Peter Lorenz English smaller fonts Simulation und Animation

1. Einführung in Modellierung, Simulation und Animation

Modellierung, Simulation und Animation sind die drei Komponenten der Überschrift dieses Kapitels. Es sind zusammenhängende, teilweise überlappende Gebiete, die eines gemeinsam haben: Sie betreffen die Erzeugung und die Nutzung von Ersatzobjekten anstelle von Originalobjekten. Diese Ersatzobjekte nennt man Modelle. Simulations- und Animationsmodelle, die den Hauptgegenstand der Lehrveranstaltung Simulation und Animation bilden, sind spezielle Klassen von Modellen.

1.1. Modelle und Modellierung

Dieser Abschnitt soll einen Einblick in die Methode der Modellierung vermitteln. Dem allgemeinen Wortgebrauch nach hat das Wort Modell mindestens sieben voneinander unterscheidbare Bedeutungen. Davon wird eine ausgewählt und im folgenden benutzt:

Unter einem Modell eines Objektes oder Systems (des Originals) wird ein ähnliches Objekt oder System verstanden, mit dessen Hilfe man Aufgaben lösen kann, deren Lösung am Original nicht möglich oder nicht zweckmäßig ist.

Die allgemeinen Eigenschaften von Modellen bilden die Basis verschiedener Klassifikationen. Nun können Ziele und Gründe für und gegen die Modellnutzung erörtert werden. Anwendungen von Modellen sind mit Analogieschlüssen verbunden, so dass die allgemeine Struktur eines Analogieschlusses zu betrachten ist. Schließlich wird das Betrachtungsfeld weiter eingeengt, und Simulationsmodelle treten als spezielle Klasse von Modellen auf. Es sind dynamische Modelle, in denen die Nachbildung von Prozessen oder zeitlichen Abläufen erfolgt.

1.2. Simulation

Simulation wird heute meist als eine spezielle Ausprägung der Modellierung verstanden. Simulationsmodelle sind danach Modelle mit bestimmten Merkmalen.

Simulationsmodell oder Simulator ist ein abstraktes, dynamisches Modell, das in der Regel durch ein Programm verkörpert wird. Während der Abarbeitung dieses Simulationsprogrammes, eines Computermodells, läuft die Simulationsuhr oder Simulationszeit, und es werden Zustandsänderungen in einer zeitlichen Reihenfolge nachgebildet, die dem Zeit- und Prozeßablauf im Original entspricht.
Simulation ist Entwicklung und Nutzung von Simulationsmodellen.

Es wird erörtert, unter welchen Bedingungen die Simulation eine geeignete und effiziente Problemlösungsmethode ist. Die Simulationszeit wird eingeführt und die Taktmethode wird der Ereignismethode gegenübergestellt. Diese Methoden werden an einfachen Beispielen erläutert. Zur Simulation kann man verschiedenartige Werkzeuge benutzen. Sie werden Simulationssysteme genannt und sollen charakterisiert und klassifiziert werden.

1.3. Animation

Animation ist Erzeugung des Eindrucks von Bewegung durch das Zeigen einer Folge schnell wechselnder Bilder. Man findet Anfänge der Animationstechnik schon vor über 150 Jahren. Die erste große Blütezeit der Animation oder auch Animationstechnik wird von den Zeichentrickfilmen der zwanziger Jahre markiert. Heute ist die computerunterstützte oder -generierte Animation eine wichtige Komponente vieler Filme; und es gibt schon seit 1996 Filme (Toy Story 1996), die vollständig auf Realaufnahmen verzichten und in denen jedes Bild vom Computer generiert ist. Aber nicht diese Arbeitsrichtung der Animation, die gelegentlich auch als Studioanimation bezeichnet wird, steht hier im Blickpunkt. Es geht vielmehr um die Systemanimation.

Systemanimation hat die synthetische, computergenerierte Erzeugung bewegter Bilder, also die Sichtbarmachung von Prozessen mit Hilfe von Computerprogrammen, zum Gegenstand.

Sie hat Ziele, die von jenen der Simulation abweichen und hier zu beschreiben sind. Die Systemanimation hat sich seit den siebziger Jahren als eine Komponente der Simulationstechnik etabliert. Heute wird Simulation in der Regel nur dann akzeptiert, wenn sie die modellierten Systeme und die darin ablaufenden Prozesse durch Animation präsentieren kann. So gibt es im Umfeld der Simulation, als Komponenten von Simulatoren oder als selbständige Programme, Animatoren oder Animationssysteme unterschiedlicher Qualität. Es werden allgemeine Anforderungen an diese Animationssysteme aufgestellt und diskutiert. Einige von ihnen werden kurz und beispielhaft vorgestellt.

1.4. S&A an der Universität Magdeburg

Simulation und Animation, im folgenden meist durch S&A abgekürzt, wurden an der Universität Magdeburg benutzt und vorangebracht, seitdem die technischen Voraussetzungen, die Computer, dafür verfügbar waren. In diesem Abschnitt werden Fakten aus der Geschichte von S&A an der Universität Magdeburg zusammengetragen.

1. Einführung in Modellierung, Simulation und Animation
1.1.Modelle und Modellierung
1.2.Simulation
1.3.Animation
1.4.Geschichte von S&A an der Universität Magdeburg
Gesamtübersicht
Inhalt
1.Einführung in Modellierung, Simulation und Animation.
2.Proof Animation™.
3.GPSS/H als Programmiersprache.
4.GPSS/H-Bedienungsmodelle.
5.GPSS/H-Steuerungskonzepte.
Anhang/Index
Kontrollfragen
Scheine und Prüfungen
Termine
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