Artnet

時代背景

90年代はDMX512プロトコルが演出照明分野に普及するとともに、DMXが開発された主目的であるディマー制御の枠を超えて数多くの演出向け照明製品（ムービングライト等）への応用が広がり、シングルDMX512（１ユニバース）では制御チャンネルが不足する故に、そのチャンネル不足を補うため、複数のDMXケーブルを使用して制御チャンネルを増やすことが常態化していました。そうした中、コンピューターをつなぐLAN用プロトコルにおいてTCP/IPプロトコルが一般的となり、90年代後半からDMXをIPプロトコルで伝送するためのプロトコルが多数登場しました。その中の１つが、アーティスティックライセンス社がライセンスフリーでリリースしたプロトコル、アートネットです。

https://art-net.org.uk/

バージョンヒストリー

Artnet 1からArtnet4

90年後半のインテリジェントライトのムーブメントは、単一の照明デバイスで大量のDMXチャンネルを消費し、DMXの512chだけではコントロールチャンネルが不足することが明白でした。そこに照明コントローラーにおける汎用OSをつかったPCソフトウェア化の波が重なり、イーサネットベースのDMXデータ伝送プロトコルが加速することになります。

アートネット２が登場した2000年前半は、メディアサーバーと呼ばれる映像をリアルタイムに変化させることが可能なコンピューターソフトの普及とともに、こうしたリアルタイムな映像の制御をDMXで行うという新たなムーブメントがありました。加えて、個々の照明をピクセルとして映像で表現するピクセルマッピングの演出手法も広がりを見せた時代です。そのためアートネットもメディアサーバーに対する機能を搭載します。

2010年代に突入すると照明のLED化が舞台産業にも押し寄せ、制御チャンネル増加は著しいものとなり、さらなるDMXユニバースが求められることになり、アートネット３ではポートアドレスのビットを追加してさらに多くのユニバースの伝送を可能としますが、ブロードキャストやユニキャストによるネットワークへの負荷が問題になります。

アートネット4においては、すでに普及したsACNによるDMX伝送とArtRDMの共有を許容し、マルチキャストでのDMX伝送をしながらもRDMの通信も実現します。

アートネットの概要

アートネットはイーサネットで定義されるLANケーブルで接続された３つのタイプのデバイスをIPベースのプロトコルUDPを使い、Artpoleと呼ぶポーリングパケットを送信し、個々のデバイスがArtリプライと呼ぶパケットを返すことで、それぞれのデバイスの情報が共有されることで、アートネットのネットワークにつながるデバイス管理を実現しつつ、３つのデバイスそれぞれからDMXのデータの送信・受信を可能としている。

アートネットは早くからアートネットにつながるデバイスとして、照明コントローラーとイーサネットゲートウェイのノードに加え、DMXで制御可能なメディアサーバーを定義し、大量の照明器具をつかったビデオウォールの演出、ピクセルマッピングのためにアートシンクというパケットを搭載、このアートシンクパケットにより、ノード（DMX＜＞ネットワークゲートウェイ）から出力されるDMXは同期した出力が可能となる。また照明機材の状態監視やリモート設定を実現するRDM通信のためのアートRDMパケットも搭載することで、非常に利用価値の高いプロトコルになっている。

アートネットのネットワークで定義されるデバイスは、DMXコントローラー、ノード（DMX<>イーサネットゲートウェイ）、映像制御の装置（メディアサーバー）の３つがある。

UDP

アートネットプロトコルはイーサネットによる物理接続で構築されたネットワーク上で伝送されるUDPパケットを使い伝送されます。UDPは音声や映像のようにリアルタイム性が求められるストリーミングデータの伝送に用いられるプロトコルです。ポート番号は1~65535の範囲で指定が可能で、アートネットのポート番号は6454（0x1936)になります。

IP

Artnetの送受信において行う設定はIP設定とDMXユニバースの設定のみです。Artnetの送受信を行うデバイスは、DHCPによる自動IP割り当てのほか、静的なアドレスをMACアドレスから自動でジェネレートするモードがありますが、機器の管理という面から静的なアドレスをユーザーが設定することが望ましいと思います。

Artnet通信デバイスのIP設定はデフォルトでクラスAのサブネットマスクが利用され、2又は10のネットワークIDを使います。ほとんどのArtnet製品では標準で2のネットワークIDが選択されていますが、Artnet通信を行うネットワークをインターネットなどのパブリックなネットワークにつなぐ必要がある場合は、ルーターでフィルターされる10のネットワークIDを利用することが推奨されます。

Artnetを送信するデバイスは、DMXの512chを一単位とするユニバース番号の設定を行い、受信するデバイスは送信されるユニバース番号のうち、必要なユニバース番号を指定して物理出力から取り出します。

アートネットのDMXユニバースを表す方法は、Net, Subnet, Universという３つの数値を利用します。多くのアートネット対応製品の場合、デシマル表記の通し番号でユニバース番号を表すのではなく、16進数の３つの数値の組み合わせ設定になっています。（最近はデシマル表記で設定するものも多い）

１６進数の数字の組み合わせで設定する装置の場合、写真のような物理ダイヤルを操作するものと、ソフトウェア上にこのダイヤルを模した入力欄を設けたものが多く見られます。その場合0~9の数字とA~Fのアルファベットで固有の数値を表現します。

• Univers :  0~15の数値で合計16ユニバースを設定（Subnet=0）
• Subnet  : Universよりも上位の数、Universの値と組み合わせて256ユニバースを設定

例：

• Sub-net = 0  Univers = 1 = ユニバース １
• Sub-net = 1  Univers = 2 = ユニバース18

DMXのユニバース設定に関して、10進数による1〜32,768ユニバースのユニークナンバーを直接、指定している製品と、上記のように３つのBitを組み合わせてユニーク番号を表すものとで０の扱いに違いがあります。

上記のように3つの数値を使い、ユニバース番号を指定している製品は Net=0 Sub-net=0 Univers=0という0.0.0の数値が存在します。この場合ユニバースは０と表現できますが、製品によっては0を1とカウントする製品があり、ユニバース1を設定したつもりでもそれはユニバース0を表すケースがあり、混乱の元となっています。

アートネットの場合、３つのBitでユニバース番号を表現するため、基本的にユニバース0からカウントし、Sub-netとUniversを組み合わせることで最大256個のユニバースを設定でき、そこにNetを組み合わせると、257〜32768のユニバースが設定できます。

アートネットには、デバイスを識別するためのポーリングパケットとリプライの他に、下記のパケットが定義されている。

アートネットは初期、ブロードキャスト型のプロトコルでしたが、のちにユニキャストを追加し、以降はユニキャストでの通信を推奨しています。このブロードキャストやユニキャストなどの通信方式のことをキャスティングと呼び、この２つ以外にもマルチキャストという仕組みがあります。

アートネットでは、その仕様書の中でも例えデバイスディスカバリーにつかうArt pollパケットでもリミテッドブロードキャストは使うべきではないと言及していますが、Artnetをサポートする機器の多くで未だリミテッドブロードキャストを使う製品もあり、これがアートネットというプロトコルが負荷の高いプロトコルとして認識される要因でもあります。

Directed Broadcast vs Limited Broadcast

ブロードキャスト通信は、ネットワークを構築してすぐに、IPもMACアドレスもまだ送信する機器側では不明なケースなどで、DHCPといったプロトコルでネットワーク全体に一斉送信するような際に使われる通信方式です。通常、ネットワークの通信では必ずヘッダーに宛先IPやMACアドレスをつけて送信しますが、送信相手のIPやMACアドレスが不明な際には、すべてFFのブロードキャストアドレス宛に送ることで、ネットワークスイッチはそのパケットをすべてのポートに送信してくれます。　（ブロードキャスト IP番号 255.255.255.255 )　ブロードキャスト通信はいわば1対nへの通信方式で、１つのパケットを送るだけで、そのデータはネットワークスイッチでフラッディングされ、すべての装置へ届けられます。

２種類あるブロードキャストアドレス

リミテッドブロードキャストでは、ネットワークにつながるアートネットに関係のない機器にもすべて等しくパケットを送信してしまいますが、ディレクテッドブロードキャストでは、同じネットワークIDをもつ機器にのみパケットを送信するため、アートネット用のIPを備えた製品にのみパケットが送信される

アートネットのデバイスディスカバリーパケットであるArtpollなどは、ディレクテッドブロードキャストを使用し、リミテッドブロードキャストは仕様書の中で推奨しないと記載されていますが、古い機器になるといまだにリミテッドブロードキャストで送信しているケースもあります。

ブロードキャストパケットが届いた受信機はそれを不要か必要かに関わらず受信処理をしなければならず、本来は１つのパケットを受信すればよいだけの装置も届く不要なパケットの受信処理を余儀なくされるため、受信装置にとって非常に負荷の高い通信方式だと言われます。

ユニキャスト

ユニキャストは特定の宛先IPだけにパケットを送信する1対1の通信方式です。この場合コントローラーはそのDMXデータ（ユニバース）を送る先のIPを限定して送ることになるため、送信先が増えるほどにパケットが増大する問題はあるものの、不要なデータを受信機に対し一方的に送ることがなく、必要なデータだけを必要な受信機に送るため、無駄のない仕組みです。ただし宛先IPが限定されているため、そのデータをモニタリングする等は難しくなります。