Animationen und CindyLab
Viele Geräte in der realen Welt werden durch einen Motor angetrieben. Auf abstrakter Ebene pumpt ein Motor Energie in das System. Dies führt zu Bewegungen, die über die reine Wechselwirkung freier Massen-Objekte hinausgehen. Es gibt drei Prinzipien in CindyLab, die die externe Betätigung und Kontrolle einer simulierten Umgebung ermöglichen.
- Betätigung von Federn
- Verwendung einer geometrischen Cinderella Animation
- Verwendung eines CindyScript-Skripts zur Änderung von Systemparametern (wie Positionen und Geschwindigkeiten)
Im Folgenden werden wir diese drei Möglichkeiten kurz skizzieren. Da die Anzahl möglicher Interaktionsszenarien praktisch unbegrenzt ist, werden wir uns wieder nur auf die grundlegenden Prinzipien konzentrieren und einige illustrative Beispiele geben.
Betätigung von Federn¶
Die Betätigung von Federn ist vielleicht der intrinsischste Weg, eine CindyLab-Simulation anzutreiben. Sie wird im Kontext von Federn diskutiert. Sie kann verwendet werden, um die Ruhelänge einer Feder periodisch zu variieren. Wenn die Umgebung auch etwas Reibung liefert, kann man Federbetätigung verwenden, um Punkte zu erhalten, die periodische Bewegung zeigen. Wie im Abschnitt Feder erläutert, kann man Amplitude und Phase der Betätigung unabhängig ändern. Das folgende Bild zeigt mehrere Federn, die alle mit identischen Amplituden, aber unterschiedlichen Phasen betätigt werden.
Eine typische Anwendung betätigter Federn ist die Erzeugung von Beinen für kleine Gehmaschinen, wobei man einen Punkt mit mehreren Federn verbindet, die mit einer bestimmten Phasenverschiebung betätigt werden. In der folgenden Abbildung werden die beiden Federn jedes Beines mit einer Phasenverschiebung von 0,25 betätigt. Jedes Bein hat eine Phasenverschiebung in Bezug auf das andere. Dies führt zu einem zyklischen Gehverhalten der vier Beine.
Wenn dieses Gerät auf einen CindyLab Boden geworfen wird, beginnt es automatisch zu gehen wie ein kleines Tier.
Geometrische Animationen¶
Im Geometrie-Teil von Cinderella gibt es eine standardmäßige Möglichkeit, Punkte durch die Verwendung des Animation-Modus zu animieren. Auf diese Weise kann man beispielsweise rotierende Punkte auf einem Kreis oder bewegliche Punkte auf einem Segment erstellen. Der Animations-Modus von Cinderella funktioniert nahtlos mit CindyLab. Man kann animierte Punkte verwenden und sie mit physikalischen Eigenschaften ausstatten oder sie mit Federn verbinden. Im folgenden Bild wurde eine Art langes elastisches Seil durch die Verbindung mehrerer Gummibänder erstellt. Ein Ende der Elastik war am grünen Punkt ganz links befestigt. Das andere Ende wird durch eine Cinderella-Animation angetrieben. Der rotierende Punkt auf dem Kreis wird verwendet, um das Ende der Elastik in periodischer Bewegung auf und ab zu bewegen.
Massen-Objekte können auch direkt in Animationen verwendet werden. Das folgende Beispiel ist physikalisch eher unrealistisch, demonstriert aber einen möglichen Einsatz von Massen-Objekten in Animationen. Hier ist eine Sonne an einen Kreis gebunden. Eine Animation führt dazu, dass die Sonne um den Kreis kreist. Das Bild zeigt die Spur eines roten Planeten unter der Anziehung einer rotierenden gelben Sonne.
Animationen sind mit der Physik-Simulation synchronisiert. Das bedeutet, dass wenn man den Schieber für die Animationsgeschwindigkeit bewegt, sowohl die Physik-Simulation als auch die Animation selbst verlangsamt werden.
Simulationen mit CindyScript steuern¶
Wie üblich bietet CindyScript die flexibelste und mächtigste Möglichkeit, eine Simulation zu beeinflussen. Mit CindyScript kann man die Parameter von CindyLab-Objekten wie Position, Geschwindigkeit und Ruhelänge direkt beeinflussen. Auf diese Weise kann man, wann immer der CindyScript-Code ausgeführt wird, das Verhalten der Physik-Objekte beeinflussen. Wie im CindyScript-Handbuch erläutert, ermöglicht diese Skriptsprache die Ausführung zu einem bestimmten Zeitpunkt. Eine detaillierte Liste finden Sie im Abschnitt CindyLab und CindyScript.
Grundsätzlich kann CindyScript jedes Physik-Verhalten ändern, da es das „letzte Wort" über die Parameter des Objekts hat. Man kann beispielsweise die Geschwindigkeit eines Partikels programmatisch ändern. Das folgende Beispiel zeigt eine einfache Regelschleife zum Ausgleich einer Feder durch Bewegung eines ihrer Punkte.
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