung in das Register B zu legen. Nun kann er „unbemerkt“ sanft in die neue passende Lichtstimmung hineinschleichen, ohne dass ein Lichtsprung zu sehen ist. Das ist mit einem guten Playback-Register kein Hexenwerk mehr.

Mehrere A-B-Playbacks sind vorteilhaft, wenn Spezialeffekte wie z. B. ein Mondaufgang über 10 Minuten Dauer, benötigt werden. Dann wird auf eine separate Cueliste zugegriffen, damit die Verwandlungen innerhalb der Hauptliste weiter stattfinden können, während parallel dazu ungehindert der Mond aufgeht. Große Theaterpulte haben dafür ein zweites oder gar drittes Playback-Register. Andere Pulte haben ihre Submaster in der Funktionalität zu Playback-Registern erweitert. Aber auch virtuelle Playback-Register, die gar keine Fader mehr aufweisen sondern nur durch Befehlskette bedient werden, sind realisiert worden, um möglichst viele parallel ablaufende und unabhängige Überblendungen zu ermöglichen.

Skizze der Signalwege in einem Speicherpult
Das Grundprinzip der modernen Speicherpulte ist identisch und basiert meist auf PC-Hardware. Um der Schnittstellenproblematik aus dem Weg zu gehen, werden meist auch PC-Betriebssysteme eingesetzt, auch wenn diese für embedded Anwendung erheblich reduziert werden. (Bild: Herbert Bernstädt)

Daten raus

Wie wir wissen, können an einem Datenausgang die Daten des Arbeitsregisters (Programmer) anliegen, sowie die Daten der Wiedergaberegister (Submaster), aber auch die Daten der Playback-Register (Überblendregister). Diese Daten müssen nun zusammengefügt werden, um als ein Datenstrang an die Scheinwerfer übermittelt werden zu können. Möchten verschiedene Register ihre Daten auf dieselben Scheinwerfer senden, muss festgelegt werden, welche dieser Daten aus den verschiedenen Registern zu dem Scheinwerfer gelangen dürfen und welche nicht. Hier kommen die nächsten zwei wichtigen Begriffe in der Thematik der Lichtstellpulte ins Spiel: HTP und LTP. Dieser Prioritätenvergabe im Datenausgang folgt noch ein Patch. Der Patch ist eine Zuordnung, in dem festgelegt wird, welcher Steuerkreis welcher DMX-Adresse zugeordnet wird. Nach der Zuordnung werden die parallel anliegenden Steuerdaten meist in ein seriell arbeitendes Digitalprotokoll wie DMX 512 umgewandelt, das die angeschlossenen Dimmer und Scheinwerfer ansteuert.

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