Visuelle Spezifikation, Modellierung und Animation im Systementwurf

3D-Animation selbst mit speziellen Werkzeugen immer noch einen im Entwurfsprozeß
nicht unerheblichen Aufwand dar.
5 Eine 3D-visuelle Programmiersprache
Unsere jüngsten Ergebnisse zeigen, daß das die Funktionalität eines zu entwerfenden Systems
und seine 3D-Illustration nicht unbedingt durch zwei getrennte Mittel beschrieben
und somit ständig bei der Implementierung ein Paradigmenwechsel vollzogen werden muß.
Das Ergebnis ist die erste uns bekannte visuelle Programmiersprache, die 3D-Graphik und
Animation als Sprachkonzepte verwendet. Eine 3D-visuelle Programmiersprache verwendet
3D-Graphik und Animation als Sprachkonstrukte bzw. für die Programmausführung
und unterscheidet sich so von Programmiersprachen oder seit langem bekannte (teilweise
visuelle) Notationen zur Erzeugung von 3D-Animationen.
5.1 Sprachkonzepte
SAM (Solid Agents in Motion) basiert auf den Grundkonzepten des Berechnungsmodels
von Pictorial Janus, das hinsichtlich praktischer Anwendungsbereiche grundlegend modifiziert
wurde. Ein SAM-Programm läßt sich als Menge parallel agierender und zustandsbehafteter
Objekte (oder Agenten) beschreiben, die durch Nachrichten kommunizieren. Das
Verhalten der SAM-Agenten wird durch einfache Produktionsregeln beschrieben, die lokale
Aktionen ausführen. Eine lokale Aktion ändert die unmittelbare Umgebung des Agenten
und hat keinen direkten Einfluß auf andere Agenten (bis auf zwei besondere lokale Aktionen
zum Erzeugen und Zerstören von Agenten)
Die Kommunikation in SAM erfolgt (analog zu PJ) über benannte Ports. Jeder Agent besitzt
Ausgangsports, von denen Nachrichten zu anderen Agenten versendet werden und
Eingangsports, die ankommende Nachrichten speichern. Nachrichten können an einen einzelnen
Agenten, an Agenten mit bestimmten Ports (groupcast) oder alle Agenten geschickt
werden (broadcast).
Eine SAM-Regel ist eine Produktionsregel und besteht aus Vorbedingungen und einer Konklusion.
Bedingungen in Regeln bestehen aus Statusabfragen, Typüberprüfungen an Eingangsports
und arithmetischen Ausdrücke. Eine Statusbedingung besagt, daß der Agent
sich in einem bestimmten Zustand befinden muß. Befindet sich der Agent in dem gefordertem
Zustand, so gilt die Bedingung als erfüllt. Wird keine Statusbedingung angegeben, ist
der Zustand des Agenten nicht relevant.
Typ-Bedingungen sind an die jeweils benannten Ports gebunden. Sie geben an, welche
Nachrichten sich an diesem Port befinden müssen, damit die Regel ausgeführt werden darf.
Neben vordefinierten Typen (wie String, Int, Koordinate) können auch beliebige Typ verwendet
oder die Typüberprüfung abgeschaltet werden. Sind alle Vorbedingungen einer Regel
erfüllt, werden die Konklusionen ausgewertet. Der Konklusionsteil einer Regel ist eine
Liste von Aktionen, die sequentiell ausgeführt werden. Aktionen können dabei lokale Aktionen
sein oder das Senden von Nachrichten an andere Agenten bzw. an sich selbst. Zur
Zeit sind als lokale Aktionen Statusänderungen, einfache 3D-Animationen (Skalierung,
Translation, Farbinterpolation, Translation) und das Erzeugen und Löschen von Agenten
möglich. SAM wurde jedoch so entwickelt, daß das Hinzufügen neuer Datentypen und