Sonne - Erde

Sonne - Erde | PSD-Tutorials.de

Erstellt von haller9816, 13.10.2018.

  1. haller9816

    haller9816 Noch nicht viel geschrieben

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    Sonne - Erde
    Liebe Leute,

    ich bin totaler Neuling bei Animationen sowie in der 3D bzw. 4D und Blender-Welt.
    Aber ich brauche eine Animation zur Darstellung der Himmelsmechanik aus beliebigen Blickwinkeln.
    Also auch den Sonnenstandsverlauf aus Sicht einer Position auf der Erde, am besten auch die Strahlung auf einen Solarkollektor.
    Es gibt bei der Berechnung eine Vielzahl von Winkeln. Diese sollen ebenfalls anschaulich dargestellt werden.
    Ich stell mir das so vor, daß sich meine Studentinnen/Studenten selbständig frei in der Animation bewegen und sich so alles gut vorstellen können.
    Hier seht Ihr eine Auswahl von solchen Winkeln: fhe.technikum-wien.at/~schwandt/Animation/Sonnenstand.png
    Das Ganze soll sich auch zeitlich beliebig darstellen lassen (Zeitraffer, Stillstand, ..)
    Geht sowas in Blender? Gibt es gute Vorlagen, die man evtl. erweitern kann. Ich hab ein paar Beispiele im Netz gesehen. Die waren jetzt aber nicht so berauschend.
    Wie kann ich das System von hier https://www.psd-tutorials.de/downlo...onnensystem-mit-allen-planeten-fuer-cinema-4d in Blender öffnen?


    Viele Grüße

    Olaf
     
    Zuletzt bearbeitet: 14.10.2018
    #1      
  2. TutKit

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  3. KBB

    KBB Blaubär

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    Sonne - Erde
    Hi Olaf,

    Direkt gar nicht. Du brauchst ein Format, das nicht proprietär ist, sondern 3D Programm-übergreifend. Ich würde dazu zuerst mit dem Ersteller der Datei, Serolyx, sprechen, ob eine Konvertierung überhaupt in seinem Sinne ist, und dann jemanden mit Cinema 4D fragen, ob er Dir die Datei in ein passendes Format (OBJ, FBX..) umwandelt. Da Serolyx das letzte Mal in 2015 hier gesehen wurde, könnte das allerdings schwierig sein.

    Was bedeutet "Aber ich brauche.."? Ich kenne die Worte, aber die möglichen Bedeutungen sind ist vielfältig, und auf manche davon reagiere ich etwas allergisch ;)

    Ja, das klingt nach jede Menge Spaß. Und jeder Menge Arbeit.

    Aha?

    Ich weiß nicht, wie gut Du Dich auf der theoretischen Seite mit 3D Animationen und Echtzeitdarstellungen auskennst, also rein vom Kopf her, die Mechanismen der Software außen vor lassend. Aber das sind jetzt wie beim Ü-Ei schon drei Dinge, die Du ansprichst. Und da Deine eigenen, technischen Voraussetzungen, was 3D und Echtzeit betrifft, wie Du sagst, gegen Null tendieren, tastest Du jetzt ab ob ... Dir das jemand umsetzt, oder wie schnell Du die 3D Software kennenlernen kannst, um das selbst zu machen?

    D.h. wir sollten uns gleichzeitig auf dem Größenniveau eines normalen Menschen, aber bis hoch zur Größe einer Erde oder einer Sonne bewegen/skalieren können?

    Was Du da beschreibst, ist wirklich eine sehr schöne Aufgabe. Ich würde, die physikalisch korrekten Gegebenheiten voraussetzend, das Ganze Projekt jedenfalls mit einer kleinen bis mittleren 5-stelligen Summe und einer entsprechenden Zeit für die Umsetzung veranschlagen. Vllt. verstehst Du damit meine schon zwischen den Zeilen durchblinkende Vorsicht ;)
    Zusammenfassend möchtest Du bis hierher:
    - besagte Datei mit den Planeten, um überhaupt in Blender anfangen zu können
    - diese physikalisch korrekt im Raum platziert und animiert (haben, bekommen, machen ...) bis hin zu den Einfallswinkeln der Sonnenstrahlen. Was übrigens etwas schwierig ist mit 3D Programmen. Es sind keine Simulatoren. Heißt hier: damit die Sonne, die um ein vielfaches größer ist als alle anderen Planeten, auch wirklich von der gesamten Oberfläche her Licht abstrahlen kann, müssten bestimmte technische Voraussetzungen geschaffen sein, die in Echzeitsimulationen idR. so nicht gegeben sind.
    - dazu sollen die mehrfach benannten Winkel irgendwie sichtbar gemacht werden (können)
    - und last but not least ist das ganze keine Animation, also linear ablaufender Film, sondern eine Echtzeitdarstellung, wie man sie in 3D Engines von Games findet. Es geht also eigentlich nicht um 3D Programme, sondern 3D Engines wie Unity3D, Unreal - oder die Blender Engine, von der ich nicht weiß, ob diese den Anforderungen gewachsen wäre. Aber das erstmal außen vor.

    Ja, auch wenn es sich um eine lineare Animation handelt, die aber in der Zeit vor und zurück bewegt oder angehalten werden können soll, und wenn man einen beliebigen Platz im Raum einnehmen können soll (Kameraposition) und Hilfsdarstellungen wie Pfeile und Winkel ein- und ausgeblendet werden können sollen, handelt es sich um "Echtzeitdarstellungen", die mit besagten Programmen umgesetzt werden. C4D oder Blender sind dann erstmal nur Hilfestellungen.

    Nicht zuletzt sollte man an dieser Stelle vllt. auf mein letztes Zitat oben mit der Größe verweisen. Größenverhältnisse zwischen "Mensch auf der Erde" und "Planet im Weltall" könnte schwierig werden und dazu führen, dass man beides separat aufrufen kann.

    Ja, das alles ist möglich, mit dem Anspruch irgendwelcher physikalisch korrekter Parameter sehr aufwändig und muss teilweise sicher gut geplant werden. Am Ende könnte man eine schöne, auch mit VR-Brille betrachtbare Ansicht unseres Sonnensystems bekommen.
    Kannst mich gerne dazu per kbb@gmx.de anmailen ;)
     
    #2      
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  4. haller9816

    haller9816 Noch nicht viel geschrieben

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    Oh Gott, das hab ich mir ja anscheinenend viel zu einfach vorgestellt.
    Ich dachte, Spieleentwicklung zum Beispiel wäre eine populäre Sache und mein Problem ähnlich, die Geometrien einfach.
    Und ich nahm naiverweise an, daß ich sowas allein hinbekomme, obwohl ich keine Ahnung von solchen Animationen habe.
    Danke jedenfalls für Deine Antwort.

    "Aber ich brauche.." heißt, daß ich sowas gut gebrauchen könnte, um es meinen Studenten für die Lehre zur Verfügung zu stellen.
    Die riesigen Größenunterschiede sind mir bewußt, dachte aber, das wäre machbar.
    Blender habe ich versucht zu benutzen, weil es frei verfügbar ist und ich dachte, es wäre vielleicht gut dafür.
    Geht es auch ohne VR-Brille? Ich wollte es am PC nutzen bzw. nutzen lassen - Bedienung per Maus und Tastatur.

    Eventuelle finanzielle Dinge schreib ich per Mail.

    Olaf
     
    #3      
  5. Kurocao

    Kurocao Nicht mehr ganz neu hier

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    #4      
  6. KBB

    KBB Blaubär

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    Ich denke, je niedriger die Ansprüche, desto einfacher ist das zu machen ^^

    Das ist beides richtig. Damit ist es aber bei hoher Genauigkeit nicht einfach. Hier treffen die Welten der (schönen) Darstellung und der echten Simulation aufeinander *. Letzteres ist schon mit mehr Hintergrundwissen, Aufwand und u.U. auch Rechenaufwand verbunden und nicht in den gängigen 3D Engines integriert. D.h. neben dem ganzen 3D Kram kommt hier u.U. noch ein gerüttelt Maß am Programmierung (C++, Phython o.ä.) dazu. Dazu fehlt mir aber grad der Überblick, das kann auch - tatsächlich - ganz einfach sein. Auch die anderen Sachen sind von der Arbeit her erstmal nicht schwierig. Schwierig wird es in meinen Augen z.B., dann die Genauigkeit von den großen Abständen erhalten und auf die kleinen Maßstäbe übertragen werden sollen.

    * Edit: Simulationen wie Körperverformungen oder Fluids sind ziemlich sicher sehr viel aufwändiger. Man darf aber diesen möglichen Aufwand hier einfach nicht unterschätzen.

    Man kann alles lernen und die Animation der Planeten an sich sollte auch relativ schnell machbar sein. Es ist nur so, dass hier mit entweder sehr großen oder sehr kleinen Zahlen gerechnet werden muss, wenn die Winkel nachher noch in annehmbarer Genauigkeit anzeigbar sein sollen. Jedenfalls, soweit ich mir das vorstelle. Ich sehe förmlich z.B. die recht eckigen Bewegungen der Planeten, wenn man die Bewegung nicht hoch genug auflöst, aber nahe genug an den Bahnen ist. Da reichen die Standards m.E. nicht aus, dazu müsste man sich aber konkret damit beschäftigen.
    Wenn man eine "schöne" Animation von Großen ins Kleine oder umgekehrt machen will **, wird diese dafür z.B. in mehrere Abschnitte aufgeteilt, damit die Fehlertoleranz in den Bewegungen höher ist. Es ist eigentlich auch vorstellbar, diese Abschnitte in einem Echtzeitszenario so unterzubringen, wenn man von groß auf klein und zurück "zoomt", dass kaum Übergänge sichtbar werden. Oder man springt gezielt und sichtbar zu einer separaten Darstellung mit Hausdach und Solarpanel, per Menü/Button.

    **Edit: gemeint ist Cinema/TV

    Aus beiden Gründen gut dafür: weil es frei ist, und weil es als einziges der jetzt 7 "großen" 3D Programme eine Game-Engine integriert hat. Man hört allerdings nicht allzu viel von deren Engine (heißt, es ist nicht so viel auf dem Markt, wie von Unity oder Unreal, die z.B. auch auf Mobiles und iPads laufen könnten). Die zunächst ebenfalls freien Engines wie Unity3D, die CryEngine und Epic Unreal können Jahre bzw. Jahrzehnte an umfassender Entwicklungszeit vorweisen. Frei sind sie, solange man selbst kein Geld damit verdienen will.
    Daneben gibt es unzählige "kleine" und auch kostenlose Echtzeit-Engines, keine Frage.

    Ja, sicher. Das ist nur das Sahnehäubchen, wenn man schon so ein Projekt macht :) Wenns fertig ist, ist die Brille ein Klacks ;)
     
    Zuletzt bearbeitet: 15.10.2018
    #5      
  7. haller9816

    haller9816 Noch nicht viel geschrieben

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    OK, danke Blaubär und Kurocao,

    das reicht mir erst mal als Info(s) und war sehr hilfreich. Ich werde erst mal darüber nachdenken, wie ich weiter vorgehe.

    Danke für die Antworten.

    Olaf
     
    #6      
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  8. kraid

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    Das Ganze 1:1 in einer Gameengine umzusetzen ist schon wegen der enormen Größenunterschiede nicht möglich.
    Wenn bestimmte Grenzen des Koordinatensystems der Spielwelt überschritten werden, kommt es mitunter zu allerhand merkwürdigen Fehlern.

    Spiele in denen man vom Weltraum aus bis auf Planetenoberflächen gelangt nutzen diverse tricks um eine Illusion des nahtlosen Übergangs zu schaffen.

    Wirklich maßstabsgerecht geht es dabei aber nicht zu und das hat mehrere Gründe.
    Das Physiksystem der meisten Engines ist nicht auf extreme Geschwindigkeiten bzw. hohe Geschwindigkeitsunterschiede ausgelegt und reale Distanzen mit machbaren Geschwindigkeiten zurück zu legen wäre zu langweilig.

    Stell dir mal vor die Schüler könnten sich Simmulationsbedingt nur mit 1% der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen.
    Dann bräuchten die von der Erde zur Sonne ca.14 Stunden und zum Mond immerhin noch ca. 2 Minuten.

    Ich denke mal hier wäre es deutlich besser wenn man mit verschiedenen schematischen Darstellungen arbeitet, welche nur eingeschränkte interaktivität bieten.

    Bei der Darstellung des Sonnensystems wären z.B. reale Größenverhältnisse zwischen Sonne und Planeten weniger geeignet, da die meisten Planeten so nur sehr schwer oder garnicht erkennbar sein würden.

    Selbst auf allen mir bekannten Darstellungen der Größenverhältnisse wird die Sonne selten komplett abgebildet, da der Größenunterschied zu gewaltig ist und man die kleinen Planeten dann nur noch als Punkt darstellen könnte.
     
    #7      
  9. haller9816

    haller9816 Noch nicht viel geschrieben

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    Hallo Kraid,

    stimmt, man könnte die Konstellation (Sonne und Mond) ausschließlich aus Sicht der Erde bzw. maximal aus einer Umlaufbahn, aus der man die gesamte Erde (bzw. eine ca. doppelt so große Sphäre) sehen kann, betrachten und Sonne und Mond schematisch darstellen. Das wäre vernünftig und man könnte trotzdem veranschaulichen, was ich mir vorstelle.
    Warum muß übrigens die Bewegung (Geschwindigkeit) physikalisch sinnvoll sein? Man könnte z. B. die Betrachtungsposition mit x-facher Lichtgeschwindigkeit oder sogar plötzlich ändern. Was sehe ich da falsch? Könnte man ausgewählte (aber frei wählbare) Konstellationen darstellen. Damit und den geometrischen Vereinfachungen wäre der Aufwand vielleicht nicht so groß (sowohl rechentechnisch als auch für die Programmierung) und die Bedienung einfacher.

    Danke für die Denkanstöße und Klarstellungen an Blaubär, Kurucao und Kraid.

    Olaf
     
    Zuletzt bearbeitet: 15.10.2018
    #8      
  10. KBB

    KBB Blaubär

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    Geschenkt, deshalb der Wechsel zwischen verschiedenen Szenen mit unterschiedlichen Größenzuordnungen.

    Und so, wie man unter Win z.B. mit verschiedenen Mausgeschwindigkeiten = Entfernungen arbeiten kann (falls es noch nicht aufgefallen ist: je schneller die Maus über den Bildschirm bewegt wird, desto größer ist die Entfernung. Stichwort "Mauskilometer") kann man effektiv auch hier eine Beschleunigung einsetzen. Die Beschleunigung bestimmt z.B. die "Szene" (hier Größenordnung), in der sie eingesetzt wird. Nur als Idee.
    Eine lineare Geschwindigkeit, also die von Dir Olaf genannte x-fache Lichtgeschwindigkeit als Konstante macht hingegen *keinen* Sinn, weil es Bereiche gibt, wo es dann viel zu schnell ist. Und evtl. andere, wo es zu langsam ist.

    Bewegung macht hier im Raumbezug mehr Sinn. Sprich: ich will zur Erde/Planet x/y/z und schwubble dahin. Jetzt will ich zur Sonne oder zur Oberfläche, werde also schneller oder langsamer, je nach gewähltem/angeklicktem Zielpunkt. In jedem Fall wird in dem Fall z.B. als Idee das Bezugssystem und damit die Geschwindigkeit geändert.

    Aber es wäre programmierbar, relativ, im Bezug zur Bewegung. Das macht dann jede Engine mit. Deshalb die Übergänge zwischen verschiedenen "Szenarien", Spielumgebungen.

    Ich hab mir vorhin übrigens die Datei von Serolyx angeschaut, der übrigens explizit "nur zum privaten Gebrauch" schreibt und eine relativ komplexe Datei erstellt hat, was die Darstellung der Planeten betrifft (also nicht nur Kugeln + Texturen, wie ich zuerst dachte. Die Datei ist damit nicht ganz einfach 1:1 in Blender übertragbar, aber es wäre durchaus machbar). In dieser Datei sind die Planeten der Einfachheit halber dicht an dicht und die Größenverhältnisse stimmen absolut nicht, soweit ich das optisch mit einem Blick absehen konnte. Auch die Planetenbahnen, die in der Datei enthalten sind, stimmen nicht. Es sind einfache Kreisbahnen, in diesem Fall sogar mit einer mit blossem Auge sichtbaren Eckigkeit. Vllt. nicht im Renderscreenshot unten, aber in der Datei. Auch die Größenverhältnisse Sonne-Erde dürften nicht ganz stimmen, wenn ich mir unser Sonnensystem hier vor Ort (verkleinertes Modell auf 2km Größe reduziert) in Erinnerung rufe. Erde = 1/2 Tennisball, Sonne 2.8m, grob. Da muss schon eine Menge geschraubt werden.
    HF
    [​IMG]

    Edit: wer hat das denn nach Blender verschoben, nur weil das Schlagwort hier vorkam??
     
    Zuletzt bearbeitet: 16.10.2018
    #9      
  11. haller9816

    haller9816 Noch nicht viel geschrieben

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    Ich hab das in "Blender" gefragt, weil ich dachte, es wäre das richtige Programm für mein Problem.
     
    #10      
  12. KBB

    KBB Blaubär

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    Oh, okay, sorry. Ich war mir sicher, das Thema zuerst woanders gelesen zu haben, u.a. weil ich in "Blender" nie vorbeischaue.
    Möglicherweise kommen hier in "3D Allgemein" auch noch weitere Ideen zusammen, von daher würde ich es auch vorerst hier lassen. Es sei denn, Du bist Dir sicher, nur mit Blender weitermachen zu wollen.
     
    #11      
  13. kraid

    kraid reMember

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    @KBB Also ich weiß z.B. von der Unreal Engine 4 das man dort im realen Maßstab 1uu=1cm maximal bis 5km gehen kann.
    Darüber hinaus befindet man sich außerhalb der World Bounds wo z.B. dann keine Physik und Animation mehr berechnet wird.
    Das lässt sich zwar auch alles ausschalten und umgehen, aber es gibt diese Beschränkungen nicht ohne Grund. (z.B. Performance)
    Größere Welten benutzen deshalb das Level Streaming, was aber in dem Fall wohl auch nicht anwendbar ist.

    Hier müsste ein komplett anderer Ansatz her, quasi eine an diese Anforderungen angepasste Engine.

    @haller9816 Da fällt mir ein, schau dir doch einfach mal ein Spiel namens Universe Sandbox an, vielleicht wäre auch das was für den Unterricht.
     
    #12      
  14. KBB

    KBB Blaubär

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    Angepasster Ansatz, andere Engine ist m.E. nicht nötig. Aber so oder so frickelig aus mehreren Gründen, s.o. ;)

    Ich würde die jeweilige Szene (= Ausschnitt oder gesamtes System in unterschiedlichen Größen) skalieren, die "Schrittweite", die ich mich darin bewegen kann und die Kamera. So dass z.B. einmal ein Sonnensystem existiert was die 5km ausfüllt, um einigermaßen nah an die Erdoberfläche zu kommen, weil die dann um die 5cm groß ist, und einmal eines von ein paar Meter Größe, um die Entfernungen leichter überbrücken zu können, aber auch, um Rundungsfehler in der Projektion und der eliptischen Kreisbahnbewegungen fließender umsetzen zu können, und vllt. um die Planeten dort *größer* zu machen, um sie trotz ihrer Entfernungen auf einen Blick sehen zu können. Wenn man dann auf ein Solarpanel schauen will, kann man auf eine separate Szene mit dem Ausschnitt auf der Erde wechseln, oder die Erde solo vor einer Kugelprojektion setzen. Die Planeten kann man ja eigentlich eh nicht alle auf einmal erfassen wie im Rendering oben, weil sie dafür zu weit auseinander und zu klein wären.
    Aneinandersetzbare Szenenabschnitte wären noch ein weiterer Ansatz. Eine reale 1:1 Weltall-Umgebung hatte ich (für mich) schon weiter oben ausgeschlossen.
    Etwas in der Art.
     
    #13      
  15. haller9816

    haller9816 Noch nicht viel geschrieben

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    @kraid Ich habe Universe Sandbox angeschaut. Und da ist etwas, was ich nicht verstehe. Da müssen doch viel, viel mehr Entwicklungsstunden drinstecken als für meine Animation notwendig wären. Drum dachte ich anfangs auch, daß der Aufwand nicht groß wäre (ohne, daß ich konkret Universe Sandbox kannte).

    @KBB die konkreten Vorstellungen finde ich interessant, aber vielleicht sollte man das Ganze noch mehr auf die Erdsicht bzw. auf die Erdumlaufbahnsicht reduzieren. Andere Planeten braucht man ja garnicht und die Sonne (und -der ist nicht unbedingt notwendig- den Mond) nur mit ihrer scheinbaren Größe von der Erde aus.

    Danke für Eure Beiträge und schöne Grüße

    Olaf
     
    #14      
  16. KBB

    KBB Blaubär

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    Ja, kann man machen. Es ist auch möglich, eine Menge zu faken, so dass es aussieht, als ob. In die Richtung ging mein Vorschlag, die Szene mit Haus und Kollektor aus der Gesamtdarstellung der Planeten auszukoppeln und über einen Button etc. aufrufbar zu machen. Ist halt schade, wenn das anfangs ins Spiel gebrachte "Planetarium" samt Zooms gar nicht mehr dabei ist. Aber wenn es nicht wirklich nötig ist - weg damit ;) Das ist oft sogar der einfachere, weil weniger aufwändige Weg, wenn wie hier z.B. die Größen nicht so einfach umsetzbar wären. Wenn Dein Bezugspunkt die Erde sein soll wie in der Skizze, spart das schon Einiges ein.
    Faken ist vermutlich wie anfangs mal erwähnt in Bezug auf die Sonne notwendig, wenn es eine Rolle spielt, welche Ausdehung sie hat. Ich denke da an den Abweichwinkel von .. 0,5 Grad? den die Strahlen von ganz links nach ganz rechts der Sonnenoberfläche haben. Aber vllt. sagst Du auch hier, es reicht wenn das modellhaft angegangen und mit nur einem Winkelwert gerechnet/dargestellt wird. Sowas könnte man alles in einem Gespräch klären.

    Na Du machst ja jetzt auch Abstriche, was die Grüße und Simulation des Environments betrifft. Vllt. ist das was Du letztlich wirklich brauchst, wesentlich kleiner auch einfach machbar. Und der Aufwand für die Sandbox ist ja nicht gerade klein. Von Mannstunden kann ich zwar nichts sehen, aber da arbeiten 15 Leute dran :)

    Edit: Ich würde den Aufwand der fertigen Sandbox auf den ersten Blick auf x4 nach meiner 1. Schätzung ansetzen (ja, ziemliche Hausnummer). Die Größenordnung kann man hier z.B. runterdrehen, die Winkel- und Bewegungs-Genauigkeit (von der ich erst dachte, dass sie bei Dir wichtig wäre) scheint hier stark vernachlässigt zu sein. Evtl. haben sie ihre eigene Engine. Das ist zwar Arbeit, aber man kann sie auf die eigenen Bedürfnisse abstellen. uvam.
     
    Zuletzt bearbeitet: 17.10.2018
    #15      
  17. haller9816

    haller9816 Noch nicht viel geschrieben

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    Welchen Winkel meinst Du, der die Toleraz von 0,5 Grad hat? Meinst Du "von ganz links nach ganz rechts der Sonnenoberfläche" quasi den Winkel eines Kegels mit der Spitze auf der Erde und als Boden der projezierte Sonnequerschnitt?
     
    Zuletzt bearbeitet: 17.10.2018
    #16      
  18. KBB

    KBB Blaubär

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    Sry, war ne Weile unterwegs. Ja genau, von einer zur anderen Seite der Sonne. So dass nicht ein einziger Ausgangspunkt, sondern die ganze, riesige Fläche der Sonne zählt, bzw. der Abstand zwischen den jeweils ersten und letzten möglichen Strahlen. Tut mir leid wenn ich die richtigen Begriffe dazu nicht nennen kann, letztlich geht es um je einen Strahl (oder einfacher: Vektor) sagen wir "von ganz links" und einen "von ganz rechts", die auf einen Punkt der Erde fokussiert werden.
    Und ja, ausgebildet wird natürlich ein Kegel draus. Der Winkel zwischen diesen beiden Vektoren bzw. denen des gesamten Kegels liegt m.W. bei etwa 0,5°. Andersherum gesprochen bekommt jeder Punkt eines Sonnenkollektors von der Sonne immer diesen Strahlen-Kegel ab anstatt eines einzelnen Vektors. K.A. ob das von Belang bei Deinen Studies ist, für eine korrekte Simulation wäre es das.
     
    #17      
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