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1993-04-07
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460 lines
KAPITEL 5 : DAS MENÜ "ANSICHT"
▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀
Inhalt: 1.) Allgemeines
2.) Menüpunkt "BildGrenzen - 2D"
3.) Menüpunkt "BildDaten - 3D"
4.) Menüpunkt "AspektFaktor"
5.) Menüpunkt "3D-Transform aus Datei"
6.) Menüpunkt "letztes Bild"
7.) Tips zur 2D-Darstellung
8.) Tips zur 3D-Darstellung
Hinweis: Zu den GROSSGESCHRIEBENEN Begriffen innerhalb dieses
Textes sind i.a. innerhalb des Programmes GANYMEDH über
den Hilfe-Index (Tastenkombination [Shift]-[F1])
OnLine-Hilfen verfügbar !
1.) Allgemeines:
----------------
Über die Funktionen dieses Menü legen Sie die mathematischen Grenzen
einer zweidimensionalen Fraktalgrafik - d.h. einen rechteckigen
Bereich der KOMPLEXEN ZAHLENEBENE - sowie die Betrachtungs-Parameter
der dreidimensionalen Darstellung fest.
Außerdem können Sie über dieses Menü eine als GSF-DATEI vorliegende
2D-Grafik 3D-transformieren, sowie die zuletzt bearbeitete Grafik
erneut laden und den Aspektfaktor (x/y) der Bildschirmgeometrie Ihres
Monitors festlegen.
Das Menü enthält die Punkte:
BildGrenzen - 2D
BildDaten - 3D
AspektFaktor
3D-Transform aus Datei
letztes Bild
Sie erreichen dieses Menü von der DESKTOP-Ebene des Programmes
GANYMEDH aus jederzeit über die
Tastenkombination [Alt]-[S]
2.) Menüpunkt "BildGrenzen - 2D":
---------------------------------
Dieser Menüpunkt gestattet es Ihnen, innerhalb einer DIALOG-BOX die
Grenzen des betrachteten Bereiches der KOMPLEXEN ZAHLENEBENE für
die Berechnung und Darstellung aller Fraktal-Typen festzulegen.
Grundsätzlich ist hier die Angabe beliebiger Werte zulässig, sinnvoll
sind i.a. jedoch nur Werte aus den unter Punkt 7 dieses Kapitels
angegebenen Bereichen.
Diesen Werten liegt ein auf die Gauss'sche Zahlenebene übertragenes
kartesisches Koordinatensystem zugrunde:
y ^ Im
│
│
│ Re
────────────────┼──────────>
│ x
│
│
│
Um eine AUSSCHNITTVERGRÖSSERUNG einer vorhandenen Fraktalgrafik zu
erzeugen, steht innerhalb der 2D-GRAFIKROUTINEN die "ZOOM"-Funktion zum
schnellen Ermitteln der zugehörigen Koordinaten-Eckwerte per Maus oder
Tastatur zur Verfügung.
(siehe hierzu: "Anhang A: Befehls-Referenz der Grafikroutinen" dieser
Handbuch-Texte, den Sie sich über das HILFE-MENÜ oder durch Betätigung
der Tastenkombination [Ctrl]-[F1] in ein DESKTOP-Fenster laden können )
Sie erreichen diesen Menüpunkt von der DESKTOP-Ebene des Programmes
GANYMEDH aus jederzeit über die
Tastenkombination [Shift]-[F2] oder die
Tastenkombination [Alt]-[S]-[G]
3.) Menüpunkt "BildDaten - 3D":
-------------------------------
Dieser Menüpunkt gestattet es Ihnen, innerhalb einer DIALOG-BOX
die Koordinaten des BETRACHTER-STANDORTES, den KREISWINKEL-Wert Ω
der gewünschten Blickrichtung, sowie den Winkel-Wert des zugrunde
liegenden SICHTFELDES Θ, und speziell den Wert des GRUNDRADIUS Ro
der dreidimensionalen Darstellung einer Fraktalgrafik festzulegen.
Allen diesen Werten liegt ein räumliches, über die GAUSS'sche oder
auch KOMPLEXE ZAHLENEBENE transformiertes, Koordinatensystem mit
"z" als "Höhen-Koordinate" und "x" und "y" wie bei den 2D-BILDGRENZEN
(siehe Punkt 2 dieses Textes) zugrunde.
. y ^ Im + z ^
. │ + │
. │ +. ┼BPZ
. │+ . │
. +│ Ω . Re │ x,y
───.─────+──oz──────────> 0┼─────────────>
. + . │ x
. + ½Θ . │
■........│.......
│
■ Blickpunkt (x,y,z) = (BPX,BPY,BPZ)
... Sichtfeld-Grenzen bilden mit der aktuellen Blickrichtung
jeweils den halben Sichtwinkel ½Θ
+++ Blickrichtung bildet mit der x-Achse den Winkel Ω, der gegen
den Uhrzeigersinn bei (x > 0,y = 0) beginnend gezählt wird
Das Nullniveau BPZ = 0 entspricht der "Oberfläche" des schwarzen
"See"-Gebietes einer Fraktalgrafik, BPZ = 1 entspricht in etwa
dem "oberen Rand des bunten Bereiches" der dargestellten Grafik.
Zulässig sind auch hier wieder beliebige Werte, jedoch sollten
Sie sich auch hier in den unter Punkt 8 dieses Kapitels angegebenen
Bereichen bewegen.
Die Länge, oder mathematisch: der Betrag, des Blickrichtungsvektors
wird als 'GRUNDRADIUS Ro' bezeichnet; Sie bestimmt im wesentlichen
die Ausdehnung des 3D-Darstellungsbereiches, die momentan gesetzten
2D-BILDGRENZEN (siehe Punkt 2 dieses Textes) haben keinen direkten
Einfluß auf die 3D-Darstellung !
Sie können alle Parameter der 3D-Darstellung außer dem SICHTWINKEL Θ
innerhalb einer der 2D-GRAFIKROUTINEN sehr schnell und bequem per
Maus oder Tastatur über die "BP3D"-Funktion ermitteln, wenn Sie eine
3D-Darstellung zu einer vorhandenen 2D-Darstellung generieren möchten.
(siehe hierzu: "Anhang A: Befehls-Referenz der Grafikroutinen" dieser
Handbuch-Texte, den Sie sich über das HILFE-MENÜ oder durch Betätigung
der Tastenkombination [Ctrl]-[F1] in ein DESKTOP-Fenster laden können )
Weitere Einzelheiten über die Details des der 3D-Darstellung
zugrundeliegenden einfachen "RayTracing"-Algorithmus finden sie
im Handbuch-Anhang B: "Mathematische & programmtechnische Grundlagen".
Sie erreichen diesen Menüpunkt von der DESKTOP-Ebene des Programmes
GANYMEDH aus jederzeit über die
Tastenkombination [Shift]-[F3] oder die
Tastenkombination [Alt]-[S]-[D]
4.) Menüpunkt "AspektFaktor:
----------------------------
Über diese DIALOG-BOX passen Sie die aktuellen 2D-BILDGRENZEN (siehe
Punkt 2 dieses Textes) bzgl. eines optimalen Aspektfaktors (x/y) der
Grafikdarstellung an.
Normalerweise sollte dieses Verhältnis (x/y) 4/3, bzw. 1.333,
- entsprechend der Geometrie eines normalen Monitors bei
Darstellung eines Vollbildes - betragen.
Über den Parameter "Opt. Aspektfaktor (x/y)" können Sie hier jedoch
auch einen beliebigen anderen Wert vorgeben, anhand dessen die
2D-BILDGRENZEN nach der Vorgabe des AUSWAHLFELDES dieser DIALOG-BOX
angepaßt werden.
Sie erreichen diesen Menüpunkt von der DESKTOP-Ebene des Programmes
GANYMEDH aus jederzeit über die
Tastenkombination [Alt]-[S]-[A]
Im Normalfall werden Sie diesen Menüpunkt jedoch selten "von Hand"
aufrufen, da grundsätzlich immer bei einer Abweichung des AspektFaktors
(x/y) um 10% automatisch zu diesem Menüpunkt vezweigt wird.
5.) Menüpunkt "3D-Transform aus Datei":
---------------------------------------
Über die erste DIALOG-BOX dieses Menüpunktes legen Sie den Namen einer
einzulesenden GSF-GRAFIKSICHERUNGSDATEI fest.
(siehe auch: "DATEI│GARFIK LADEN" in Kapitel 3 dieser Handbuch-Texte)
Anhand der Farb-Daten dieser Datei wird dann eine 3D-Transformation
in Abhängigkeit von den aktuellen "PARAM│3D-VOREINSTELLUNGEN"
durchgeführt. Im Gegensatz zu den üblichen 3D-Berechnungen, die Sie
über das Menü "AUSWAHL" starten, wird hier jedoch lediglich eine
vorhandene 2D-Darstellung in die Bildschirmebene hinein geklappt,
wobei die Höhen der neuen 3D-Darstellung anhand der vorliegenden
Farbwerte bestimmt werden.
Haben Sie eine vorhandene GSF-DATEI ausgewählt, wird die DIALOG-BOX
"DATEI│GRAFIK SICHERN" aufgerufen, innerhalb derer Sie die Möglichkeit
haben, einen neuen Namen für die zu erzeugende GRAFIKSICHERUNGSDATEI
festzulegen.
Danach wird in die GRAFIKROUTINE zur 3D-Transformation verzweigt, die
ausgewählte GSF-DATEI geladen und "OnScreen" 3D-transformiert.
Auch innerhalb dieser GRAFIKROUTINE stehen Ihnen GARFIK-MENÜFUNKTIONEN
zur Verfügung. Über [ESC] oder Maus-Rechts-Klicken können Sie die
Ausführung der GRAFIKROUTINE jederzeit unterbrechen, über [TAB] kehren
Sie dann zum PROGRAMM-DESKTOP zurück.
Dieser Menüpunkt wurde primär implementiert, um den Typ PLASMA-WOLKEN
als 3D-Oberfläche darstellen zu können (rechnerisch wäre dies nicht
möglich), er kann jedoch auch auf 2D-Darstellungen aller anderen
Fraktaltypen angewandt werden, führt jedoch in ungünstigen Fällen zu
wenig befriedigenden Ergebnissen.
Beachten Sie weiterhin: Wenn Sie die 3D-Transformation abbrechen und
sichern, kann die unvollständige Grafik nach erneutem Laden leider
nicht - wie bei den berechneten Darstellungen der Fall - zu Ende
transformiert werden !
siehe auch: OnLine-Hilfe "DIALOG-BOXEN ZUR ANWAHL VON DATEIEN"
Sie erreichen diesen Menüpunkt von der DESKTOP-Ebene des Programmes
GANYMEDH aus jederzeit über die
Tastenkombination [Shift]-[TAB] oder die
Tastenkombination [Alt]-[S]-[3]
6.) Menüpunkt "letztes Bild":
-----------------------------
Die Funktion dieses Menüpunktes besteht darin, die zuletzt bearbeitete
Fraktalgrafik aus der BILD-ABLAGE jederzeit wieder zu laden und ggf.
weiter zu bearbeiten.
Um eine Fraktalgrafik in der BILD-ABLAGE abzulegen muß der globale
Schalter dieser Funktion über "SPEZIAL│GLOBALE SCHALTER│BILD-ABLAGE"
auf "EIN" gesetzt sein ! (siehe Kapitel 7 dieser Handbuch-Texte)
Falls Sie zwischenzeitlich einen anderen GDF-Fraktaldatensatz über den
Menüpunkt "DATEI│DATEN-LADEN" (siehe Kapitel 3 dieser Handbuch-Texte)
laden oder einen kompletten "DEFAULT-RESET" (siehe Kapitel 2 dieser
Handbuch-Texte) durchführen, wird die jeweils letzte BILD-ABLAGE
gelöscht !
Sie erreichen diesen Menüpunkt von der DESKTOP-Ebene des Programmes
GANYMEDH aus jederzeit über die
Tastenkombination [Alt]-[F10] oder die
Tastenkombination [Alt]-[S]-[B]
7.) Tips zur 2D-Darstellung
---------------------------
In diesem Abschnitt möchte ich Ihnen einige bewährte Tips und Tricks
zur Erzeugung und Darstellung von zweidimensionalen Fraktalgrafiken
mit auf den Weg geben, die es Ihnen ersparen sollen, mit "unsinnigen"
Parameterangaben schlechte Erfahrungen zu machen.
a.) zur MANDELBROT-Menge:
"sinnvolle" 2D-BILDGRENZEN (siehe Punkt 2 dieses Textes) für die
Berechnung der MANDELBROT-Menge sind durch die Bereiche
XMin = -3.0 ≤ X ≤ XMax = 1.5 und
YMin = -1.5 ≤ Y ≤ YMax = 1.5 gegeben.
Zwar läßt sich die MANDELBROT-Menge auch in den Grenzen eines
größeren Rechteckes berechnen, jedoch schrumpft sie dann auf
einen unansehlichen schwarzen Fleck in der Mitte des Rechteckes
zusammen.
b.) zu den JULIA-Mengen:
"sinnvolle" 2D-BILDGRENZEN (siehe Punkt 2 dieses Textes) für die
Berechnung der JULIA-Mengen sind durch die Bereiche
Xmin = -2.0 ≤ X ≤ Xmax = 2.0 und
Ymin = -2.0 ≤ Y ≤ Ymax = 2.0 gegeben.
Hier gilt grundsätzlich Gleiches, wie bei der MANDELBROT-Menge.
Für die Wahl des konstanten JULIA-PARAMETERS c läßt sich allgemein
eine Grundregel angeben:
Je näher Sie mit diesem Parameter an den Grenzen der MANDELBROT-
Menge liegen, d.h. je näher Sie der Übergangszone zwischen
"schwarzem" und "farbigem" Bereich der Darstellung kommen, desto
filigraner, aber auch unzusammenhängender, werden die zu Tage
tretenden JULIA-Mengen.
Für c-Werte weit innerhalb der MANDELBROT-Menge stellen die
zugehörigen JULIA-Mengen noch kompakte, miteinander verbundene
Bereiche dar, während für c-Werte aus den Randgebieten der
Zusammenhang zwischen den nun vorhandenen Einzelbereichen der
JULIA-Mengen immer mehr verloren geht.
(zur Verdeutlichung dieses Zusammenhanges können Sie sich die
Sequenz der Fraktal-Grafiken zu den Daten-Dateien "J2D10.GDF"
bis "J2D19.GDF" berechnen lassen )
c.) zu SCHWINGER-Fraktalen:
"sinnvolle" 2D-BILDGRENZEN (siehe Punkt 2 dieses Textes) für die
Berechnung von SCHWINGER-Fraktalen sind durch die Bereiche
XMin = -3.0 ≤ X ≤ XMax = 3.0 und
YMin = -2.0 ≤ Y ≤ YMax = 2.0 gegeben.
Zwar lassen sich SCHWINGER-Fraktale auch in den Grenzen eines
größeren Rechteckes berechnen, jedoch schrumpfen sie dann im
Allgemeinen auf wenig detailreiche Farbblasen innerhalb eines
kreisförmigen Gebietes zusammen.
Den eigentlichen Zugang zum fraktalen Charakter der SCHWINGER-Typen
finden Sie jedoch nur, wenn Sie sich vom mehr oder weniger einfachen
und regelmäßigen Aussehen einer Grunddarstellung in obigen Grenzen
nicht täuschen lassen. Erst durch mehrfache Ausschnittvergrößerung
(GRAFIK-ZOOM-Funktion !) der in den Grunddarstellungen enthaltenen
"fraktalen Einschlüsse" wird sich Ihnen die fraktale Komplexität
der SCHWINGER-Typen in Ihrer ganzen Vielfalt darbieten !
Da Sie hierzu mit relativ großen RECHENTIEFEN arbeiten müssen,
empfiehlt sich dringend der Einsatz eines numerischen Coprozessors
und die Verwendung des Laufzeitkernes GANY287.EXE, da zur Berechnung
der Schwinger-Fraktale aufgrund des gebrochen rationalen Charakters
der Iterationsvorschrift (siehe Anhang B: Mathematische & programm-
technische Grundlagen, dieser Handbuch-Text) keine schnelle INTEGER-
ARITHMETIK verwendet werden kann !
d.) zu NEWTON-Fraktalen:
"sinnvolle" 2D-BILDGRENZEN (siehe Punkt 2 dieses Textes) für die
Berechnung von NEWTON-Fraktalen sind durch die Bereiche
XMin = -5.0 ≤ X ≤ XMax = 5.0 und
YMin = -5.0 ≤ Y ≤ YMax = 5.0 gegeben.
Zwar lassen sich NEWTON-Fraktale auch in den Grenzen eines
größeren Rechteckes berechnen, jedoch steigt dann die Gefahr
programmiertechnisch nicht abfangbarer Fließkomma-Unter/Überläufe,
speziell bei Berechnungen mit hohen Polynomgraden "n" ohne die
Unterstützung durch einen numerischen CoProzessor, stark an !
Bei der Angabe des komplexen Polynomgrades "n" und des komplexen
Parameters "C" müssen Sie grundsätzlich immer beachten:
Realteil n > 0.0
n <> (1.0;j0.0)
C <> (0.0;j0.0)
e.) zu PEGASUS- und REGULAFALSI-Fraktalen:
"sinnvolle" 2D-BILDGRENZEN (siehe Punkt 2 dieses Textes) für die
Berechnung dieser Fraktaltypen sind grundsätzlich immer durch
die Bereiche
XMin = -5.0 ≤ X ≤ XMax = 5.0 und
YMin = -5.0 ≤ Y ≤ YMax = 5.0 gegeben.
Im speziellen Einzelfall sollten Sie jedoch immer auch den
Wertebereich und den Definitionsbereich der zugrunde liegenden
NULLSTELLEN-FUNKTION f(x) = 0, die Sie über die DIALOG-BOX
"Funktionen für PEGASUS und REGULAFALSI" wählen müssen, mit
berücksichtigen !
Auch hier steigt die Gefahr von programmiertechnisch nicht
abfangbaren Fließkomma-Unter/Überläufen, wenn Sie mit betragsmäßig
zu hohen Polynomgraden "n" oder "m", bzw. mit ungünstig definierten
Exponentialfaktoren, ohne die Unterstützung durch einen numerischen
CoProzessor rechnen, stark an !
f.) zu PLASMA-WOLKEN:
Beachten Sie bei diesem Typ grundsätzlich immer die Anmerkungen,
welche in Kapitel 4 unter dem Menüpunkt "AUSWAHL│PLASMA-WOLKEN"
aufgeführt sind.
8.) Tips zur 3D-Darstellung
---------------------------
Der wichtigste Tip gleich zu Anfang:
- Versuchen Sie !nie!, den BETRACHTWER-STANDORT in einen "Uferbereich"
der postulierten Landschaft hinein zu setzen !
Der Grund dürfte wohl klar sein: In einem solchen Fall sehen Sie
nach Ende des Bildaufbaues vor lauter Felsen den See nicht mehr !
- Negative Werte für den Parameter "BlickPunkt-Höhe" BPZ sind nicht
zulässig, bei der Angabe negativer Werte wird automatisch der
Betrag des angegebenen Wertes genommen.
- Vermeiden Sie zu große "Blickpunkt-Höhen" BPZ !
Da der Parameter BPZ wesentlich in die Formeln des verwandten
"RayTracing"-Algorithmus eingeht, führen zu große Werte für BPZ zu
einer starken perspektivischen Verzerrung im vorderen Bildbereich,
vergleichbar mit einem extremen "Weitwinkel-Effekt" einer Kamera.
Vernünftige Werte für BPZ sollten sie aus dem Bereich
0 ≤ BPZ ≤ 10
wählen.
- Wählen Sie sinnvolle SICHTFELD-WINKEL Θ !
Zulässig sind grundsätzlich alle Winkel aus dem Bereich 0° bis 180°,
jedoch führen zu große oder zu kleine SICHTFELD-WINKEL Θ ebenfalls
zu unnatürlichen Verzerrungen des Bildes, deren mathematischen
Hintergrund innerhalb des verwandten "RayTracing"-Algorithmus Sie
sich ebenfalls anhand Anhang B: Mathematische & programmtechnische
Grundlagen, dieser Handbuch-Texte klar machen können. Beschränken
Sie sich auf Sichtfeld-Winkel, welche in etwa dem Sehfeld des
menschlichen Auges entsprechen, also innerhalb des Bereiches
45° ≤ ½Θ ≤ 70° ==> 90° ≤ Θ ≤ 140°
liegen.
- Vermeiden Sie zu große GRUNDRADIUS-Werte Ro !
Durch einen zu großen Wert dieses Parameters geht Ihnen in weitaus
den meisten Fällen ein erheblicher Teil der möglichen Auflösung des
Bildvordergrundes verloren, da dann sehr viele "weit hinten" liegende
Punkte unnötig berechnet werden. Unnötig in diesem Zusammenhang soll
heißen, daß die Darstellung dieser Punkte bei der weiteren Berechnung
irgendwann sowieso durch die Darstellung näher liegender Punkte des
Bildvordergrundes überschrieben wird.
Noch ein allgemeiner Tip zur Farbvergabe:
Unabhängig davon, wie Sie den Parameter-Wert "MODULO-OFFSET" eingestellt
haben (siehe Kapitel 6 dieser Handbuch-Texte), lassen sich besonders
reizvolle Fraktalgrafiken gerade dadurch erzeugen, daß Sie !nicht! immer
alle der Ihnen zu Verfügung stehenden Farben auch verwenden !