CUMULUS! Thermik

Segelfliegen bedeutet, sich mit dem Unerwarteten zurechtzufinden. Hierfür sind konventionelle thermische Szenerien viel zu statisch. CUMULUS! Aufwinde haben deswegen einen Zyklus, der für jeden Aufwind verschieden ist. Dadurch wird eine Szenerie mit CUMULUS!-Aufwinden hochdynamisch. Wenn ein Aufwind beginnt ist noch keine Wolke sichtbar. Nach einer Weile erscheint dann zunächst eine kleine Wolke, die sich später vergrößert. Schließlich endet der Aufwind, während die Wolke noch für eine Weile bestehen bleibt. Wenn man sich einer Wolke nähert kann man also niemals sicher sein, dass ein Aufwind noch vorhanden ist. Jede Aufwindzelle kann mehrmals täglich einen solchen Zyklus durchlaufen.

Darüber hinaus haben CUMULUS!-Aufwinde das typische Profil einer Aufwindsäule, die gewöhnlich von einem turbulenten Bereich umgeben ist. Auch erreicht der Aufwind nicht den Boden, reicht jedoch ein gewisses Stück in die Wolke hinein. So kann man durchaus in die Wolke hineinfliegen, wenngleich es in der Wirklichkeit normalerweise verboten ist. Kurz über dem Erdboden hört der Aufwind auf und es bleibt nur noch Turbulenz.

The Szenerien produzieren variierende Thermikwolken, die um 12.00 Ortszeit beginnen und um 19.00 enden. Am Anfang und am Ende entwicklen sich nur wenige Wolken, während am Nachmittag alle Wolke und Aufwinde entstehen und wieder verschwinden. Allerdings ist die Steigrate vollständig bestimmt durch die Wettermaschine des Flugsimulators. Sie ändert sich im Tagesverlauf und erreicht ein Maximum von 6 m/s um 12.00 Ortszeit. Um 6.00 morgens und 18.00 reduziert sich das Steigen auf 0. Diese Zahlen beschreiben die Steigrate der Luft und nicht die des Flugzeuges. Abhängig von den Flugleistungen und dem Flugzustand (z.B. Steilkreise) ist die wirkliche Steigrate um ca. 0.7-1 m/s niedriger. Das bedeutet, das brauchbare Aufwinde nur bis spätestens 17.00 Uhr gefunden werden können, was leider nicht sehr realistisch ist.

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CUMULUS!  Thermik-Szenerien

Um mit CUMULUS! eine Thermik-Szenerie zu erstellen müssen nur wenige Parameter angegeben werden, normalerweise das Zentrum des Gebietes, die Form, die Ausdehnung, der mittlere Abstand zwischen den Thermik-Zellen und die Wolkenuntergrenze. Danach wird eine *.BGL-Datei erstellt, die in ein aktives Szenerie-Verzeichnis des Flugsimulators kopiert werden kann. Eine Beschreibung der einzelnen Parameter folgt weiter unten. Dazu wird ein *.CMS-Parameter-File mit einem Texteditor erstellt, welches dann an die Standardeingabe von CUMULUS316.EXE geleitet wird („CUMULUS316 < parameterfile.cms“) oder als Parametername an das Batch-File CUMULUS!.BAT übergeben wird („CUMULUS! parameterfile“). In diesem Fall muss der Name des zu erzeugenden BGL-Files mit dem Namen des Parameterfiles übereinstimmen.

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Betriebsmodi und Parameter-File Beschreibung

C-Mode (Circular, kreisförmig)

Im c-Modus ist das Thermikgebiet kreisförmig um ein Zentrum angeordnet. Die Verteilung der Thermikzellen ist gleichmäßig und isotrop, d.h. flugrichtungsunabhängig. Die Positionen der Aufwinde werden zufällig erzeugt. Dadurch kann man schnell eine neue Verteilung der Aufwinde produzieren, indem das Programm neu aufgerufen wird. Das Parameterfile (N50E006.cms) könnte folgendermaßen aussehen:

 

Beispiel (NE50E006c.cms):

 

N50E006c                              : Name des erzeugten BGL-Files

50 30 00 6 30 00                    : Zentrum des Thermikgebietes in N/E-Koordinaten

  (+/-nn° ddss” +/-eee ddss”)

C                                            : Modus-Angabe (C), muss das erste Zeichen in der Zeile sein

100                                         : Radius in km

5                                             : typischer Abstand zwischen den Thermikzellen (km)

1700 200                                : Wolkenuntergrenze und Abweichung davon (m MSL)

 

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R-Modus (rechteckig)

Im R-Modus hat das Thermikgebiet eine rechteckige Form, was es einfacher macht, größere Gebiete nahtlos zu bedecken. Die Ausdehnung in N/S und E/W-Richtung ist in km angegeben. Auch hier ist die Verteilung der Aufwinde gleichmäßig und isotrop.

 

Beispiel (NE50E006r.cms):

 

N50E006r                               : Name des erzeugten BGL-Files

50 30 00 6 30 00                    : Zentrum des Thermikgebietes in N/E-Koordinaten

  (+/-nn° ddss” +/-eee ddss”)

R                                             : Modus-Angabe (R), muss das erste Zeichen in der Zeile sein

100 100                                  : Ausdehnung N/S, E/W

5                                             : typischer Abstand zwischen den Thermikzellen (km)

1700 200                                : Wolkenuntergrenze und Abweichung davon (m MSL)

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D-Modus (Grad-Modus rechteckig)

Im Grad-Modus hat das Thermikgebiet ebenso eine rechteckige Form, allerdings ist die Ausdehnung in Grad angegeben. Damit lassen sich leichter Gebiete bedecken, die an festen Grad-Grenzen ausgerichtet sind. Die Verteilung der Aufwinde ist wieder gleichmäßig, jedoch nicht mehr isotrop. Das bedeutet, dass die Abstände in N/S-Richtung geringer ist als in E/W-Richtung, und zwar umso mehr, je größer der Abstand des Szenerie-Gebietes vom Äquator ist (wird möglicherweise später korrigiert).

 

Beispiel (NE50E006d.cms):

 

N50E006d                              : Name des erzeugten BGL-Files

50 30 00 6 30 00                    : Zentrum des Thermikgebietes in N/E-Koordinaten

  (+/-nn° ddss” +/-eee ddss”)

D                                            : Modus-Angabe (D), muss das erste Zeichen in der Zeile sein

0.5 0.5                                    : Ausdehnung in N/S und E/W Richtung, Bereich ist Grad x Grad

5                                             : typischer Abstand zwischen den Thermikzellen (km)

1700 200                                : Wolkenuntergrenze und Abweichung davon (m MSL)

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B-Modus (bitmap)

Der B-Modus ist ähnlich dem Grad-Modus. Der Thermikbereich hat die Form eines Rechteckes, das durch sein Zentrum und die laterale Ausdehnung definiert ist. Zusätzlich ist dem Gebiet eine Bitmap-Datei überlagert, die die lokale Dichte der Aufwinde festlegt. Ein schwarzer Bereich hat die maximale Dichte an Aufwinden, während ein weißer Bereich überhaupt keine Aufwinde enthält. Graustufen legen Zwischenwerte fest. Die Wahrscheinlichkeit, dass an einer bestimmten Stelle ein Aufwind erscheint ist beschrieben durch:

 

(1-(R+G+B)/3)/(Mittlere Schwärzung der Bitmap)

 

d.h. je schwärzer eine Stelle ist, umso wahrscheinlicher bildet sich hier ein Aufwind. Gleichzeitig ist der mittlere Abstand der Aufwinde im gesamten Gebiet wieder festgelegt durch einen Abstandsparameter. Man kann es auch so beschreieben, dass der Abstandsparameter die Gesamtzahl der vorhandenen Aufwinde festlegt, während mit Hilfe der Bitmap die Aufwinde in bestimmte Teilgebiete verschoben werden. Das erlaubt es, Gebiete mit komplexer Aufwindverteilung, wie z.B. Gebirge, so anzumalen, dass über dem Relief häufiger Aufwinde erscheinen als über den Tälern. Diese Bitmap wird immer auf das zu erzeugende Thermikgebiet abgebildet, unabhängig vom tatsächlichen Ansichtsverhältnis oder der Skalierung.

Ein praktische Vorgehensweise ist, eine Karte des gewünschten Gebietes zu scannen und dann in Photoshop, Paintshop Pro oder Gimp mit einem Stretching-Tool so zu verzerren, dass das Gradnetz einen rechteckigen Bereich bildet, da die Bitmap immer auf einen rechteckigen Bereich im Gradnetz abgebildet wird.

Danach wird eine neue Bildebene erzeugt, die die Dichteinformation enthält. Am besten füllt man diese Ebene zunächst mit Hellgrau, damit überall zumindest einige wenige Thermik-Zellen entstehen. Dann werden die hochaktiven Gebiete dunkelgrau oder schwarz eingefärbt. Weiße Stellen werden überhaupt keine Thermik entwickeln.  Schwarze Stellen ziehen einen Teil der insgesamt vorhandenen Aufwinde an sich, jedoch niemals alle, es sei denn alle übrigen Bereich sind Weiß. Zum Schluss wird diese Ebene als RGB-Bitmap exportiert. Im CMS-File werden die Gebietsgrenzen so eingestellt, dass sie zur eingescannten Karte und dem überlagerte Bitmap-File passen und die Aufgabe ist erledigt.

 

Beispiel (NE50E006b.cms):

 

N50E006b                              : Name des erzeugten BGL-Files

50 30 00 6 30 00                    : Zentrum des Thermikgebietes in N/E-Koordinaten

  (+/-nn° ddss” +/-eee ddss”)

B                                             : Modus-Angabe (B), muss das erste Zeichen in der Zeile sein

N50E006.bmp                        : Name des Bitmap-Files mit der Dichte-Verteilung (24 bit, max 1024x1024)

0.5 0.5                                    : Ausdehnung in N/S und E/W Richtung, Bereich ist Grad x Grad

5                                             : typischer Abstand zwischen den Thermikzellen (km)

1700 200                                : Wolkenuntergrenze und Abweichung davon (m MSL)

 

P-Modus (Punkt-Liste)

Die P-Modus erlaubt es, eine Liste von Koordinaten anzugeben, die die exakte Position und Höhe der Thermikzellen enthalten. Weitere Parameter beschreiben die Form des Aufwindes und der Wolke, das Zeitverhalten und ob Blauthermik oder Wolkenthermik entsteht. Einige Eigenschaften können auch zufällig generiert werden.

 

Beispiel (NE50E006p.cms):

 

N50E006p                                                                  : Name des BGL-Files

50 30 00 6 30 00                                                        : Zentrum des Thermikgebietes in N/E-

                                                                                     Koordinaten (+/-nn° ddss” +/-eee ddss”)

B                                                                                : Modus-Angabe (P), muss das erste Zeichen

  in der Zeile sein

50 23 22 6 31 40 1700 2.5 1.5 15 0 17 25 -1 0         : Blauthermik, Paremeterbeschreibung s.u.

50 24 22 6 32 45 1650 1.5 0.7 22 1 23 12 12 13       : Wolkenthermik, beginnt um 12.23 endet

                                                                                      um 13.12 Uhr

50 25 22 6 29 55 1710 -1  -1  45 -0.5 -1 -1 -1 0       : 50 % Wahrscheinlichkeit f. Wolkenthermik;

                                                                                     Form und Zeitverhalten zufällig

 

Dieser Modus gibt eine maximale Kontrolle über die Thermikzelle und bietet trotzdem Möglichkeiten für eine zufällige Erzeugung wesentlicher Parameter. Die Parameter in der Punktliste beschreiben die folgenden Eigenschaften:

 

50      23  22         6   31  40 1700  2.5 1.5 15    0   17     25    12         14

+/-nn° ddss” +/-eee ddss  ceil    hs   vs  rot   cv  beg  end   StartHr EndHr

 

Parameter Beschreibung:

+/-nn° ddss” +/-eee ddss               : Position der Aufwindzelle (s.o.)

ceil                                                      : Höhe des Aufwindes in m MSL

hs                                                        : Horizontaler Maßstab (sinnvoll 1.0-3.0; -1: zufällig)

vs                                                        : Vertikaler Maßstab (sinnvoll 0.5-1.5; -1 : zufällig)

rot                                                       : Drehung in Grad

cv                                                        : Wolkenthermik (0: blau, 1: Wolke, 0…-0.99

Wahrscheinlichkeit für eine Wolke (-1 : nur Wolke werden erzeugt, jedoch kein Thermik-Code. In diesem Modus erscheint und verschwindet die Wolke genau zum Zeitpunkt, der in der Eingabeliste angegeben ist)

beg                                                      : Startminute (-1: zufällig)

end                                                      : Endminute (-1: zufällig)

StartHr                                                : Aktivierungsstunde der Thermikzelle, bei -1 wird die Zelle

                                                             mehrmals am Tag zwischen 12:00 und 19:00 aktiviert

EndHr                                                 : Deaktivierungsstunde der Thermikzelle, wenn StartHr = -1

                                                             ist, wird dieser Wert ignoriert.

 

Anmerkung: Im normalen Modus beschreiben die Zeitangaben den Beginn und das Ende des Aufwindes. Das Erscheinen und Verschwinden der Wolke wird im Vergleich dazu in Abhängigkeit von der Höhe der Wolkenuntergrenze verzögert. Im Modus „Nur Wolke“ beschreibt das Zeitverhalten dagegen das Erscheinen und Verschwinden der Wolke selbst.

 

Achtung: Die Parameterdateien dürfen keine Kommentare oder Extra-Leerzeichen oder leere Zeilen enthalten. In der Beschreibung oben sind solche nur wegen der besseren Lesbarkeit eingefügt.

 

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CUMULUS!.BAT-File

Der Prozess zur Erzeugung von Szenerien kann durch eine Art Make-File (CUMULUS!.BAT) vereinfacht werden. Angenommen man hat in der Szenerie-Datenbank des Flugsimulators ein Verzeichnis für Thermik-Szenerien ( “…\Flight Simulator 9\Addon Scenery\CUMULUS!\scenery” sowie das zugehörige „texture“-Verzeichnis) erstellt, dann könnte ein einfaches Make-File etwa so aussehen:

 

CUMULUS316 < %1.cms

Copy %1.bgl “C:\Programme\Microsoft Games\ Flight Simulator 9\Addon Scenery \CUMULUS!\scenery”

Copy cld2.bmp “C:\program files\Microsoft Games\ Flight Simulator 9\Addon Scenery \CUMULUS!\texture”

Copy cld6.bmp “C:\program files\Microsoft Games\ Flight Simulator 9\Addon Scenery \CUMULUS!\texture”

 

Die Anführungszeichen sind erforderlich, wenn wie hier in der Pfad-Bezeichnung Leerzeichen enthalten sind. Außerdem muss der Name des zu erzeugenden BGL-Files mit dem Namen des CMS-Files übereinstimmen. Nun öffnet man ein MSDOS-Fenster, wechselt in das Installationsverzeichnis von CUMULUS! und gibt ein: “CUMULUS! N50E006”. Nachdem die neue BGL-Datei N50E006.BGL erzeugt und in das Scenery-Verzeichnis des Flugsimulators kopiert wurde, wobei gleichzeitig die Wolkentexturen in das Texture-Verzeichnis kopiert werden, wird in der Szenerie-Verwaltung des Szenerie-Gebiet  CUMULUS! Aktiviert, falls noch nicht geschehen. Danach wird der Flugsimulator neu gestartet. Dadurch wird die Thermik-Szenerie geladen. Wenn man sich zwischen 12.00 und 19.00 Uhr im Thermikgebiet befindet, sollte man die Thermikwolken sehen können. Wenn die Thermik-Szenerie geändert oder zusätzliche Thermik-Szenerie im selben Szenerie-Ordner hinzugefügt wird, muss der Flugsimulator nur neu gestartet werden, um die Änderungen zu aktivieren.

Im Software-Paket ist eine weiterentwickelte .BAT-Datei enthalten, die in allen Standardinstallationen ohne Anpassungen funktionieren dürfte. Damit wird die Erzeugung eines Thermik-BGL-Datei gestartet, falls noch nicht vorhanden, die oben erwähnten Szenerie-Verzeichnisse für die Thermik-Szenerie erzeugt und die erzeugten Dateien dorthin kopiert.

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Installation

Man erzeugt eine beliebiges Verzeichnis, in das die Dateien CUMULUS316.EXE, CONFIG.TPL, cld2.bmp, cld6.bmp und CUMULUS!.BAT hineinkopiert werden. Zusätzlich benötigt man eine Kopie von Manfred Moldenhauers Scnery-Assembler SCASM 2.96, der nicht enthalten ist. SCASM.EXE muss ebenfalls im Installationsverzeichnis vorhanden sein. Falls man keine Flugsimulator-Standard-Installation hat oder die Thermik-Szenerien in einem anderen Verzeichnis ablegen möchte, müssen die Pfade zum Installationsverzeichnis des Flugsimulators und zum gewünschten Thermik-Verzeichnis entsprechend abgeändert werden.