Bei dem in WinTrack integriertem 3D-Editor (dort auch bezeichnet als TEdit-3D) handelt es sich um ein kleines Tool, um 3D-Modelle für das WinTrack-Programm selber erstellen zu können. Ich stelle leider immer wieder fest, dass die Möglichkeit eigene 3D-Modelle erstellen zu können von nur sehr wenigen WinTrack-Anwendern genutzt wird. Die Begründung lautet überwiegend „zu kompliziert“, oder „zu zeitaufwändig“. Ich sage „nicht zu kompliziert“ und „Zeitaufwand je nach Modellkomplexität“. Deshalb möchte ich hier keinesfalls eine vollständige Anleitung zu diesem kleinen Programmteil von WinTrack geben, diese ist mittels Hilfetext und einer Beispieldatei Namens „beispiel.te3“ bereits im Programm enthalten. Wer an dieser Stelle bereits in die genannte Beispieldatei „hineinschnuppern“ möchte, links die 3D-Ansicht von „beispiel.te3“:

und hier das Listing des Beispiels vom 3D-Editor:
Anmerkung: die Zeichen „//“ im Listing stehen für „Kommentar“, alles was dahinter steht ist also nur erklärender Text und muss nicht eingegeben werden! Das Listing ist im Programm Wintrack als "beispiel.te3" enthalten.

Listing 1:

// Beispiel mit allen Elementen des Editors
// faktor: Zoomfaktor für Editor, Muliplikator für Parameter
// defaultwerte:
faktor 1.0,1.0
// verschieben: x,y,z
// Verschieben aller nachfolgender Elemente um die angegebenen Werte
verschieben 0,80,0
// alle Angaben in mm
//Erdgeschoß
// color: Rotanteil [0...1], Grünanteil [0...1], Blauanteil [0...1], Geländefarbe
color 1.00,1.00,0.50 // helles gelb
// box: 1.Punkt x1,y1,z1, gegenüberliegender Punkt x2,y2,z2
box -50,-30,0,50,30,50
// Dach
// texture: Nummer, Größe, Farbmischung, Drehwinkel
texture 20,3,0,0
// hexaeder: Körper mit 6 ebenen Flächen
// definiert durch 8 Punkte im Raum, deren Reihenfolge wichtig ist. (sonst stimmen die Farben nicht !)
// Punkte 1-4: unten: beginnend mit links vorne, rechts vorne, rechts hinten, links hinten,
// Punkte 5-8: oben: ....
hexaeder -55,-35,50, 55,-35,50, 55,35,50, -55,35,50, -30,-20,80, 30,-20,80, 30,20,80, -30,20,80
texture 0
// Turmaufbau
color 0.75,0.75,0.75 // grau
// pyramide: Mittelpunkt x,y,z, Hoehe, Seitenlänge unten/oben
pyramide 10,0,80, 40,30,30
// Dach vom Turm
color 1,0,0 //rot
pyramide 10,0,120, 40,35,0
// Fahnenstange auf Dach
color 0.50,0.50,1.00 // blau
// cylinder: Mittelpunkt x,y,z, Hoehe, Radius unten, Radius oben,Anzahl Seiten; 8-10: Drehwinkel um x,y,z-Achse
cylinder -25,0,80, 100,1,1,8, 0,0,0
// Text
//text: x,y,z,Drehwinkel um x,y,z-Achse,Breite,Höhe,Text
text 0,-50,0, 0,0,0,200,20,WinTrack-Editor
// Fahne
// streifen: x1,y1,z1,x2,y2,z2,x3,y3,z3,.... x8,y8,z8
// das sind nebeneinander liegende Streifen, Punktanzahl min. 3, max. 8 !
// Punkt 7  *------------------* Punkt 8
//          |                  |
// Punkt 5  *------------------* Punkt 6
//          |                  |
// Punkt 3  *------------------* Punkt 4
//          |                  |
// Punkt 1  *------------------* Punkt 2
color 0.00,1.00,0.00 // gruen
streifen -25,0,160, -25,0,180, -55,0,160, -55,0,180, -75,10,160, -75,10,180
// Kugel auf Fahnenstange
// kugel: Mittelpunkt x,y,z, radius, genauigkeit
// zu genauigkeit: je nach Größe und gewünschter Genauigkeit sollten hier Werte zwischen 3 und 32 verwendet werden.
// Werte größer als 32 werden auf 32 reduziert.
kugel -25,0,182, 3,8
// Geländer auf Dach
color 0.00,0.00,1.00 // blau
// Daten automatisch erzeugt mit Menü Einfügen | Geländer !!!!
// Geländer: -28.00,-18.00,80.00, -28.00,18.00,80.00,  15.00,5,2,1.00
box -28.50,-18.50,80.00, -27.50,-17.50,95.00
box -28.50,-9.50,80.00, -27.50,-8.50,95.00
box -28.50,-0.50,80.00, -27.50,0.50,95.00
box -28.50,8.50,80.00, -27.50,9.50,95.00
box -28.50,17.50,80.00, -27.50,18.50,95.00
cylinder -28.00,-18.00,87.50, 36.00,0.50,0.50,4.00, 0.00,90.00,90.01
cylinder -28.00,-18.00,95.00, 36.00,0.50,0.50,4.00, 0.00,90.00,90.01
// 2D-Elemente für die Anzeige bei der Wintrack-Planung
color 0.7,0,0
//rechteck2d: 1.Punkt x,y, gegenüberliegender Punkt x,y, Ausfüllen?
// Reihenfolge bei übereinanderliegenden Fläschen ist wichtig ! Aufbau von unten nach oben !
rechteck2d -55,-35, 55,35,1
rechteck2d -30,-20, 30,20,0
// linie2d: 1.Punkt x,y, 2.Punkt x,y
linie2d -55,-35, -30,-20
linie2d -55,35, -30,20
linie2d 55,-35, 30,-20
linie2d 55,35, 30,20
// kreis2d: Mittelpunkt x,y, Radius, Ausfuellen ?
color 0,1,0
kreis2d -25,0,5,1
//anfasser2d: Position des Anfasserrechtecks x,y
anfasser2d -30,0
// weiteres Element (für Beispiel nicht benötigt)
// polygon: x1,y1,z1,x2,y2,z2,x3,y3,z3,.... x8,y8,z8
// das ist eine Polygon-Fläche, Punktanzahl min. 3, max. 8 !
// die Reihenfolge der Punkte muß bei Blick auf die sichtbare Seite im Gegenuhrzeigersinn erfolgen.
// Anderenfalls ist der Farbton dunkler.
// wichtig: nur konvexe Polygone werden immer richtig gezeichnet. Siehe dazu auch Wintrack Handbuch S.40.
//polygon 30,-30,0, 0,-30,0, 0,-60,0, 15,-80,0, 30,-60,0

Verwirrt? Doch kompliziert? Nein!

Ich habe das Listing hier schon einmal dargestellt, weil es (fast) alle erforderlichen Befehle enthält, die zur Erzeugung von 3D-Modellen erforderlich sind. Und das sind erstaunlich wenige, mit denen ich beispielsweise folgendes Modell der Abbildung 2 erstellt habe.
 

Autowerkstatt von Pola Po310165. Mit gealterter Fassade und allen Reklametafeln. Die Datei, mittels TEdit-3D erzeugt, ist dabei nur 30 kByte groß! (ausgenommen Bilder für Reklametafeln, die werden im Programm per Befehlszeile nur „verlinkt“)

Jetzt Geschmack daran gefunden?

Um jedem die Scheu zu nehmen, sich selber an die Erstellung von 3D-Modellen zu wagen, dazu sollen folgende Beiträge dienen! (also eben nicht eine komplette Programmbeschreibung!)

 Abb.2

 Abb.3

Im Prinzip ist TEdit-3d nichts anderes als ein „elektronischer Holzbaukasten“, und verwendet ebenso einfache geometrische Körper aus denen dann komplexe Gebäude erstellt werden können: Klötzchen für Klötzchen; Verzeihung, Körper für Körper.

Aber beginnen wir zuerst noch einfacher. Bereits auf unserem 2D-Anlagenplan benötigen wir Grundrisse der Modelle (beispielsweise Gebäude). Auch das leistet der 3D-Editor. Man spricht dann von 2D-Objekten. Dies sind:

Nun zu den Körpern (3D-Objekte):
























Aber diese Körper lassen sich nicht so einfach wie die Klötzchen zusammenfügen, dazu ist etwas Mathematik erforderlich.
Erschrocken? Gedacht, Mathe habe ich doch endlich seit der Schulzeit abgelegt? Die Realität holt uns hier gnadenlos ein! Spätestens an dieser Stelle wird es uns klar, warum wir in Mathe hätten besser aufpassen sollen. Darum nachfolgend eine kleine Auffrischung.

Tabelle 2

Das rechtwinkelige Koordinatensystem
wer es mathematischer mag:
das kartesische – oder auch orthogonale – Koordinatensystem, siehe Abb.4.
 

2 Achsen, x-Achse und y-Achse genannt, legen eine 2-dimensionale Ebene fest, deren rechtwinkeliger Schnittpunkt den Koordinatenursprung Null darstellt.

Jeder Punkt auf dieser Ebene kann durch Angabe seiner Koordinaten eindeutig festgelegt werden. So besitzt beispielsweise der Punkt A die x-Koordinate 20, und die y-Koordinate 10; oder kurz aus gedrückt A=(20,10). Für Punkt C schreiben wir entsprechend C=(40,20). Die Punkte A, B, C, D bilden ein Rechteck, davon später mehr.

2D       2-dimensional

Abb.4

3 Achsen, x-Achse, y-Achse und z-Achse genannt, legen einen 3-dimensionalen Raum fest, deren rechtwinkeliger Schnittpunkt den Koordinatenursprung Null darstellt. Wir haben jetzt lediglich zur 2d-Darstellung eine weitere Achse z hinzubekommen.

Jeder Punkt in diesem Raum kann durch Angabe seiner Koordinaten eindeutig festgelegt werden. So besitzt beispielsweise der Punkt A die x-Koordinate 20, und die y-Koordinate 10, sowie nun eine z-Koordinate 0, oder kurz aus gedrückt A=(20,10,0). Für Punkt C schreiben wir nun entsprechend C=(40,20,0). Die Punkte A, B, C, D bilden ein Rechteck, davon später mehr. Soweit wäre das langweilig, denn wir haben bis jetzt eigentlich nichts anderes als bereits in Abb.4 dargestellt. Nutzen wir also jetzt noch die z-Achse. In Abb.5 besitzt der Punkt G die x-Koordinate 40, die y-Koordinate 20, sowie die z-Koordinate 30, oder kurz aus gedrückt G=(40,20,30). Die Punkte A, B, C, D, E, F, G, H bilden ein Quader, davon später mehr.

3D       3-dimensional

Abb.5

Und noch etwas können wir erkennen, wenn wir uns nochmals die Abbildungen 4 und 5 ansehen, und diese nur etwas anders perspektivisch darstellen: Abb.6 rechts

 

Die 2d-Koordinaten für den Grundriss sind im Grunde genommen gleich den entsprechenden 3d-Koordinaten (A, B, C, und D), nur dass den 2d-Koordinaten die z-Koordinaten fehlen. Diese (und ähnliche) Zusammenhänge muss man lernen erkennen zu können; das schärft das „räumliche Denkvermögen“ und hilft dann ungemein bei der Umsetzung eigener Ideen.

Raucht der Kopf?
Dann machen wir wieder eine kleine Pause, und setzen demnächst fort.

 Abb.6

Im Teil 2 haben wir einige Grundkenntnisse zum Koordinatensystem aufgefrischt. Diese Kenntnisse sind wichtig zum Verständnis wie Punkte (und damit auch ganze Objekte) im 3-dimensionalen Raum festgelegt werden.

Bei der Erstellung 3-dimensionaler Objekte ist es in der Praxis aber ungeschickt (zu kompliziert, unnötig schwer) alle Koordinaten der erforderlichen Punkte für ihre endgültige Position einzugeben. Nehmen wir einmal an, wir wollen ein Hochhaus erstellen. Dann besitzt das Hochhaus eine Vorderseite, eine linke Seite, eine rechte Seite, und eine Rückseite (und natürlich auch ein Dach). All diese Seiten besitzen natürlich mindestens auch Fenster und Türen. Bei der Vorderseite tun wir uns eventuell noch leicht, die Koordinaten gleich so einzugeben, dass die Punkte sich an ihren endgültigen Positionen befinden. Aber die Rückseite! Diese befindet sich in einem y-Abstand zur Vorderseite; und dann noch spiegelverkehrt zur Vorderseite (Betrachtung des Gebäudes von hinten). Alle dafür erforderlichen Koordinaten müssen dann „im Kopf umgedacht“ und umgerechnet werden, wollte man alle Punkte unmittelbar und sofort an ihren endgültigen Positionen haben. Für die linke und rechte Gebäudeseite verhält es sich ähnlich. Also, viel zu schwer! Es geht leichter! Dafür bietet der 3D-Editor zwei nützlich Funktionen: „verschieben x,y,z“ und „drehen x,y,z, wx,wy,wz“. Hier möchte ich weniger diese Funktionen beschreiben (dies kann der Hilfe von TEdit-3d entnommen werden), sondern vielmehr deren praktische Anwendung.

Erinnern wir uns an die Abb.5 aus Teil 2, und zeichnen diese nur etwas anders hin:

In Abb.7a sehen wir noch grau dargestellt den Quader an seinem ursprünglichen Platz (dort soll er später auch wieder hin!). Wir denken uns den Quader nun zum Ursprung des Koordinatensystems verschoben (farbiger Quader in Abb.7a). Dann stellen wir uns vor, dass wir senkrecht auf die Vorderseite des Quaders blicken und erhalten somit die Ansicht, wie sie in Abb.7b dargestellt ist (man nennt das auch „Draufsicht“). Nun sieht das doch schon alles viel einfacher aus! Die Vorderansicht des Quaders liegt nun in der xz-Ebene, also sozusagen in einer Zeichenebene (nur noch 2-dimensional!), welche durch die x-Achse und z-Achse aufgespannt wird. Die Vorderansicht wird jetzt zum Rechteck ABFE. Bei dieser Ansicht kommt, 3-dimensional gedacht, der Punkt G exakt hinter Punkt F zu liegen, und besitzt daher die gleichen x- und z-Koordinaten! Wir erinnern uns: Ein Quader wird in TEdit-3d mittels des Befehls „box“ erstellt, und der Quader wird dabei eindeutig durch seine Raumdiagonale festgelegt, also durch Angabe seines vorderen unteren linken Punkt (A) und durch seinen oberen rechten hinteren Punkt (G).
 

In Abb. 7b erkennen wir: A=(0,y,0) und G(20,y,30). Das alles erkennen wir jetzt viel leichter, da wir uns lediglich in einer 2-dimensionalen Ebene (xz-Ebene) zurechtfinden müssen (wenn wir später der Front noch Fenster und Türen spendieren möchten, dann geht das genau an dieser Stelle auf die gleiche Weise). Nun machen wir uns nur noch bewusst, dass der Quader auch eine „Tiefe“ in y-Richtung besitzt, also y nicht stets Null ist. Aus Abb.7a erkennen wir, dass die y-Koordinate (die „Tiefe“) von Punkt G 10 sein muss. Die y-Koordinate von Punkt A ist natürlich Null. Somit erhalten wir: A=(0,0,0) und G=(20,10,30). Und damit ergibt sich der Befehl: box  0,0,0  20,10,30. Damit hätten wir im Prinzip bereits unseren Quader, nur noch nicht an der gewünschten Position. Punkt A soll nämlich nicht im Koordinatenursprung (0,0,0) liegen, sondern bei (20,10) in der xy-Ebene! Hier hilft nun der Befehl „verschieben x,y,z“ des 3D-Editors:
also „verschieben 20,10,0“
Damit wird der ganze Quader (oder auch eine ganze Vorderfront samt Fenster und Türen) auf seine endgültige gewünschte Position verschoben.
Ein entsprechendes Listing in DEdit-3d würde also wie folgt aussehen:

verschieben 20,10,0
box  0,0,0  20,10,30

Merke: erst der Verschiebe-Befehl; dann werden alle nachfolgenden Befehle dorthin verschoben.

Merke: will man woanders weiter machen (also sozusagen „frisch beginnend fortsetzen“), so muss man natürlich eine Verschiebung wieder aufheben, da sonst ja alles Nachfolgende im Listing weiterhin verschoben wird! Möchte man also nach dem Quader keine weiteren Verschiebungen haben, so muss sozusagen „rückverschoben“ werden. Das Listing sieht dann so aus:

verschieben 20,10,0
box  0,0,0  20,10,30
verschieben -20,-10,0

Möchte man beispielsweise die rechte Seite eines Gebäudes erstellen, so ist die Denkweise die gleich, wie oben ausgeführt. Es gibt hiefür zwei prinzipielle Vorgehensweisen: 

1)  Man denke sich die Blickrichtung senkrecht auf das Seitenteil des Gebäudes. Dann blickt man nun senkrecht auf die yz-Ebene. Die dann folgende Vorgehensweise entspricht der oben beschriebenen, nur hat man es jetzt mit den y-Koordinaten zu tun, statt mit den x-Koordinaten.

2)  Auch für die Konstruktion des Seitenteils benutzt man weiterhin (wie bereits gewohnt) die xz-Ebene (exakt so, wie oben beschrieben). Das Ganze muss aber noch in die richtige Position gedreht werden (und eventuell auch noch in die endgültige Position verschoben werden). Dazu gibt es im 3D-Editer den Befehl „drehen x,y,z,wx,wy,wz“ (siehe unter Hilfe von TEdit-3d). 

Zum Drehbefehl gibt es noch viel zu sagen, aber davon später. In diesem Teil 3 sollte lediglich die prinzipielle Vorgehensweise beim Erstellen von 3D-Objekten vermittelt werden. Auch wenn es anfänglich noch den Eindruck macht, dass es recht komplex zugeht, so wird man bei etwas Übung sehr schnell feststellen, dass bei dieser beschriebenen Vorgehensweise sehr schnell, effektiv und fehlerfrei gearbeitet werden kann.

Hier noch einmal eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten Punkte zur Vorgehensweise: 

-                     Arbeiten und konstruieren mit Frontansichten (Vorteil: 2d, nicht 3d)

-                     Arbeiten und konstruieren in einer Zeichenebene (xz-, yz-, oder xy-Ebene)

-                     Nutzung des Befehls „verschieben“

-                     Nutung des Befehls „drehen“ 

Eine wohlgemeinte Empfehlung:

Wer bis hierhin gelesen hat, sollte sich

1. die Hilfe in TEdit-3d ansehen (insbesondere die Befehle)
2. das Beispiel im 3D-Editor (beispiel.te3) ansehen, durcharbeiten, experimentieren und verstehen.
3. mit einfachen geometrischen Körpern 3D-Objekte erstellen (erst mit nur einem einzigen Grundkörper)
4. mit diesen selbst erstellten Objekten obige Vorgehensweise üben
5. und erst dann schrittweise zu komplexeren Objekten übergehen!

Es wird meist nur Frust bringen, wenn man sich ungeduldig gleich das Projekt Hauptbahnhof Berlin vornimmt! Und bitte nicht den Flughafen!!!

Die Zeit, die man sich nimmt, Grundkonstruktionen erst zu üben, bis man sich mit der „neuen Denkweise“ vertraut gemacht hat, kommt doppelt und dreifach wieder rein! 

Wie gesagt, es soll in diesen Beiträgen nicht das Programm TEdit-3d zur Gänze erklärt werden. Vielmehr sollen Praktiken und Vorgehensweisen zur Erstellung von 3D-Objekten vermittelt werden, damit letztlich auch die Erstellung komplexer Objekte flüssig leicht von der Hand gehen. Hierzu werden in den folgenden Teilen noch viele Tipps und Anregungen folgen.

Im Teil 3 haben wir lediglich Grundkenntnisse aufgefrischt. So wurde hier unser „Hochhaus“ sehr primitiv nur durch einen einzigen Quader repräsentiert. Dies befriedigt natürlich nicht in der Praxis! Wir benötigen wenigsten Wände der Vorderseite, der Rückseite, sowie die beiden Seitenwände, um darin Fenster und Türen einzufügen. Wir können bei der Konstruktion im 3D-Editor vom Prinzip her genauso vorgehen, als hätten wir einen Bausatz vor uns, bei dem wir auch Türen und Fenster zuerst in die entsprechenden Wandteile setzen und erst dann die Wandteile zusammenfügen.

Die Vorgehensweise:

Ob man nun von einem Gebäudemodell einen Bausatz oder ein fertiges Modell vorliegen hat, oder sich ein Gebäude „erdenkt“, auf jeden Fall benötigt man die Abmessungen. Diese gilt es, sich zuerst zu beschaffen (beispielsweise mittels Schiebelehre abmessen).

Um meine Erklärungen leichter verstehen zu können, lassen wir fürs Erste Fenster und Türen weg (davon später). Statt eines einzigen Quaders, wie in Teil 3 beschrieben, nehmen wir nun deren vier, nämlich jeweils einen für die vier Wände. Die Abbildung 7a ändert sich also zu Abb.8 a bis e:

Abb.8a zeigt noch mal eine 3D-Ansicht.

Jede Hauswand
gelb = Front,
blau = Rückseite,
grün = linke Seite,
rot = rechte Seite,
wird durch einen eigenen Quader dargestellt. Jeder Quader mit Breite und Höhe erhält eine Wandstärke d=2.
Wir arbeiten und konstruieren alle vier Wände stets in der gleichen Zeichenebene, und zwar in der xz-Ebene;
siehe Abbildungen 8b bis 8e.

Also:

Wir betrachten obiges Listing der box-Befehle einmal genauer. Augenfällig ist die Ähnlichkeit der Koordinaten:

Abb.8b Front (gelb):
box 0,0,0, 20,2,30
Rückwand (blau):
box 0,0,0, 20,2,30
linke Seite (grün):
box 0,0,0, 10,2,30
rechte Seite (rot):
box 0,0,0, 10,2,30

ð      stets vom Koordinatenursprung ausgehend

ð      Wandbreite Front und Rückseite (in x-Richtung)

ð      Wandbreite linke und rechte Seite (in x-Richtung)

ð      Alle Wände gleiche Wandstärke (in y-Richtung!)

ð      Alle Wände gleiche Höhe(in z-Richtung)

Das ist der Vorteil, den eine Konstruktion in einer 2D-Koordinaten-Ebene bietet!
(Verfahren beschrieben in Teil 3)

Im Grunde brauchen wir nur ein box-Befehl im 3D-Editor einzutippen, und können ihn 3 mal Kopieren; anschließend brauchen nur die zweiten x-Koordinaten der letzten beiden box-Befehle korrigiert werden
(von 20 auf 10 editieren).

Natürlich befinden sich mit unserem obigen Listing noch nicht alle Wände an ihren richtigen Positionen. Aber dafür dienen die Befehle „verschieben“ und „drehen“.

Hier muss unsere Box (1)

-                     erst verschoben werden (2): 20 nach rechts, 10 nach oben, und

-                     dann gedreht werden (3): 180 Grad

Wichtig ist die Reihenfolgen: erst verschieben, dann drehen, dann die Box eingeben; danach in umgekehrter Reihenfolge, den Drehbefehl aufheben und dann die Verschiebung rückgängig machen! Siehe Listing des 3D-Editors oben neben der Abb.9c.

Die Linke Seite:
 

Wir verfahren hier also analog Abb.9c, wieder in der Reihenfolge (1), (2), (3).

Die rechte Seite:
 

Wir verfahren hier wieder analog Abb.9c, wieder in der Reihenfolge (1), (2), (3).

Beachte: in den obigen Abbildungen sind die Verschiebungen immer in grau dargestellt. Man kann auch sagen, die Koordinatenachsen x und y werden durch die Verschiebung zu Koordinatenachsen x´ und y´
(oder die xy-Ebene wird zur xý´-Ebene) und um diesen verschobenen neuen Ursprung wird dann gedreht. Die Drehungen sind in den obigen Abbildungen stets dunkel rot eingezeichnet.

Alle oben erklärten 4 Schritte (die 4 Wände) hintereinander ausgeführt ergeben:
 

Im vorangehenden Teil 4 wurde gezeigt wie generell Wände stets in der xz-Ebene erstellt werden, und dann in ihre gewünschte Position gebracht werden.

Nun besteht eine Hausfassade aber nicht aus einer einzigen Wand. Türen und Fenster verlangen Mauerdurchbrüche (aufgesetzte Türen oder Fenster wirken nicht realistisch!). Bei einem Modellbausatz sind Türen und Fenster bei Hauswänden ausgestanzt, Rahmen und Scheiben werden dort eingesetzt. Ähnlich verfahren wir auch bei unserer Hauswand beim 3D-Editor. Nur können wir hier bei einer Wand nichts „ausstanzen“. Wir müssen hier die die Wand in mehrere Wandteile aufteilen.
 

Wir verwenden die uns bereits vertraute Methode und konstruieren in der xz-Ebene. Unsere Hausfassade messen wir aus, erstellen eine kleine Skizze, und tragen darin die Maße ein.

Zum Beispiel links


 

Die Aussparrungen für Türen und Fenster teilen unsere Hausfassade in 7 Wandelemente (gelb und orange dargestellt) auf. Die Rahmenstärke d von Tür und Fenstern (blau dargestellt) sei 1 mm.

Tür und Fenster lassen wir im ersten Schritt weg. Wir erstellen zunächst die Hausfassade, bestehend aus 7 Wandelementen

Wählen wir für die Wandstärken wieder 2 (Koordinate in y-Richtung), und konstruieren in bereits gewohnter Manie in der xz-Ebene, so erhalten wir:

Wandelement 1: box   0,0,  0,   20,2,  6
Wandelement 2: box 30,0,  0,   40,2,  6
Wandelement 3: box   0,0,  6,     5,2,16
Wandelement 4: box 15,0,  6,   20,2,16
Wandelement 5: box 30,0,  6,   33,2,16
Wandelement 6: box 38,0,  6,   40,2,16
Wandelement 7: box   0,0,16,   40,2,20

Die y-Koordinaten im Listing oben wurden in der Farbe Magenta hervorgehoben; es handelt sich um die Wandstärken von 0 nach 2 in y-Richtung des Koordinatensystems.

Obige Befehle im 3D-Editor eingegeben, ergibt das Listing L1:

color 1.00,1.00,0.00 // gelb
box  0,0,0, 20,2,6
box 30,0, 0, 40,2,6
color 1.00,0.50,0.25 // orange
box  0,0,6, 5,2,16
box 15,0,6, 20,2,16
box 30,0,6, 33,2,16
box 38,0,6, 40,2,16
color 1.00,1.00,0.00 // gelb
box  0,0,16, 40,2,20
 

Die Farbbefehle wurden nur gewählt, um die gleiche anschauliche Darstellung wie Abb.10b zu erhalten. Die 3D-Ansicht des 3D-Editors sieht folglich wie in Abb.11 dargestellt aus.

Anmerkung: oben im Listing L1 fällt auf, dass der Farbbefehl gelb unnötig doppelt auftritt (ich wählte dies nur, um die Übersicht zu wahren, nämlich die Reihenfolge der Wandelemente 1 bis7). Wenn wir später einmal sehr viele Befehlszeilen für ein 3D-Objekt haben, und auch sehr viele 3D-Objekte erstellt haben, welche alle in einem Gleisplan geladen werden müssen und bei einer 3D-Ansicht dann auch berechnet werden müssen, bedeutet jede unnötige Befehlszeile mehr Berechnungszeit. Man sollte folglich stets bemüht sein das Listing zu „kürzen“ wo immer es geht. In unserem Fall können wir also die Wandelemente nach Farbe sortieren. Wir erhalten das Listing L2:

color 1.00,1.00,0.00 // gelb
box  0,0,0, 20,2,6
box 30,0, 0, 40,2,6
box  0,0,16, 40,2,20
color 1.00,0.50,0.25 // orange
box  0,0,6, 5,2,16
box 15,0,6, 20,2,16
box 30,0,6, 33,2,16
box 38,0,6, 40,2,16

und damit eine Befehlszeile weniger.

Um es übersichtlicher zu gestalten, können wir auch noch Kommentare einfügen:
Listing L3:

// Front 1
// Wandelemente
color 1.00,1.00,0.00 // gelb
box  0,0,0, 20,2,6
box 30,0, 0, 40,2,6
box  0,0,16, 40,2,20
color 1.00,0.50,0.25 // orange
box  0,0,6, 5,2,16
box 15,0,6, 20,2,16
box 30,0,6, 33,2,16
box 38,0,6, 40,2,16

Nun wollen wir Türen und Fenster einfügen.

Der 3D-Editor von WinTrack bietet hier eine elegante Funktion an „Fenster einfügen“, zu finden in der Menüleiste, dort das kleine Fenster mit den blauen Scheiben:

Das komplette Listing unseres Beispiels sieht nun wie folgt aus (ich habe nur, wie in unserer Skizze, die Farbe hell blau eingefügt, und das Wort „links“ bei dem Kommentar Fenster):

Listing 4:

color 1.00,1.00,0.00 // gelb
box  0,0,0, 20,2,6
box 30,0, 0, 40,2,6
color 1.00,0.50,0.25 // orange
box  0,0,6, 5,2,16
box 15,0,6, 20,2,16
box 30,0,6, 33,2,16
box 38,0,6, 40,2,16
color 1.00,1.00,0.00 // gelb
box  0,0,16, 40,2,20
// Fenster
color 0.00,1.00,1.00 // hell blau
// Fenster links: 10.00,1.00,6.00, 3, 10.00,10.00, 0.50,1.00, 0,0,1.20,1.20, 0.00,0.00, 0.00
// Rahmen
box 5.00,1.00,6.00, 15.00,2.00,6.50
box 5.00,1.00,16.00, 15.00,2.00,15.50
box 5.00,1.00,6.00, 5.50,2.00,16.00
box 15.00,1.00,6.00, 14.50,2.00,16.00

Anmerkung:

Eine genaue Beschreibung des Menüs „Fenster“ ist in der Hilfe des Programms nachzulesen. Dort steht unter „Richtung“, dass Ausrichtungen nur in +/- x,y,z-Richtungen möglich sind (für das Dialogfenster korrekt), andere Richtungen „von Hand“ mit dem Befehl HEXAEDER konstruiert werden müssen. Nun, der Text stammt noch aus der Zeit als es noch keinen Drehbefehl gab! Öffnen wir also das Fenster um 45 Grad mit nur einem zusätzlichen Drehbefehl; dazu das Listing unten:

Das Listing für das Fenster:

// Fenster 45 Grad geöffnet
drehen 5,1,6, 0,0,-45
color 0.00,1.00,1.00 // hell blau
// Fenster links: 10.00,1.00,6.00, 3, 10.00,10.00, 0.50,1.00, 0,0,1.20,1.20, 0.00,0.00, 0.00
// Rahmen
box 5.00,1.00,6.00, 15.00,2.00,6.50
box 5.00,1.00,16.00, 15.00,2.00,15.50
box 5.00,1.00,6.00, 5.50,2.00,16.00
box 15.00,1.00,6.00, 14.50,2.00,16.00
drehen 0

Wir erkennen also wie mächtig der Befehl „Drehen“ ist: statt umständlich mit vielen Hexaeder-Befehlen zu arbeiten, kann mit vorgegebenen Eingabehilfen gearbeitet werden. Nachträglich wird das Objekt in seine endgültige Position gebracht (auch den Befehl „Verschieben“ nicht vergessen! So können beispielsweise mit dem Befehl „Fenster“ auch Schiebetore schnell erstellt werden und in Position gebracht werden).

Die in diesen Beispielen verwendeten Farben wurden zur Verdeutlichung konstruktiver Elemente gewählt und entsprechen natürlich nicht den Farben welche man bei einem reellen 3D-Objekt verwenden würde.

TIPP:
Verliert man bei der Erstellung komplexer 3D-Objekte einmal den „Durchblick“, füge man an geeigneten Stellen Color-Befehle mit „Falschfarben“ ein. In der 3D-Ansicht sind dann diese „kritischen Stellen“ viel leichter zu erkennen und können korrigiert werden. Wenn alles ausgebessert ist, werden diese Color-Befehle wieder gelöscht.
 

Ich verzichte hier bewusst auf Beschreibung und Listing der Abb. 15! In dieser kleinen Beitragsfolge sollen Grundlagen zum besseren Verständnis des 3D-Editors von WinTrack behandelt werden. Die eigentliche Programmbeschreibung ist der ausgezeichneten Hilfe zu entnehmen. Die erforderlichen Fertigkeiten erreicht man nur durch Übung (wie stets). Also probieren Sie einmal das Ergebnis von Abb. 15 selbst zu erreichen – es ist nicht schwer!

Da der Befehle Hexaeder nicht ganz trivial ist, möchte ich hierzu ein paar Hinweise geben.

Hexaeder bedeutet Sechsflächner, er besitzt also 6 Seiten, genau wie ein Würfel und wie ein Quader. Nur ist ein Hexaeder ein viel allgemeineres Gebilde, d. h. seine Seiten können alle verschieden groß sein und brauchen auch nicht parallel zueinander sein. Um nicht nur Theorie zu haben, wählen wir zur Veranschaulichung gleich ein praktisches Beispiel wo wir den Hexaederbefehl geradezu anwenden müssen. Da der 3D-Editor keinen Befehl für Rundbögen bereitstellt, müssen wir Bögen also mittels mehr oder weniger vielen Hexaedern näherungsweise nachbilden. Es wäre ungeschickt einen Rundbogen gleich irgendwie im freien Raum hinein konstruieren zu wollen. Viel geschickter, wir wählen uns dazu erst einmal eine ebene, zweidimensionale Fläche aus; sagen wir die x/z-Ebene des 3D-Editors. Für unseren Rundbogen nehmen wir einen Halbkreis K1 mit Durchmesser d1=20 LE (LE = LängenEinheit; im Listing von TEdit3D wählen wir z. B. einen Faktor von 10, dann sind dort 20 LE = 200mm). Der Bogen soll eine Stärke von 1 LE haben, somit nehmen wir einen zweiten Halbkreis K2 mit Durchmesse d2=18 LE. Dies können wir z.B. auf Millimeterpapier zeichnen (1:1, oder besser noch in einem vergrößerten Maßstab, um die Koordinaten darin genauer ablesen zu können, z. B. 2:1 oder 4:1). Wir erhalten also folgende Zeichnung:

Der exakte Rundbogen wird durch die beiden blauen Halbkreise K1 und K2 dargestellt, die in der x/z-Ebene liegen. Wir teilen den linken Viertelkreis in der Mitte auf: Punkt P5 und P6. Damit erhalten wir unseren ersten rot dargestellten Hexaeder in einer seitlichen Ansicht mit den Punkten P1,P2,P6,P5. Haben wir unseren Rundbogen auf Millimeterpapier gezeichnet, können wir die ersten x-Koordinaten dort ablesen oder ausrechnen: P1= -10, P2= -9, P5= -7.07, P6= -6.36. Da
wir geschickter Weise unseren Halbkreisbogen symmetrisch zum Koordinatenursprung gelegt haben, sehen wir, dass der rechte Bogen symmetrisch zum linken ist.


Abb.16

Damit stehen uns auch die x- Koordinaten des rechten Hexaeders schnell zur Verfügung:
Q1= +9, Q2= +10, Q5= +6.36, Q6= +7.07. Die z-Koordinaten für P1, P2, Q1, und Q2 sind jeweils 0; die z-Koordinaten von P6 und Q5 sind 6.36, die von P5 und Q6 sind 7.07. Zu den y-Koordinaten kommen wir später, wir betrachten momentan nur die 2-dimensionale x/z-Ebene! Wir erkennen, dass unser Bogen noch ziemlich eckig ist. Eine nochmalige Unterteilung (rechtes Kreisviertel, hell grau eingezeichnet) würde sich dem Bogen bereits besser anpassen. Aber uns geht es hier erst einmal um das Prinzip Hexaeder und wir bleiben bei der groben Darstellung und wenden uns den letzten noch fehlenden y-Koordinaten zu:

Wir weisen unserem Rundbogen noch eine Breite von
4 LE zu und erkenn, dass die Punkte P1, P2, P5 und P6 alle eine y-Koordinaten von 0 haben; die Punkte P3, P4, P7 und P8 alle eine y-Koordinate von 4 haben (das gleiche gilt auch für die Q-Punkte).
Acht geben müssen wir jetzt nur noch auf die Reihenfolge der Punkte in der wir diese in den Hexaederbefehl eingeben, denn sonst stimmen später die Farben nicht!






Abb.17

Befehl in TEdit3D lautet:

// hexaeder: Körper mit 6 ebenen Flächen
// definiert durch 8 Punkte im Raum, deren Reihenfolge wichtig ist. (sonst stimmen die Farben nicht !)
// Punkte 1-4: unten: beginnend mit links vorne, rechts vorne, rechts hinten, links hinten,
// Punkte 5-8: oben: beginnend mit links vorne, rechts vorne, rechts hinten, links hinten,

also: P1, P2, P3, P4,   P5, P6, P7, P8,   und   Q1, Q2, Q3, Q4,   Q5, Q6, Q7, Q8   damit erhalten wir:

Man braucht sich also lediglich die Koordinaten der Hexaeder im linken Viertelkreis zu verschaffen, dann entsprechende Vorzeichen einfach umzukehren, und die Punkte kreuzweise vertauschen, um die Hexaeder in richtiger Reihenfolge für die rechte Seite zu bekommen. Die eckigen Pfeilklammern kennzeichnen Punkte mit gleichen x/z-Koordinaten, die sich nur in der y-Koordinate unterscheiden. Dieses Wissen kann man dazu verwenden um (a) richtige Reihenfolge der Punkte, (b) schnelles Erstellen der rechten Hexaeder durch Kopieren, Vorzeichenwechsel und Vertauschen der Koordinaten von linken Hexaedern, (c) schnelle Überprüfung auf Fehler zu erreichen. Diese Arbeit wird leichter, wenn man im Listing zwischen den einzelnen Punkten entsprechende Leerzeichen einfügt, damit die Darstellung übersichtlich wird.

Solange man mit dem Hexaederbefehl, insbesondere bei der Erstellung von Bögen, noch nicht so geübt ist, kann auch eine Tabelle hilfreich sein, in der man alle Koordinaten erst einmal einträgt:

Man kann auch Originalmodelle scannen und in ein Zeichenprogramm importieren (z.B. CorelDraw), ein Hilfslinienraster (Millimeterpapier) anlegen, alles vergrößern, Linien nachzeichnen, etc. und Koordinaten dort ablesen.

Es gibt auch kleine Programme mit denen man die Koordinaten von verschiedenen geometrischen Körpern berechnen kann. Ein solches ist z. B. Geometrix.. Hier der Link zu Geometrix.

Beispiel "Torbogen":
(erstell mit Geometrix)

Erklärungen zu Abb.22:

Wie bereits bekannt, im 3D-Editor ist alles was nach den Zeichen „//“ kommt Kommentar (also keine Befehle). Also, „//P01 bis //P13“ sind jeweils die Ergebnisse, die Geometrix ausgibt, wenn jeweils Mittelpunkt M, Durchmesser d, und Lochzahl in Geometrix eingegeben wird. Durch einfaches Kopieren dieser errechneten Werte und Einfügen in den 3D-Editor sind die entsprechenden Hexaeder schnell erstellt. Das obige Listing enthält sehr viele Kommentarzeilen; sie sollen dem Leser lediglich helfen, die Zuordnung der Koordinaten besser zu erkennen. Weiterhin helfen Leerzeichen im Listing dieses übersichtlicher zu gestalten (dies sollte man wenigsten so lange tun, bis man geübter ist; auch Fehler lassen sich so schneller erkennen).

Hinweis:

Soll ein solcher Torbogen Bestandteil einer Hausfassade sein, so sind angrenzende Wände an den Rundbereichen des Torbogens natürlich ebenfalls durch Hexaeder darzustellen.

Ich sage nur, viel Spaß beim Üben. Hexaeder können es in sich haben!

Anmerkung:
inzwischen sind weitere Befehle im 3D-Editor von Wintrack hinzugekommen; einer davon ist "Hohlcylinder", damit können viele geometrische Körper einfacher realisiert werden, als mit dem Hexaeder-Befehl. Aber davon später eventuell mehr.....

Einige Anmerkungen zum Befehl [color 0.00, 0.00, 0.00] :
Der erste Zahlenwert gibt den Rot-Anteil an, der zweite den Grün-Anteil und der dritte den Blau-Anteil.
Also [color R, G, B] (dies kennt man auch vom Fernsehen, Video oder PC-Monitore: das RGB-Signal)

Mit Hilfe dieser drei Werte lassen sich dann alle Farben darstellen. So wäre dann z.B. die Werte für ein reines Rot 255, und die Werte für Grün und Blau jeweils Null. Also R=255, G=0, B=0. Man sollte also erwarten, dass der Befehl für Rot dann [color 255,0,0] lauten sollte. Dies ist aber nicht der Fall! In WinTrack - und in TEdit3D - heißt der Befehl vielmehr [color 1,0,0]. Verwendet man den in TEdit3D eingebauten Color-Befehl und wählt hier Rot, so erhält man im Listing [color 1.00,0.000,0.00], also mit zwei Stellen hinter dem Komma. Wir werden gleich sehen warum!

Kein Rot bedeutet 0, volles Rot bedeutet 255 (Farbauflösung 256 Farben). WinTrack nun normiert die Farbanteile von 0 bis 255 auf 0 bis 1! Deshalb benötigt WinTrack auch die Kommastellen bei den Farbanteilen. Verwirrt? Aber es ist ganz einfach:

1. Hat man die Farbanteile im RGB-Format vorliegen, z.B. 255,128,64, also R=255, G=128, B=64 und möchte nun exakt diese Farbe in WinTrack darstellen, so teile man lediglich jeden einzelnen Farb-Wert durch 255. Also R=255/255=1, G=128/255=0.50, B=64/255=0.25. Also erhält man in WinTrack (bzw. in TEdit3D) mit dem Farbbefehl [color 1, 0.5, 0.25] exakt die helle Orange-Farbe.

2. Umgekehrt erhält man die RGB-Formate indem man die Farbwerte von WinTrack mit 255 multipliziert. Also [color 1,0.5,0.25]
 => 1*255=255, 0.5*255=127.5 aufgerundet (ganzzahlig!) 228, 0.25*255=63.75 aufgerundet (ganzzahlig!) 64.

Welchen Nutzen hat man von diesem Wissen?

Viele Programme in Windows zeigen Farben im RGB-Format an. Beispiel: mittels eines Scanners holt man sich eine Vorlage eines Modells in den Rechner, um dessen Farbe exakt zu bestimmen (und sie nicht per Augenmaß zu schätzen). Mit dem Cursor, oder besser mit der Pipette, fährt man über die Farbe die man bestimmen will. Hierbei werden meist die Farbanteile in RGB angegeben:

// Der Farbbefehl color

color 1.00,0.00,0.00 // R rot
color 0.00,1.00,0.00 // G grün
color 0.00,0.00,1.00 // B blau

color 0.00,0.00,0.00 // schwarz
color 1.00,1.00,1.00 // weiß 

color 1.00,0.50,0.25 // orange hell
// R G B // 1.00*255=255=R; 0.50*255=128=G; 0.25*255=64=B 

Besonderheiten:
// Ein 4.Parameter, der nicht zwingend angegeben werden muss, legt Sonderfarben fest:
// 0: Vorgabewert; kann auch weggelassen werden. Es wird die durch die ersten drei Parameter festgelegte Farbe verwendet.
// 1: alle folgenden Elemente werden in der 3D-Ansicht mit der Geländefarbe (grün) gezeichnet.
// 2: alle folgenden Elemente werden als Schneeflächen definiert.
// Diese Flächen werden in dann im Landschaftsmodus "Schnee" weiß gezeichnet.
// Der Landschaftsmodus "Schnee" kann auch im Editor eingestellt werden (Befehl Schnee im Menü Ansicht).

Beispiel:

Von einer Straßenbahn verschafft man sich ein Bild (beispielsweise aus dem Internet). Dieses Bild lädt man in geeignetes Programm, welches ausgewählte Farbbereiche im RGB-Modus zur Anzeige bringen kann. Ich verwende hier Corel PhotoPaint:

Mit Hilfe der Pipettenfunktion (Farbauswahl-Anzeige) wählt man an einer geeigneten Stelle sein Blau aus. In Abb. 24 werden im rechten Fenster die entsprechenden RGB-Werte angezeigt: R=62, G=116, B=212. Für den 3D-Editor teilen wir jeden Wert durch 255 und erhalten: r=0,24, g=0,45, b=0,83. Damit lautet der Color-Befehl in TEdit-3D:
color 0.24,0.45,0.83

Entsprechend werden in Abb. 24 im linken Fenster die entsprechenden RGB-Werte für die Scheiben angezeigt: R=53, G=57, B=58. Für den 3D-Editor teilen wir jeden Wert durch 255 und erhalten: r=0,21, g=0,22, b=0,23. Damit lautet der Color-Befehl in TEdit-3D:
color 0.21,0.22,0.23

Im WinTrack wird die Farbe dann so dargestellt:
Abb. 26

Eine andere Möglichkeit die getönten Scheiben darzustellen, wäre der Texture-Befehl im 3D-Editor. Dazu schneidet man sich mittels eines Foto-Nachbearbeitsprogramms einen kleinen geeigneten Bildausschnitt im Scheibenbereich der Fotovorlage aus, hier z. B. gelb markierter Bereich:

Dieses kleine „Scheiben-Bild“ speichert man dann im Format bmp (!) mit der Pixelgröße 128 x 128 (!)
mit einer Farbtiefe von 24 Bit (!) in das gleiche Verzeichnis in dem auch die Modelldatei gespeichert wird (!),
meist „C:\Programme\WinTrack9\models2“, der Ordner für eigene Modelle, unter den Namen:
„Texture Tram Scheiben.bmp“. Abb.28


TIPP: eventuell ist es vorteilhaft mit Hilfe eines Bildbearbeitungsprogramms die Bildhelligkeit noch zu korrigieren.

Hinweis: Einzelheiten zum Befehl texture siehe unter Hilfe von TEdit-3D!

Viel Erfolg beim Ausprobieren!