2015 Sebastian Wahner - Die teilweise oder vollständige Weiterverbreitung dieses Werkes ist ohne Einverständnis des Autors

Transkript

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2 Inhalt Einführung... 3 Das Raster... 4 Die Anlagen-Maps... 6 Heightmap ( H.bmp)... 8 Höhenbestimmung für beliebigen Anlagenpunkt... 9 Texturen-Datei ( T.bmp) Farbendatei ( F.bmp) Skalierungs-, Reflektions- und Ausrichtungsdatei ( B.bmp) Skalierungsdatei ( S.bmp) Abbildungsverzeichnis

3 Einführung In diesem Tutorial möchte ich Licht in das Geheimnis von Rasterdichte und Anlagendimensionen bringen und diese in Zusammenhang mit den sogenannten Anlagen-Maps bringen. Rasterdichte und Anlagendimensionen müssen beim Erstellen einer neuen Anlage eingegeben werden: Abbildung 1: Erstellung einer neuen Anlage Während viele EEP-Nutzer die Konsequenzen einer zu niedrig oder zu hoch gewählten Rasterdichte beim Anlagenbau kennen, wissen nur wenige EEP-Nutzer, warum die Situation so ist, wie sie ist. Die Gründe liegen in der Art und Weise, wie EEP Anlagen abspeichert. 3

4 Das Raster Abbildung 2: Rasterung einer Anlage EEP speichert nicht die Anlagenhöhe jedes Quadratzentimeters der Anlage, sondern nur in den roten Punkten (s. Abbildung 2). Dies hat den Vorteil, dass anstatt mehrerer Millionen Höhen nur wenige tausend verschiedene Höhen in den sogenannten Rasterknoten (rote Punkte) abgespeichert werden müssen. Es geht dabei (wie bei den Modellen auch) darum, dass die Anlage den Rechner nicht an seine Leistungsgrenzen führt. Andererseits führt dieses Verfahren dazu, dass die Rasterbreite s zu der entscheidenden Größe beim Anlagenbau wird. Ist s zu groß, so können keine detaillierten Geländeverläufe gebaut werden. Ist s sehr klein, so leidet die Framerate darunter. Zweites liegt daran, dass dann die Zahl der in Abbildung grau eingezeichneten Dreiecke sehr groß wird. Wie beim Modellbau ist es auch hier so, dass mehr Polygone einen großen Rechenaufwand bedeuten. 4

5 Die Rasterbreite s berechnet sich folgendermaßen: s [in km] = 1 Rasterdichte [in Knoten pro km] Ich empfehle eine Rasterdichte von ca. 125 Knoten pro km, was einem s von s = 8 m entspricht. Diese Rasterdichte reicht für die meisten Vorhaben voll und ganz aus. 5

6 Die Anlagen-Maps Eine gespeicherte Anlage Name besteht aus mehreren Dateien. Die wesentlichen Anlageninformationen wie die Positionierung von Modellen, etc. werden in der Name.anl3 in einer xml-dateistruktur gespeichert. Das Gelände (Berge, Täler, etc.), die Bodentexturen, etc. werden in sogenannten Maps (.bmp-dateien) gespeichert. Die Speicherung erfolgt jeweils als RGB-Farbwert eines Pixels der Maps. Der Pixel unten links in jeder Map entspricht immer (x min y min ) der Anlage. Der Pixel oben rechts entspricht (x max y max ) der Anlage. Die Größe der Bitmaps ist jeweils: Länge bmp [in Pixeln] = Länge Anlage [in km] Rasterdichte [in Knoten pro km] Breite bmp [in Pixeln] = Breite Anlage [in km] Rasterdichte [in Knoten pro km] Die Bitmap besteht also aus: Rasterpunkte = Länge Anlage [in km] Breite Anlage [in km] s 2 Pixeln. Diese Zahl nennt man auch Rasterpunkteanzahl. Die Anzahl verwendbarer Rasterpunkte ist in älteren EEP-Versionen auf Rasterpunkte beschränkt. In neueren Versionen werden auch Rasterpunkte zugelassen. Wird die zulässige Höchstzahl an Rasterpunkte überschritten, so weigert sich EEP, eine neue Anlage zu erstellen. Mit dem ursprünglich für ältere EEP-Versionen bis EEP6 gedachten Tool Albert lässt sich diese Begrenzung allerdings auch in höheren EEP-Versionen aufheben. 6

7 Es gelten weiter folgende Formeln: Breite Anlage [in km] x min [in km] = 2 Länge Anlage [in km] y min [in km] = 2 x max [in km] = y max [in km] = Breite Anlage [in km] 2 Länge Anlage [in km] 2 s [in km] s [in km] Um eine Position eines Knotens (x Knoten y Knoten ) auf die zugehörige Position eines Pixels in einer der Maps (x bmp y bmp ) zu übertragen gibt es folgende Formeln: x bmp [in Pixeln] = (x Knoten [in km] + y bmp [in Pixeln] = (y Knoten [in km] + Breite Anlage [in km] 2 Länge Anlage [in km] 2 ) Rasterdichte [in Knoten pro km] + 1 ) Rasterdichte [in Knoten pro km] + 1 7

8 Heightmap ( H.bmp) Die Anlagenhöhen in den Knoten (rote Punkte) werden in der Datei NameH.bmp gespeichert. Diese Map nennt man auch Heightmap oder Höhenkarte. Es gilt die Formel: Anlagenhöhe [in m] = Rotwert+256 Grünwert+2562 Blauwert Andersherum lässt sich natürlich aus einer Anlagenhöhe in einem Knoten auch die zugehörige Pixelfarbe berechnen: Rotwert = (Anlagenhöhe [in m] ) mod 256 1, falls Anlagenhöhe [in m] Blauwert = { 0, falls Anlagenhöhe [in m] < Grünwert = (Anlagenhöhe [in m] ) Rotwert 2562 Blauwert 256 8

9 Höhenbestimmung für beliebigen Anlagenpunkt Abbildung 3: Höhendreiecke zur Höhenbestimmung Nun will man ja nicht nur die Anlagenhöhe in den Knoten wissen, sondern auch in Zwischenwerten. Hierzu betrachtet man die umliegenden vier Knoten (s. Abbildung). Zuerst muss ermittelt werden, ob sich der Anlagenpunkt X, an welchem wir die Höhe bestimmen wollen, im Dreieck X 2 X 3 X 4 oder im Dreieck X 2 X 3 X 1 befindet. Prüfe hierzu: x X [in km] x X1 [in km] < y X [in km] y X3 [in km] x X 2 [in km] x X1 [in km] y X 1 [in km] y X3 [in km] Ist diese Ungleichung erfüllt, so befindet sich der Punkt X im Dreieck X 2 X 3 X 1. Gilt hingegen, dann befindet sich X im Dreieck X 2 X 3 X 4. Für X im Dreieck X 2 X 3 X 1 : Höhe in X [in m] = Höhe in X 1 [in m] + y X [in km] y [in X1 km] (Höhe bei X y X 3 [in km] y X1 [in km] 3 [in m] Höhe bei X 1 [in m]) + x X [in km] x X1 [in km] x X 2 [in km] x X1 [in km] (Höhe bei X 2 [in m] Höhe bei X 1 [in m]) 9

10 Für X im Dreieck X 2 X 3 X 4 : [in km] Höhe in X [in m] = Höhe in X 4 [in m] + y X [in km] y X4 (Höhe bei X y X 2 [in km] y X4 [in km] 2 [in m] Höhe bei X 4 [in m]) + x X [in km] x X4 [in km] x X 3 [in km] x X4 [in km] (Höhe bei X 3 [in m] Höhe bei X 4 [in m]) 10

11 Texturen-Datei ( T.bmp) Die aufgebrachten Bodentexturen werden in der Texturendatei NameT.bmp gespeichert. In den Farbwerten der Pixel wird die Bodentextur-ID der in den Knoten aufgebrachten Bodentextur gespeichert: ID der Bodentextur = Blauwert Grünwert Blauwert Oder andersherum: Rotwert = (ID ) mod 256 1, falls ID Blauwert = { 0, falls ID < Grünwert = (ID ) Rotwert 2562 Blauwert 256 Zwischen den Knoten verlaufen die verschiedenen Bodentexturen ineinander. 11

12 Farbendatei ( F.bmp) Die Farbe einer Bodentextur kann in EEP vor dem Aufsprühen der Textur gewählt werden (siehe Abbildung). Die Textur wird hierbei additiv eingefärbt. Die Farbe des Knotens wird dann als Pixelfarbe in der Farbendatei NameF.bmp abgespeichert. Zwischen Knoten verschiedener Farbe kommt es zum Farbverlauf. Abbildung 4: Bodentextur einfärben 12

13 Skalierungs-, Reflektions- und Ausrichtungsdatei ( B.bmp) Die Datei NameB.bmp aus unserem Beispiel liefert Informationen über die Ausrichtung, Lichtreflektion und die Skalierung von Bodentexturen, wobei die Skalierung seit EEP 10 in die Datei NameS.bmp ausgelagert wurde. Für diejenigen von Ihnen, die nicht wissen, was mit Skalierung, Lichtreflektion und Ausrichtung einer Bodentextur gemeint ist, möchte ich diese in EEP verfügbaren Einstellungsmöglichkeiten kurz bildlich zeigen. Die Skalierung einer Bodentextur lässt sich z.b. hier einstellen: Abbildung 5: Skalierung einer Bodentextur Sie bewirkt, dass eine Textur vergrößert oder verkleinert aufgetragen wird. 13

14 Die Lichtreflektion lässt sich hier einstellen: Abbildung 6: Lichtreflektion einer Bodentextur Mit Reflektion ist hier nicht Spiegeln gemeint, sondern die Reflektion von Intensität. Bei Schwelle 100 werden Sie beispielsweise einen großen reflektierten hellen Lichtfleck sehen, der abhängig vom Sonnenstand ist. Mit Einstellungen zwischen 0 und 100 kann z.b. sehr schön eine Lichtreflektion bei Schnee simuliert werden. Die Ausrichtung lässt sich zum Beispiel hier einstellen: Abbildung 7: Ausrichtung einer Bodentextur 14

15 Sie bewirkt eine um den Winkel gedrehte Darstellung der Textur auf den Anlagenquadraten. Wie bei den anderen.bmp-dateien auch, so werden auch hier die Informationen im Rasterpunkt als RGB-Farbwert gespeichert. Es gelten folgende Formeln: Ausrichtung in Grad + 256, falls Ausrichtung in Grad < 0 Blauwert = { Ausrichtung in Grad, falls Ausrichtung in Grad 0 Oder anders ausgedrückt: [Ausrichtung in Grad] 256 Blauwert Für die Skalierung bis EEP 9 gilt die Formel: Skalierung in % = Grün Die Lichtreflektion wird im Rot-Wert der einzelnen Pixel gespeichert. Es gilt hier die Formel: Schwelle = Rotwert Die Formeln gelten zunächst einmal wieder nur für die Knoten. Innerhalb der Quadrate treten dann gegebenenfalls Übergangsverläufe und effekte auf, wenn die Werte für die vier umgebenen Knoten unterschiedlich sind. Ab EEP 10 wird die Skalierung der Bodentexturen in einer separaten neuen Datei namens NameS.bmp gespeichert. Bis EEP 9 waren Texturausrichtungen von -45 bis 45 und Skalierungen von 50% bis 200% möglich. Ab EEP 10 sind nun Ausrichtungen zwischen -90 und 90 und Skalierungen von 10% bis 1000% möglich. 15

16 Skalierungsdatei ( S.bmp) Die Datei NameS.bmp gibt es erst ab EEP 10. Sie speichert die Bodentexturskalierungen in den Rasterpunkten. In vorherigen EEP- Versionen war diese Information noch in der Datei BeispielanlageB.bmp aus unserem Beispiel gespeichert. Anders als bei EEP bis EEP 9 gibt es auch keine Formel mehr, sondern nur noch eine (wenn auch bijektive) Abbildung wie folgt: Skalierung in % Blauwert Skalierung in % Blauwert

17 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Erstellung einer neuen Anlage... 3 Abbildung 2: Rasterung einer Anlage... 4 Abbildung 3: Höhendreiecke zur Höhenbestimmung... 9 Abbildung 4: Bodentextur einfärben Abbildung 5: Skalierung einer Bodentextur Abbildung 6: Lichtreflektion einer Bodentextur Abbildung 7: Ausrichtung einer Bodentextur