Sİ MÜLASYON ORTAMI NDA ZEKİ ETMENLER. YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Müh. Ergün ÖZDE Mİ R. Anabili m Dalı : UZAY MÜHENDİ SLİ Ğİ. Progra mı : UZAY MÜHENDİ SLİ Ğİ

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİTÜSÜ Sİ MÜLASYON ORTAMI NDA ZEKİ ETMENLER YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Müh. Ergün ÖZDE Mİ R Anabili m Dalı : UZAY MÜHENDİ SLİ Ğİ Progra mı : UZAY MÜHENDİ SLİ Ğİ MAYI S 2002

2 İSTANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİTÜSÜ Sİ MÜLASYON ORTAMI NDA ZEKİ ETMENLER YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Müh. Ergün ÖZDE Mİ R ( ) Tezi n Enstitüye Veril diği Tari h : 10 Mayıs 2002 Tezi n Savunul duğu Tari h : 30 Mayıs 2002 Tez Danış manı : Di ğer Jüri Üyel eri Doç. Dr. Şaki r KOCABAŞ Doç. Dr. Sel man NAS Doç. Dr. Sel amet G. ERÇELEBİ MAYI S 2002

3 ÖNS ÖZ Bu t ezi n geliştiril mesi ve hazırlanması sırası nda kat kıları ndan dol ayı danış man hoca m Doç. Dr. Şakir Kocabaş a ve arkadaşı m Dr.Cu ma Yarı m a teşekkür ederi m. MAYI S 2002 Er gün Özde mir ii

4 İ Çİ NDEKİ LER KI SALT MALAR TABLO Lİ STESİ ŞEKİ L LİSTESİ ÖZET SUMMARY vi vii viii ix x 1. Gİ Rİ Ş 1 2. ZEKİ KONTROL SİSTEMLERİ Kura mve Yönt e ml er Zeka ve Boyutları Zekanı n Tanı mı Zekanı n Boyutları Tari hçe Zeki Kontrol de Yapay Zeka Zeki Kontrol ün Uygul anması Kontrol Kura mı nı n Şu Anki Dur umu Kl asi k Kontrol mu Zeki Kontrol mu Zeki Ot ono m Kontrol Kontrol Kura mı Açısı ndan Ot ono mi Modelle me ve Bil gi Te msili Teknol ol oji ve Uygul a ma Zeki Kontrol Yönt eml eri Zeki Kontrol Kapsamı Bil gi Tabanı Hat a Teşhisi ZEKİ ETMENLER Zeki Et menl erde Gerçek Za manlılık Zeki Et menl erde Gerçek za manlı Kontrol içi n Gerekli Şartlar Genel Çerçeve Zeki Et meni n Çevresi Et meni n Özellikleri Et men Mi marisi Üst Düzey Yapı Al gıla ma Bileşeni Eyl e m Bileşeni Düşün me Bilşeni 25 iii

5 4. GRAFİ K SİSTEMİ Üç Boyutl u Progra mlamanı n Te mel Prensi bleri Koor di nat Siste mi İki boyutl u Kartezyen Koor di natlar Koor di nat Kesiti Üç boyutl u Kartezyen Koor di natlar OpenGL Nedir? OpenGL Kullanı mı Küt üphanel er ve Başlı k Dosyal arı OpenGL Veri Yapısı OpenGL Ko mutları nın İsi ml endir me Yapısı OpenGL' de Gör me ve Dönüşüşüml er Göz Koor di natları Gör ünt ü Dönüşümleri Model Dönüşümü Üç Boyutl u Dönüşü ml er Ho moj en Koor di natlar Projeksi yon Dönüşü mü Gör ünt ü Çı kışları Dönüşüm Arabiri mi Model Gör ünt ü Matrisi Projeksi yon Matrisi Matris Yı ğı nları Ta mpon Bellekl er Renk Ta mponu Çift Ta mpon Deri nli k Ta mponu Ta mponl arı n Te mi zl enmesi OpenGL Ko mutları OpenGL Pencere İşle ml eri Gör ünt ü Yenile me İşle ml eri Giriş Ol ayl arı İşleml eri Ar ka İşle ml eri n Yapıl ması Çi zi m Ko mutları Dönüşümİşle ml eri Sİ MÜLASYON ORTAMI Giriş Si mül asyon Programı nı n Genel Tasarı mı Nesne Tabanlı Progra ml a ma Progra ma Giriş Ekran Tasarı mı nı n Oluşt urul ması 55 iv

6 5. 4. Ekrandaki Resi ml erin Ol uşt urul ması Doku Kapl a manı n Oluşt urul ması Ekrandaki Yazı Fontları nı n Ol uşt urul ması Uçak Nesneleri ni n Oluşt urul ması Uçak Nesneleri ni n Hareket Ettiril mesi Yör üngeni n Gösterilmesi Sİ MÜLASYON ORTAMI NDA ZEKİ ETMENİ N KULLANI MI AI 1 Uçağı nı n Hareketi ve Zeki Et meni n Eğitil mesi AI 2 Uçağı nı n Hareketi ve Zeki Et men Tarafından Kontrol ü Za man Değerlendirmesi SONUÇLAR 79 KAYNAKLAR 81 ÖZGEÇMİ Ş 83 v

7 KISALT MALAR DDC : Doğr udan Sayısal Denetleyici ( Direct Di gital Controller) DES : Ayrı k Ol ay Siste mi ( Discrete Event Syste m) GDI : Grafi k Donanı mı Arabiri mi ( Graphi c Devi ce Interface) GLUT : OpenGL Araç Kiti-( OpenGL Utility Tool kit) MI Q : Maki na Zeka Katsayısı ( Machi ne Intelligence Quotient) OS : İşleti msiste m( Operating Syste m) PI : Orantı ve Integral (Proporti onal and Inet grati on) PLC : Progra ml anabilir Mantık Denetleyicisi (Prog. Logi c Controller) RGBA : Renk Siste mi ( Kır mı zı(red), Yeşil( Green), Mavi( Bl ue)) SGI : Silicon Graphi cs Inc. US : Uz man Siste m vi

8 TABLO Lİ STESİ Sayf a No Tabl o 2.1 : Zeka Düzeyl eri... 4 Tabl o 4.1 : OpenGL Veri Türleri Tabl o 4. 2 : OpenGL de Dönüşüml er Tabl o 4. 3 : Gl utinit Displ ay Mode ile kullanılan Ta mponl ar Tabl o 6. 1 : Za man Değerleri ni n Karşılaştırıl ması vii

9 ŞEKİ L LİSTESİ Sayf a No Şekil 2. 1 Şekil 2. 2 Şekil 2. 3 Şekil 2. 4 Şekil 3. 1 Şekil 3. 2 Şekil 3. 3 Şekil 3. 4 Şekil 3. 5 Şekil 4. 1 Şekil 4. 2 Şekil 4. 3 Şekil 4. 4 Şekil 4. 5 Şekil 4. 6 Şekil 4. 7 Şekil 4. 8 Şekil 5. 1 Şekil 5. 2 Şekil 5. 3 Şekil 6. 1 Şekil 6. 2 Şekil 6. 3 Şekil 6. 4 Şekil 6. 5 Şekil 6. 6 : Zeki- Ot ono m( Özerk) Kontrolcü.... : Kontrol Siste mi : Zeki Kontrol ün Kapsam Eksenl eri.... : Bir Uz man Siste m.... : Zeki Et men ve Çevre İlişkisi.. : Et men Mi marisi... : Al gıla ma Bileşeni Alt Biri ml eri. : Eyl e m Bileşeni Alt Biriml eri.. : Düşün me Bileşeni Alt Bi ri ml eri. : Ti pi k Bir Uygul a mada OpenGL i n Yazılı mdaki Yeri... : OpenGL i n Donanı ml a Pr ogra m İlişkisi ndeki Yeri.. : İki Farklı Açı dan Göz Koor di natları : Nesne İlerle mesi : Ort hografi k ve Perspective Projeksi yon.... : Gör ünt ü Kesitini n Ayarlanması... : Düğü m Nokt ası nı n Görünt ü Ol ması içi n İleti mhattı : Bir Düğü m Nokt ası nı n Model Gör ünt ü Dönüşümü. : İki Boyutl u Ekranı n Görünt üsü. : Çi zilen Şekli n ve Kapl anan Dokunun Özel Dur uml arı... : Uçak Yör üngesi ni n Gösteri mi : AI 1 Uçağı nı n Dönüş Hareketi ni n Gösteri mi.. : AI 1 Uçağı nı n Hareket Al gorit ması : AI 2 Uçağı nı n Yör ünge Hareketi ni n Gösteri mi. : AI 2 Uçağı nı n Yör ünge Hareketi ni n Al gorit ması... : Eğiti m Aşa ması nda Yörüngeni n Göst eri mi... : Uygul a ma Aşa ması ndaki Yör üngeni n Göst eri mi viii

10 Sİ MÜLASYON ORTAMI NDA ZEKİ ETMENLER ÖZET Bu t ez çalış ması çerçevesi nde, bir si mül asyon orta mı nda zeki et menl eri n davranışları incelenmi ştir. Zeki et menl er al gıla ma, düşün me (dur um değerlendir me ve öğren me) ve eyl e m yapabil me özellikleri ne sahi ptir. Bu a maçl a i ki boyutl u bir si mül asyon orta mı nda i ki hava hedefini kontrol edecek i ki et men geliştiril miştir. Bi ri nci hava hedefi bir zeki et men t arafı ndan kontrol edil mektedir. Öt eki hava hedefi i se, aynı orta mda pr ogra ml anmı ş bir şekil de hava devri yesi yapan bir uçağı t e msil et mekt e ol up zeki davranış özelliği yokt ur. Eğiti m çalış ması nı n başlangı cı nda biri nci hava hedefi unifor m bir hareket yap makt adır. Kullanı cı bunun yönünü değiştirerek çeşitli manevralar yaptırır. Bu manevralar hedefi n hareketi ni kontrol et mek i çi n et men t arafı ndan al gılanır ve dur u m eyl e m kuralları bi çi mi nde bil gi t abanı na kayıt edilir. Kural dosyası kullanı cı eğiti m süreci ni dur durduğunda ol uşt urul ur ve yeni bir süreç başlatıldı ğı nda et men t arafı ndan kullanılır. Di ğer t araftan, i ki nci hedef hava devri yesi ni t e msil et mek üzere eli pti k bir yör üngede pr ograml an mı ş ol arak hareketine deva m eder. Et men OpenGL küt üphanl eri kullanılarak Visual C da geliştiril miştir. ix

11 I NTELLI GENT AGENTS I N Sİ MULATI ON ENVI RONMENT SUMMARY Wi t hi n t he fra me wor k of t his t hesis t he behavi or of i ntelligent agents i n si mul ati on environment has been investi gated. Intelligent agents have t he capabilities of percepti on, cognition (situati on eval uati on and l earni ng), and acti on. For t his pur pose t wo agents have been devel oped t o operate i n a 2- D si mul ati on environ ment t o control t wo air t argets. The first air t arget is controlled by an i nt elligent agent. The ot her air target moves i n a progra mmed fashi on, and has no ot her intelligent fut ures. At t he begi nni ng of t he trai ni ng sessi on, t he first air t arget starts movi ng wit h a unifor m move ment. The user changes t he air t arget s directi on and makes maneuvers. These maneuvers are percei ved by t he agent t o control the t arget s moti on and are saved as situati on- acti on r ul es i n its knowl edge base. The rule file is for med when t he user st ops t he trai ni ng sessi on, and it used by t he agent when a ne w sessi on is started. The second t arget, on t he other hand, conti nues its moti on as pr ogra mmed i n an elliptical orbit, mi mi cki ng air patrol. The agent has been devel oped i n Visual C wit h OpenGL li braries. x

12 1. Gİ Rİ Ş Tez çalış ması nda bil gisayar al anı nda son yıllarda daha çok araştır mal ar yapılan ve uygul a ması her geçen gün artan yapay zeka siste ml eri nden zeki et men ve yi ne özellikle savun ma ve uzay sanayisi nde yaygı n kullanı mı artan si mül asyon siste mi ni içeren bir progra myazılması nı içer mekt edir. Pr ogra m t asarlanırken t ek t ek grafi k işle ml eri yapıl ması yeri ne OpenGL adı verilen özel bir yardı mcı pr ogra mı n küt üphanel eri kullanıl dı. OpenGL bir çok al anda kullanı mı ol an ticari CAD ve si mül asyon pr ogra ml arı nı n ar kası nda i ki yada üç boyutl u şekilleri n ekrana arka pl andaki grafi k donanı mı yl a uğraş mayı aza i ndirerek çi zil mesi ni kol aylaştıran bir yapı ya sahi ptir. OpenGL bu i şle ml eri kol ayl aştır mak içi n geliş mi ş f onksi yon siste mi ne sahi ptir. OpenGL ko mutları nı n grafi k donanı ml arı ile desteklenmesi ve hatta donanı mdan bağı msız ol ması onu ol dukça kullanışlı yap makt adır. Bu t ez i çin yazılan pr ogra mda t emel ol arak i ki uçak nesnesi ni n bazı özellikler hedef alı narak ol uşt urul ması ve bunu yapar ken de OpenGL küt üphanel eri ni n he m t emel dönüşt ür me işle ml erinden he m de şekil yüzeyi nde ve arka pl anda daha gerçeğe uygun gör ünt üler oluşt urabil me gi bi geliş meye açı k i mkanl arı ndan faydal anmak a maçl anmı ştır. Tezi n i ki nci kıs mı ise yapay zeka siste ml eri ile ilgilidir. Burada t e mel a maç yi ne son yıllarda çok kullanıl maya başlanan si mül asyonda yapay zeka çalış mal arı ndan biri ni gerçekl eştir mektir. Tasarla maya çalışılan pr ogra ml a bir zeki et men t arafı ndan yönetilen i ki farklı nesneni n kontrol ünü gerçekl eştirerek onl ara nesneni n t emsil etti ği cis mi n di na mi k modeli ne uygun hareket i mkanı sağl a mak hedeflenmi ştir. İki boyutta bir uçağı n hareketi di kkate alı narak boyl a msal ve dönüş esnası nda açısal değişi ml er gerçeğe yakı n t ut ul maya çalışıl mıştır. Uçak şekli dönüşl erde t a m bir daire şekli nde ol mayı p he m boyl a msal he m de öt ele me hareketi esas alı narak modellen mi ş ve dönüşün sabit bir açı mi ktarı ile gerçekçi ol ması sağl anmı ştır. 1

13 Böl üm 2 de Yapay zeka hakkı nda bil gi veril mekt edir. Yapay zekanı n ne ol duğu, tari hi ve zeki kontrolün kısaca uygul a ma al anl arı gi bi genel konul ardan bahsedil mekt edir. Böl üm 3 t e zeki et menl er hakkı nda genel bil gi veril mekt edir. Bir siste me zeki et men denebil mesi i çi n nel eri sağl a ması gerekti ği ve en genel de bir öğrenme yapısı nı n ne ol duğu açı klanmakt adır. Böl üm 4 te ise grafi k siste mi ve bu iş i çin kullanılan OpenGL yar dı mcı pr ogra mı ndan ve asıl pr ogra m i çi nde kullanılan en t e mel komutl ardan bahsedil mekt edir. Böl üm 5 te OpenGL kullanılarak yazılan si mülasyon pr ogra mı n nasıl t asarlanı p nel er yapıl dı ğı ndan ve kullanı mda ol uşabilecek sorunl ardan bahsedil mekt edir. Böl üm 6 da zeki etmenl e si mül asyon arası ndaki bağl antı progra mı ndan bahsedil mekt edir. Zeki et meni n pr ogra ma nerelerde müdahal e ettiği nel er yapabil di ği nasıl öğrendiği anlatıl makt adır. 2

14 2. ZEKİ KONTROL SİSTEMLERİ 2. 1 Kura mve Yönte ml er Teknol oji k gereksi ni ml er, kar maşı k siste ml erin köt ü koşullarda bile yüksek perfor mans sergile mesi ni sağl ayacak yüksek niteli kli kontrol siste ml erine i hti yaç ol unduğunu gösteri yordu. Bu siste ml eri n kontrolün de, çoğu yapı ve para metrel er za manl a değişen t ürden ol duğundan süreç hakkında kesi n ve yet erli bilgi ye sahi p ol a ma ma mı z konvansi yonel deneti m siste ml eri nin gereksi ni ml eri mi zi karşıla ması na engel ol uyordu. Ar aştı macılar da bu sorunl arı n üstesi nden gel mek i çi n yapay zeka adı verilen bir yapı ol uştur up bu sorunl arı aş mak içi n çalış mal ara başladılar. Kontrol siste mi ise bir çok yönden t anı ml anabilir, a ma en yaygı n bilinen t anı mı; Bi r kontrol siste mi bir gr up bileşeni n t opl andı ğı, ki bu bileşenl erle bir enerji girişi ni denetleyerek istenilen bir çı kış değeri ni el de edebil mek i çi n kullanılabilir, bir siste mdir. Ör neği n t er mal bir kontrol siste mi nde a maç t er mal enerjini n sı caklı ğı daha önceden belirlenen bir değerde yada belirli bir aralıkta tutabil mesi dir [16]. Za manl a, siste m ve kontrol, bil gisayar bili ml eri ve yöneyl e m araştır ması dalları ndaki çalış mal ar birleştirilerek adı na zeki kontrol denen ve t a ma men ot onom ol masa da gel ecekt e bunu a maçl ayan ve i nsanı n maki nel ere ol an zi hi nsel kat kısı nı n bir kıs mı nı maki nel erdeki yazılı ml ara devreden disi pli nler arası bir bili m dalı ol uşt u. Bu dalı n ol uşt urduğu deneti m siste ml eri, farklı ayrı ntı düzeyl eri nde pl anl anan geç mi ş deneyi ml ere dayalı öğrenme, hat alı duruml arı t anıyarak onl arı n üstesi nden gel ebil me ve t üm bunl ar arası nda koor di nasyon kurabilme yet enekl eri ni n en azı ndan bir kıs mı nı içeri yorlardı Zeka ve Boyutl arı Zekanı n Tanı mı Zeka en azı ndan orta mı al gıla ma ve karar ver me ve eyl e m denetle meyi gerektirir. Daha yüksek ve daha düşük zeka ise nesne ve ol ayları tanır, bil gi yi bir dünya modeli nde t e msil eden olayl arı açı klar ve gel ecek içi n pl anlar yapar. Gelişmi ş zeka da 3

15 kavra ma ve anl a ma, akıllıca seç me, çeşitli ortaml arda hareket et me yetenekl eri yle donatıl mıştır. Deneti m kura mı açısı ndan zeka bilgili bir davranış yöneticisi ol arak tanı ml anabilir. Bu açı dan zeka, bil gi ve gereksi niml eri n, sensörleri bul unan ve hedefi ol arak bir deneti m siste mi ne, pl an yap mak ve eyl e m gerçekl eştir mek i çi n sunul ması dır. Zekanı n düzeyl eri Tabl o 2. 1 de gösteril miştir. Tabl o 2. 1 Zeka Düzeyl eri Ort a mı kavra ma ve anl ama Akıllıca seç me Çeşitli orta ml arda başarı ile hareket et me Nesneyi, Ol ayları tanır ve açı klar Gel ecek içi n plan yapar Ort a mı al gıla ma Karar ver me Z E K A Psi kol oji açısı ndan zeka, al gıla ma, kavra ma, yargıla ma, duygu ve davranışları nı al gılayabilen, öne mseyen, pl anlayan ve eyl e m yapabilen bir siste mde a maçl arı na eriş mek i çi n birleş mesi dir. Başarı yı genel ol arak, bir siste mi n asıl a macı na eriş mesi ol arak t anı ml arsak, zekayı da; belirsiz bir orta mda başarı ol asılığı nı arttıracak şekil de davranış göster me ol arak t anı ml ayabiliriz. Bi yol oji k varlı klar i çi n asıl a maç genl eri n yayı mı dır ve başarı öl çütleri ni de doğal seçi m süreçleri belirler. Maki ne içi nse bu i kisi de t asarımcı, pr ogra mcı ve işletmence belirlenir. Zekanın üç düzeyi vardır [9]: Siste mi n beyni ni n hesap gücü. Gerekli tümişleri yapmak içi n siste mi n kullandı ğı al gorit mal arı n kar maşı klığı. Siste mi n belleği nde bul unan bil gi ve değerler. Zeka değişen ve kar maşı k bir dünyada nasıl algılanı p, karar verilip davranılacağı bil gisi ni n biri ki mi ve artan hesap gücüyl e gelişebilir. Bu geliş me, maki nel er da donanı m ve yazılı mcılardan, doğal siste ml erdeyse öğrenme ve ol gunl aşma yol uyl a evri ml eş meden kaynakl anır. Öğrenme ise zeki olmak i çi n değil deneyi mler sonucu daha zeki ol mak i çi n gerekli dir. Öğrenme, dış dünya hakkı nda bil gi depol a ma ve davranma bil gisi yle beceri kazanma i çi n bir mekani z madır. Böyl ece davranış, hatırlanan bir bilgi nedeniyle za manl a değişebilir. 4

16 Zekanı n Boyutl arı Zeka, hesap gücü, işle mci sayısı, süreçler arası iletişi m, bellek büyükl üğü, sakl a ma ve bul ma işle ml eri, bil gi t emsil mekani z ma ve sisteml eri işlevsel yet enekl er, al gıla ma keski nli ği ve aralı ğı, pl anl a ma ve öngör me yet enekl eri, değer yargıları getir me ve öğrenme yet eneği gi bi para metrelere sahi ptir. Bu boyutları n, her biri nde yet enek düzey ve derecesi vardır ve bunl ar hep birlikte bir zeki siste ml er uzayı tanı ml arlar. Böyl ece zekilere ait bu yet enekl erde uzayda bir nokt a yada bir vekt ör olarak t e msil edilebilirler. Bu uzayı n orijini de t üm boyutlarda 0 (sıfır) yet enek sahi bi ol un ması yani zeki ol ma ma duru mudur. Bu uzaydaki bir nokt ada öğrenme, beceri kazan ma ve unut ma ve beceri kaybet me yolları yla, hareket eder Tari hçe Beyni mi zde yer al an kavra ma yet eneği ve göz kul ak deri, dil, burun gibi doğal sensörlerle çevre orta m hakkı nda bil gi t opl arız. Beyi n bil gi yi birleştirir ve uygun yor umu yapar. Bu kavrama süreci ni öğrenme ve değerlendir me i zler ve sonuç ol arak si nir siste mi ne dağıtıl mış kar maşı k bir si nir ağı aracılığı yla gerekli kas hareketi sağlanır. İnsanl ar şi mdi doğayı gözl eyerek bu kavra ml arı maki nelerle akt ar maya çalış makt adır. Amaç, belirsiz ve yapısallaş ma mı ş bir orta mda işleyebilecek ot ono m bir r obot ol uşt ur maktır. Ür eti m, sağlı k, t arı m, madencilik, uzay ve okyanusl arda böyl e zeki maki neleri n pot ansi yel örnekl eri ni n uygul a mal arı nı gör mekt eyiz. Zeki kontrol ve zeka, bili m ve mühendislik literat üründe çoğu za man yanlış yer al dı ğı gi bi, yapısı nı n t anımı hakkı nda henüz bir anl a m büt ünl üğü yokt ur. Bi r gör üşe göre zeki bir kontrol siste mi, il gilenilen siste mi n perfor mansı nı opti mi ze et mek i çi n gerekli süreç, bozucu etkiler ve işleti m koşullarını kavra ma, yargıla ma öğren me yet eneği ne sahi ptir. Zekayı da şöyl e t anı ml ayabiliriz: Kavra ma, öğrenme ve yargıla ma yet eneği. Herkesi n hat a yaptı ğı söyl enir a ma zeki bir i nsan aynı hat ayı i ki kez yap maz. Bu da bu üç f akt örün kişi ni n kendi perfor mansı nı arttır ması nda ne kadar öne mli ol duğunu gösterir. Kontrol yeni bir kavra m değil dir a ma değişi me uğra mı ştır arası doğr usal ve doğr usal ol mayan kontrol mekani z mal arı t ekrarlılık al anı nı n analizi ne dayan makt aydı arası hı zlı geliş mel er ve kura msal yeniliklere t anık ol undu. Bunl ardan birkaçı duru m uzay yönt e mi uygul a mal arı, denetlenebilirlik ve gözl enebilirlik kavra ml arını n geliş mesi, opti mal ve skol astik deneti m kura ml arı dır. 5

17 Bunl arı n bazıları süreç deneti mi ve hava-uzay endüstrisi nde kullanıl dı. Opti malli k, uygul anabilirlik, öğrenme ve dayanı klılık kavra mları da bu döne mde belirdi. Kontrol yönt e ml eri yse hal a model e dayalı yakl aşı ml ara dayan makt aydı. Kontrol edilecek siste m ve skol astik çevre modeli çevri m dışı ve çevri m i çi para metre kestiri mi yl e fizi ksel özelliklerden çıkarılıyordu. Yapay zekanı n endüstriyel anl a mda başarıları uygul a mal arı 1980 lerde geliş miş ül keleri n savun ma bakanlı kları nı n, kara deni z ve hava kuvvetleri ni n büyük il gisi ni çekmeye başlamı ştır. Son yıllarda bir çok askeri al anda yapay zeka ile uygul a ma çalış mal arı başlatıldı [1]. Daha sonra bir kaç yeni kura msal yenilik gel mektedir. Bunl ar bil gi t abanları, yapay si nir ağl arı ve bul anı k mantı k gi bi yeni t ekni klerle eski kontrol yönt e mleri ni n birleşi mi nden ol uş makt adır. Zeki kontrol saygı n bir konu hali ne gel mi ştir ve bili m ada ml arı konu üzerinde geniş çalış mal ar yap mı şlardır. Kura msal geliş mel erin çoğu model t abanlı ol mayan deneti me yönel mekt edir. Model-tabanlı kontrol tasarı mı nda t asarı mcı nı n siste m ve çevresi hakkı nda önceden bil gi sahi bi ol duğu varsayılır. Deney, kestiri m ve t anı ma yönt e ml eri yle, yada sistemi n ve çevreni n fiziksel yapısı i ncelenerek bu bil gi birleştiril mekt edir. Model t abanlı ol mayan kontrolcül erde ise çevri m i çi öğrenen mekani z mal ar kullanıl makt adır. Yapay si nir ağları ve bul anı k mantı k al anı ndaki geliş mel er ot ono m r obotik siste ml eri ni n zeki kontrol siste ml eri arası na gir mesi ni sağla mı ştır. Zeki kontrol site ml eri ni n arkası nda, doğada yer al an geri besl e me kavra mı yat makt adır. Bu kavra m t üm yapay kontrol mekani z mal arı nı n t e meli ni ol uşt ur makt adır. Modern uygarlı k ve t eknol oji nin geliş mesi nde, geri besle me öne mli bir yer kapl a maya deva m et mekt edir. Doğal ol arak, kar maşı k geri besl e me mekani z mal arı bul unan zeki kontrolcülerde 22. yy da yüksek t eknol oji topl umunda yerleri ni alacakl ardır Zeki Kontrol de Yapay Zeka Zeki kontrol siste mi kullanıl dı ğı süreci n perfor mansı nı yükselt mek i çi n süreci n kendisi, bozucu et kileri ve işleti m koşulları hakkı ndaki il gileri al gılayan, değerlendiren, öğrenen ve buna göre bir eyl e m pl anı ol uşt uran bir siste mdir. Yapay zeka, zeki siste ml eri n algıla ma, düşün me, öğrenme, bul uş yap ma, karar ver me ve eyl e m gi bi özellikleri ni incel eyen, bunl arı for mal hal e getiren ve yapay siste ml ere bu özellikleri kazandır mayı a maçl ayan bir bili m dalıdır [1]. Yapay zekanı n ilk geliş me aşa ması nda ot omati k kontrol deneti mi ile yakı n bağl ar vardı. Ti pi k ör nekl er ol arak 6

18 si ber neti k, r oboti k ve öğren meyi sayabiliriz. Özel pr obl e ml er üzeri nde deneti m siste ml eri ol uşt urul ması çok yararlı fi kirleri n ortaya çı kması na yol aç mı ştır. Aynı şekil de yapay zekanı n geliş mesi nde geri besle meli kontrol den de yararlanılabilir. İyi bir kontrol site mi kontrol kura mı, al gorit mal ar, mühendislik yargısı ve ana il kel er gi bi farklı nokt aları n birleşi mi ni gerektirir. Al an, yapay zeka uygul a mal arı na çok uygundur. Yazılı m al anı nda pek çok pot ansiyel uygul a ma bul un makt adır. Bu yazılı ml arı n paketleri, yüksek düzey sorun çözme dilleri ni n bir uygul aması ol arak gösterilebilir. Tasarı m, prosedürleri ve bu paketleri n kullanı mı nı destekleyen zeki kullanıcı arabiri ml eri ne gereksi ni m büyükt ür. Kontrol siste mi t asarımı yüksek sevi yeli bir sorun çözme dili ol arak f or mülleştirilerek doğal dil işleme al anı nda gel ecek fi kirlerde uygulamaya konabilir. Günlük konuş mal arda anl am ort a mı tanı ml a mak güç olsa da, kontrol siste mi t asarı mı nda kol aydır. Bir di ğer ol anak da kontrol site mi ni n t üm gereksi ni ml eri sağl ayı p sağl a madı ğı nı kontrol et mek i çi n değerlendir me siste ml erini n kullanıl ması dır. Endüstri yel ot omasyon gel eneksel ol arak sırala mak ve kontrolcüleri i çi n anaht arla ma kut uları na dayanmakt aydı. Mi kr oişle mcilerle birlikte bunl ar PLC ve DDC siste ml eri ne dönüşt ü. Siste ml er aynı teknol oji ye uygul andı ğı ndan, mantı k sırala ma ve al gorit ma t ekni kleri doğal ol arak birleş mekt edir. Bu da siste ml eri n yeni yet eneklere sahi p ol ması na yol aç mı ştır. Ör neği n al ar m siste ml erini anl a mlı bil gi verecek şekil de işle me ol anağı vardır. Hatta buna sorgul a mada ekl enebilir. Bu yapay zeka ve geri besle me kontrol yönteml eri ni n kullanıl ması nı gerektirir. Bir di ğer ol asılıkta mantık ve sırala manı n kontroll ü ol arak belirtil mesi dir. Yapay zeka pr ogra ml a ma t ekni ğini n kullanıl ması PLC sist e ml erde nor mal de kullanılanl ardan çok daha kısa t anı ml arın geçerli ol ması nı sağla makt adır. Böyl ece belli bir t ürdeki süreçleri n hepsi nde kullanılacak genel kurallar koy mak, pr ogra ml a ma, değiştir me ve hata bul mayı ol dukça basitleştiril miş ol ur [9]. Kl asi k yapay zekada öğrenmeye çok yer veril mese de, yapay si nir ağl arını n t e meli budur. Öğrenme ve uygulanabilir kontrol arası nda çok güçl ü bağl ar vardır. Bir yapay si nir ağı nı n eğiti m al gorit ması model referanslı uyarlanabilir kontrol siste ml eri ni n özel bir t ürü ol arak yor uml anabilir. Bu al andaki fikir alış verişi çok meyve verebilir. Ayrı ca modelle me ve deneti m t asarı mı, güvenli ol arak ve çevri m içi ol arak yapılabilirse, gerçekt en uyarlanabilir bir siste me kavuşul ması bekl enebilir. 7

19 2. 5 Zeki Kontrol ün Uygul anması Kar maşı k siste ml eri n deneti mi ne ilişki n yakl aşı ml arda pot ansi yeli, yapay zeka ot omati k kontrol, elektroni k, al gıla ma, işaret i şle me mekani k siste ml er deki geliş mel er ortaya çı kmı ştır. Yi nede bu geliş mel eri n uygul a mada endüstri yel patla mayı ol uşt ur ması nı ancak çok geniş bir siste m sı nıfı şuan ki teknol oji ni n öt esi nde yakl aşı ml ar gerektir mekt edir. Kl asi k kontrol de bir kontrolcünün a macı sabittir ve t asarı mcı t arafı ndan belirtil mekt edir. Ama bu bir ot onomi gerektiren gerçek hayat dur uml arı nın kontrol ü i çi n yet ersiz kal makt adır. Bu ot ono m siste ml er kendi a maçl arı nı al gılama, deneyi mi ne dayanarak ve siste mi n daha üst düzeyl eri ndeki hedef ve kısıtlamal arla birlikte belirtil mekt edir. Söz konusu siste ml er çoğunl ukl a kesi n yargıların bul unmadı ğı belirsizlik dur uml arı nda yargılama yet eneği gerektirirler. Dahası, deneti m siste mi ni n yapısallaş ma mı ş bir orta mda karar ver mesi gerekebilir. Bunu i çi n bir yakl aşı m, i nsan karar mekani z ması nı n t akli di dir. Ancak bu mekani z manı n modellerini n ve kura ml arı nı n geliştirilip değerlendiril mesi şu anki bili m ada ml arı nı n önünde duran ve çözül mesi gereken en öne mli sorunl ardan biri dir. Zeki kontrol ün uygul a ma alanları arası nda; Siste mtanı ma, Hat a bul ma ve gi der me, Sı nıflandır ma, Veri depol a ma Pl anl a ma ve önger me gösterilebilir. El ektri k enerjisi santralleri ve dağıtı m ağl arı, üretim site ml eri ve hava trafik deneti m siste ml eri gi bi büyük boyutl u siste ml erde analitik ve doğr usal ol mayan davranış şekilleri, büyük bir belirsizlikte çalış mayı ve ciddi bir i nsan- maki ne arabiri mi ni gerektirir. Şu anki kontrol siste ml eri ni n böyl e duru ml ar i çi n yarı m ya da t am ot ono mi sağlaya madı ğı açı ktır. Bunun nedeni bu sisteml eri n yapısallaş ma mı ş ort a ml arda karar ver me yükünü bir karar vericiler gur ubuna dağıtan bir zeki kontrol siste mi gerekli ol ması dır. Bu siste mde işlevler belirli görevl ere ayrılacak bireysel soruml ul ukl ar da bu görevl eri gerçekl eştirecektir. Bu da bir hi yerarşi sistemdir. Zeki kontrol siste ml eri, çevri m i çi öğrenme, opti mi zasyon ve opti mal karar ver me içi n yapay si nir ağl arı ndaki geliş mel erden yaralanabilir ve şu anki dur um hakkı nda 8

20 akıl yür üt me ve i ç durum veya orta mdaki değiş mel eri sapt a mak i çin bugün kullanı mda ol an bil gisayarları n üst ün yet enekl erini kullanabilirler. Bunu yanı nda çeşitli sensör girişleri yle genişletilen ni celi ksel ve niteliksel siste m davranış modelleri nden yararlanabil di kleri gi bi siste m perfor mansı ve işleti mi ni değiştirecek eyl e ml erde yapılabilir. Bu açı dan uyarlanabilir kontrolcüler i yi yapılanmı ş öğrenen kontrol siste ml eri dir. Bu da zeki kontrol ün bir parçası dır. Zeki deneti m siste ml eri ot ono m, i nsan destekli yada bil gisayar destekli olabilir. Bu dur uml arı yla güvenirlilik, yerleştir me, siste m parametreleri ndeki öne mli değiştir mel er ve siste m derecesi ni düşür me mekani z ması sağl a ma nokt aları açısı ndan siste m perfor mansı nı yenile me pot ansi yeli ne sahi ptir. Me kani k, el ektri ksel, ki myasal ve endüstri yel siste ml ere uygul anabilirler Kontrol Kura mı nı n Şi mdi ki Durumu Siste m literat ürleri ne son 30 yıl da psi kol oji, biyol oji, gi bi bili ml erden uyarlanma öğrenme, şekil t anı ma ve kendi nden yapılanma t eri ml eri gel mi şlerdir. Bu t eri ml eri n kesi n anl a ml arı ol madığı ve t anı mal arı a maçlanan anl a ml arı, i çeri k ol madan akt ardı kları t artışıl makt adır. Yi nede bu t eri ml ere gereksi ni m duyuyor uz. Zeki kontrol bu t eri ml eri n sonuncul arından biri dir. Onunda tanı mı yapıla ma makt a ama anl a mı uygul a mada anl aşıl maktadır. Kontrol yönt e ml eri standart uygul a mal arda yerleri ni al dı kça, kar maşı k uygula mal ara kapı arala mı şlardır. Bu kar maşı k, sisteml er zayıf modeller, çok boyutl u karar uzayı dağıtık sensörler ve karar or ganl arı, yüksek bozul ma düzeyi, hi yerarşiler, çokl u za man öl çekl eri yada perfor mans öl çütleri, kar maşı k bil gi şekilleri, çok yüksek mi kt arda veri gi bi özellikleri t aşı makt adır. Bu siste ml erde gör ülen sorunl ar genel ol arak üç gr upta t opl anabilir. Hesap kar maşı klı ğı, yüksek serbestlik dereceli doğr usal ol mayan sisteml eri n varlı ğı ve model, para metre, bozucu et ki belirsizlikleri. Nitelik ol arak çevresi ni al gılayan belirsizliği azaltıcı bil gi yi işleyebilen, kontrol eyl e mi ni pl anlayı p üreti m gerçekl eştiren bir siste mi n, zeki kontrol belli bir za mandaki bil gi ve bekl entilerini n bir fonksi yonu ol acaktır. Yani bugünün zeki kontrol ü, bel ki de geleceği n klasi k kontrol ü olacaktır. Zeki kontrol ü, gerektiren dur uml ar; orta m, öl çül e meyen bozucu et kiler, değişen referans modelleri ve perfor mans öl çütleri ve parça bozukl ukl arı dır. Para metrelerdeki belirsizlik i çi n doğal çözüm, uyarlanabilir kontrol dür. Öğrenen kontrolcül er farklı referans modell eri, perfor mans öl çütl eri ve uyarl anabilir al gorit mal ar arasında ayırı m 9

21 yapabilirler. Daha sonra da süreç kontrol ünde kullanılan çeşitli al gorit mal arı birleştir mek i çi n bil gi t abanlı siste ml er öneril miştir. Burada siste m kuramı ve bil gi tabanlı siste ml erdeki kavra ml ar birleş mekt edir. Daha kar maşı k kontrol siste ml eri tasarlandı kça, i ki farklı kavra m kü mesi ni kapsayacak ortak bir çerçeveye ol an gereksi ni m de art makt adır. Siste m ve kontrol al anl arı nı n zeki kontrole getirdi ği ana kat kı, di na mi k siste ml erin i ncelenmesi i çi n gereken güçl ü mat e mati ksel t ekni klerdir. Siste m kura mı açısı ndan bir bakı ma doğr usal dina mi k site ml eri n ve çok kat manlı yapay si nir ağl arı nı n birlikte ol uşt urduğu genelleştiril miş yapay si nir ağl arı, paralel, geri besle meli bağl antılı işle ml er i çi n bir birleşi m ailesi ol uşt urul muşt ur. Böyl ece il k kez siste m kura mcıları nın önünde farklı zeki kontrol alt siste ml eri i çeren kar maşı k çok düzeyli kontrol sisteml eri ni n birleşi k t e msili içi n bir u mut doğ muşt ur. Bu siste ml eri n birleşi k t e msili içi n bir u mut doğ muştur. Bu siste ml eri n gelişi mi ni n il k evreleri nde olsak da genelleştiril miş yapay si nir ağl arı siste m kura mı nı n kat kıları yla özel yakl aşı ml arı n kontrolsüz serbestliği arası nda bir yerlerde di kkat çekecektir Kl asi k Kontrol mü Zeki Kontrol mü? Zeki kontrol, MI Q denebilecek bir göstergeni n yüksek ol duğu kontrol siste ml eri kavra m ve t asarı mı yla il gilenir. Zeki kontrol, göreve dayanı klılığı yla kl asi k deneti mden ayrılır. Bu nedenl e r oboti k, süreç yöneti mi, pr ogra ml a ma ve pl anl a ma zeki kontrol al anı na da girer. Şüphesiz yapay zeka ile zeki kontrol ün kesişti ği böl gelerde mevcutt ur. Gel eneksel ve zeki kontrol arası ndaki farkların t e meli, biri nci ni n diferansi yel denkl e ml ere, i ki ncisi n kural t abanı na dayan ması dır. Bunun nedeni zeki kontrol siste ml eri ndeki bağı mlılıkların analitik bir t e msil içi n fazl a kar maşı k ol ması dır. Buna çözü m ol arak da bulanı k mantı k, yapay si nir ağl arı ve geneti k al gorit mal ar gi bi kural-tabanlı siste ml er mat e mati ği geliştiril miştir. Bunl arı n hepsi ne yazılı mdaki hesapl a ma adı verilir. Bir deneti m pr obl e mi, bi yol oji k siste ml erdeki karar verme ve bil gi t e msili yönt e ml eri ne dayanan yakl aşı ml arı gerektir mekt edir, bunun sonucunda da doğrusal ol mayan bir uyarlanabilir kontrolcüye i hti yaç doğmakt adır. Yakl aşı mı n sağl a ması nı yap mak i çi n benzeti ml er kullanıl makt a ve bul anık mantı k, yapay si nir ağları ve US gi bi başarılı uygul a mal ar mevcut olsa da, kapalı çevri m siste mi ni n davranışı i çi n doğr usal ol mayan bir analiz uygul anma makt adır. Zeki kontrol araştır macı nı n yeni fi kir ve yönt e ml er üretse de, di kkatli bir i ncele me sonunda deneti m kura mcı ve uygul a macı benzer kl asi k 10

22 kontrol ünü bir kenara atmanı za engel ol ur. Güvenilir bir uygul a ma isteyen kullanı cı içi nse öne mli ol an, bir siste mi n belirli ve ot urmuş ol ması dır. Bu nedenl e t erci h eski den yana ol abilir. Öt e yandan kontrol mühendisleri de zeki kontrol ü gevşek bul makt adır, ancak bu, al anı n yeni ol ması ndandır. Öne mli ol an zeki kontrol ün ne ol up ne ol madı ğı nı n belirlenmesi dir. Bunu kontrol mühendisi deneysel mühendisli k analizi yaparak belirler ve zeki kontrol ün t üm sor unl arı çöze medi ği ni de gör ür. Değerlendir me i çi n adil bir öl çü gerekir. Bu değerlendir mede kararlılık ti pi k perfor mans öl çüml eri, tasarı m yönt e mi ni n basitliği, deneti m yakl aşı mı nı n kol ay anl aşılabilirliği (yani matemati ksel bil gi gerekliliği düzeyi) uygul a ma kolaylı ğı ve belirli bir uygul a ma i çi n bile, bu değerlendir me öl çüleri ni n bazısı nda i yi bazısı nda köt ü sonuç verebilir Zeki Ot ono m Kontrol Şekil 2. 1 de bir zeki otonom siste mi n yapısı gör ül mekt edir [9]. Gerçekl eştir me düzeyi nde alt düzey nü meri k işle me ve kontrol algorit mal arı; işbirliği düzeyi nde, bir alt düzeyi n, ayarla ma, destek ve deneti mi, kriz yönt e mi, alt düzeydeki görevl eri n işbirliği i çi n pl anl a ma ve öğrenme yet kileri ile hat a belirle me, t anı ma ve deneti m al gorit mal arı i çi n daha üst düzey se mboli k karar mekani z ması bul unur. Yöneti m düzeyi nde ise daha alt düzeyl eri n destek ve denetimi ve i nsanl a bağl antı sağl anır. Bu kontrolcü i çi n hedef belirlenmesi ve siste m yet enekl eri ni n değerlendiril mesi anl a mı na gelir. En üst düzey pl anla ma ve öğrenme de burada gerçekl eşir. Bu yapı da uyarlanabilir bul anı k kontrol, gerçekl eştir me düzeyi nde uyarla ma a macı yla; geneti k al gorit mal ar işbirliği düzeyi nde işle m sırala ma görevi nde kullanılabilir. Yüksek düzeyde ot ono m siste mler i çi n, karar ver me yakl aşı ml arı nı n bir araya gel mesi ni gerektiren üst düzeyde zekaya gereksi ni m duyduğu muzdan, kar maşık di na mi k siste ml eri n zeki kontrol ünde zeki ve kl asi k kontrol siste ml eri ni n kar ma karışı mı ndan ol uşan hi yerarşi k kontrolcü ile sı kça kullanıl maktadır. Çalış mal ar sonucu bu yapı nı n bazı özellikleri çı karıl mıştır. Aşağı ya doğru gi dil dikçe farklı görev sayısı artar. Aşağı ya doğr u gi dil di kçe görev sayısı artar ve bu artış ol duğu sürece, farklı görev sayısı da artar. Üst düzeyl eri nde daha geniş bakış açıları varken, alt düzeyl er kararları nda daha az bilgi ye gereksi ni m duyarlar. Aşağı dan yukarı ya doğr u zeka artar a ma keski nli k, siste m hı zı ve karar çabukl uğu azalır. Son ol arak ot ono m kontrolcüleri n zeki f onksi yonl arı evri m geçirir. Öyl e ki bir fonksi yon uygul andı ğı 11

23 anda zeki değil, sadece al gorit mi k bir gör ünt ü i çerir. Yal nızca bu nedenl e çoğu tasarı mcı zeki yeri ne ot ono msiste ml er tasarla maya çalış makt adır Kontrol Kura mı Açısı ndan Ot ono mi Şekil 2. 2 de kl asi k bir kontrol siste mi ni n yapısı veril mekt edir [ 9]. S, siste m; K kontrolcü T de t opl a mda i stenen siste mi t e msil eder. Çok i yi bilindi ği gibi a maç, S içi n T ni n gerekl eri ni yerine getiren bir K t asarla maktır. Burada basit iste ml er i çi n kl asi k kontrol yet erlidir. Zeki kontrolse, kar maşı k siste ml er i çi n uygulanmalı dır. Ör neği n S diferansi yel denkl e ml eri n yanı sıra DES modelleri kullanacak kadar kar maşı k ve bir kıs mı modellene meyen bir sistem ol sun. T de siste mi n kendi i çi ve çevresi ndeki belirsizlikleri n uzun süre üstesi nden gel mesi ve ci vardan yar dı m al madan belli siste m hatal arı nı kapat ması özellikleri yle yüksek ot onomi taşı ması nı isteyen gereksi ni ml eri simgel er. Kontrol mühendisleri açısı ndan, zeki kontrolcüler, kl asi k, zeki kontrol ü kullanarak probl e mi n geneli ni çöz meye çalış makt adırlar. İnsanl ar/ Di ğer Siste ml er Yöneti m Düzeyi İşbi rli ği Düzeyi Gerçekl eştir me Düzeyi SÜREÇ Şekil 2. 1 Zeki- Ot ono m(özer k) Kontrolcü Gerçekt e de her i ki t arafın araştır macıları genel bir sonuca var mak i çi n pr obl e mi n belli kısı ml arı nı çöz mekt edirler. Yani bir bul anık denetleyici ot ono m ol a maz a ma zeki ol up ot ono mi ni n artması na neden ol ur. 12

24 T K S Şekil 2. 2 Kontrol Siste mi Modelle me ve Bil gi Te msili Sonuçt a el de edil mesi düşünül en zeki kontrol denkl e m siste mi ni n dikkatli bir mühendislik analizi nden geçiril mesi ni n il k adımı, i yi bir modelle medir. Kontrol mühendisleri elleri ndeki siste mi n perfor mansı nı arttır mak i çi n kl asi k diferansi yel ve fark denkl e ml eri, hi yerarşi k ve dağıtık siste m modelleri gi bi araçlara sı kıca sarıl mı ş dur umdadırlar. Bazı zeki kontrolcüler bil gi t e msilinde, doğal dil, bil gisayar dili, kural, se manti k ağl arı ve niteliksel modeller gi bi yapay zeka tekni kleri ni kullanmakt adırlar. Kontrol kura mcıları ysa DES modelleri ni yet erli bul makt adırlar. Hal buki, DES ve yapay zeka t ekni kleri ni n birleş mesi, çok büyük kazanç sağlayacaktır. Tasarı mda kl asi k mat e mati ksel yakl aşı ml ar siste m dışı ndaki siste ml e ilgili bil gi yi i hmal ederken, bul anı k ve uz man kontrol gi bi t ekni kler de kl asi k mat e mati ksel yakl aşı mı nın kullanıl dı ğı siste m bilgisi ni kullanmaz. Ancak gerçekt en zor pr obl e ml eri n çözü münde, en ufak bir bil gi kırıntısı na bile gereksi ni m var dır. Bu nedenl e ot onomi si yüksek bir siste m a maçl andı ğı i çi n, i nsanda ol duğu gi bi mü mkün ol an en üst sayı da bil gi tür ü t e msil edil mesi gerekir ki, siste m geniş işleti m aralı ğı nda çalış ması sağl ansı n. Burada ise i ki sorun vardır: Mat e mati ksel modeli n hiçbir za man eksi ksiz ol ma ması ve kura msal analizi n t a ma mı nın bu model e dayandırılması. Buna çözü m ol arak da mümkün ol an en basit modeli n seçil mesi istenir. Bazı araştır macılar, iki nedenle modelleri n gereksizliğini savun makt adırlar: Bazı uygul a mal arda model geliştir meni n çok zor ol ması. Kontrol yönt e ml eri ni n gerektirdi ği varsayı ml ar sağl ana madı ğı ndan geliştirilen modeli n bir işe yara mayacak ol ması. 13

25 Buna dayanarak, bul anık mantı k ve US l eri n çok uygun siste ml er ol duğunu söyl eyebiliriz çünkü model gerektir mekt edirler. Ancak bunun yanı nda model kullanmanı n da eksi avant ajları vardır. Yi nede daha çok bil gi ni n t e msil edil mesi i çi n daha kar maşı k modelleri n kullanıl ması na bir eğili m var dır. Kontrol ün di ğer al anl arı nda ol duğu gi bi bir standartlaş ma ol masa da zeki kontrol de her t ürl ü bil gi gerekli dir Teknol oji ve Uygula ma Bil gisayar bili ml eri, di nami k siste m kontrolcülerini n f onksi yonelliği ve uygul anması içi n alternatif strateji sunarak kontrol bilimi ni n önünü aç makt adır. Kontrol kura mı nda alı nan sonuçlar, kritik orta ml arda çalışabileceği ni n gösteril mesi yle zeki kontrol ün t eknol oji deki rol ünün art ması nı sağl amı ştır. Zeki kontrol ün şu ana kadar başarı yla uygul andı ğı nı söyl eyebiliriz. Roboti k, oto moti v, üreti m, havacılık ve uzay, yer altı ve üst ü, ul aşı m süreç kontrol ü ve t üketi ci ür ünl eri gi bi alanlar zeki kontrol den yararlanmı ş dur umdadır. Ancak çoğu zeki kontrolcü i çi n, gerçek za man uygul a mal arı nı n soyut deneti m kararları hesapl ama ol arak çok kar maşık ol abilir. Yapay zeka ile paralel gelişen kontrol sisteml eri ni n gelişi m gösterdi ği bazı uygul a mal arı şöyl e sıralayabiliriz [7]. Dat a sı kıştır ma Sı nıflandır ma Gör ünt ü Tanı ma Siste m Tanı ma Zeki kontrol İşaret Tanı ma(süz me) Gerçek za manlı opti mi zasyon Gel ecek içi n çı karı ml ar yapmak Önceden Tah mi n Hatırla ma Çeşitli düşünme görevl eri Zeki Kontrol Yönte ml eri Zeki kontrol siste mi nce anl aşıl ması ve öğrenilmesi gereken dur uml ar st ati k ve di na mi k davranış ve bozucu et ki karakt eristikleri ve al et çalıştır ma uygula mal arı dır. 14

26 Bu bil gi ni n aranı p bulunabil mesi ve kol ay şekil de sakl anması istenir. Siste m perfor mansı nı kendi kendi ne deneyi ml e arttır ması da istenir. Kontrol kuramı uzun bir süre al gorit mal ar üzeri ne odakl anmı ştır. Esnek siste ml er ol uşt ur mak i çi nse mantı k, sırala ma, yargıla ma ve öğrenme el e manl arı kullanmak gerekir. Kontrol siste mi tasarı mı nda genel de kontrol pr osedürleri al gorit mi k olsa da uygun yönt e ml eri n seçi mi, karşılanması gereken farklı siste ml er arası nda t erci h ve bu t ür den öğrenme el e manl arı da bul unmaktadır. Ti pi k ör nekl erse, otono m araç, endüstriyel otomasyon ve ot omati k ayarla ma ve uyarlanmalı süreç kontrol siste ml eri dir. Bu ör nekl erde kontrol al gorit mal arı nı n kullanı mı çok kol ayken, öğrenme, işlevleri i çi n aynı şeyi söyl e mek zordur Zeki Kontrol Kapsa mı Yapay zeka, çok boyutl u bir uzay ol arak şekil 2. 3 te gör ülebilir [9]. Üç eksen; kural, nesne ve al gorit ma eksenleri dir. Yapay zeka t eknikl eri ni n uygul anması nda pr obl e me hangi eksenl eri n kullanılarak yakl aşılacağı, öne mli dir. Yapay zeka t ekni kl eri ni n kullanıl ması nda a maç, probl e mi n çözü mü i çi n kullanılabilecek en i yi böl geni n neresi ol duğunu bul mak ol malıdır. Yapay si nir ağl arı, al gorit ma ekseni ne karşılık gelir. Kur allar ve nesnelerle birleştirildi ği nde sonucun opti mi ze edil mesi nden yarar sağl ar. Ancak yapay si nir ağl arını n, vardı kları sonuçl arı yor uml a ma ve açı kl a ma konul arı nda yet enekl eri sı nırlıdır. Nesneye dayalı US ler, yapay si nir ağl arı nı n sonuçl arı nı n incelenmesi ve yor uml an ması i çi n et ki n ol arak kullanılabilir. Kullanıcı kural, nesne ve al gorit mal arı kullanmaya karar verdi kten sonra verilecek karar, şekil 2. 3 te hangi böl gede sorunun hangi kıs mı nı n çözül eceği dir. Kurall ar Nes nel er Al gorit mal ar Şekil 2. 3 Zeki Kontrol ün Kapsa m Eksenl eri Zeki kontrol, çok geniş bir uygul a ma al anı i çin öngör ül mekt edir. Şekildeki hangi böl geni n kullanılacağı nda, uygul a manı n doğası nın büyük et kisi vardır. Bi r savaş uçağı ve bir endüstriyel süreci n deneti m t eknol ojileri ni karşılaştırarak bunu 15

27 ör nekl eyeli m. Ayrı ntılı bir savaş uçağı modelle mesi nde t opl a m mali yet, tü m üreti m sayısı na göre belirlenebilir. Süreç endüstrileri nde a maç, kârı arttır maktır, savaş uçağı nda ise ül keyi daha iyi savun mak, paradan daha öne mli dir. Sonunda i ki siste mi n başı nda da i nsanl ar bulun makt adır. Uçakt a i yi eğiti mli bir pil ot bul unurken süreç kontrolcünün başı ndaki kişi pil ot eğiti mli değildir. Yani bir siste m i çi n uygun teknol oji bir di ğeri i çi n uygun ol mayabilir. Zeki kontrol ü değerlendirirken, uygul a ma boll uğunu göz önünde bulundur mak gerekir Bil gi Tabanı Bi r US nı n bl ok di yagramı şekil 2. 4 te veril miştir. Siste m, süreç, kontrolcü ve geri besle meden ol uşur. Kontrol, para metre kestiri mi, kontrol t asarı mı, t eşhis ve yöneti m içi n farklı al gorit mal ar bul unmakt adır. Bu da şekildeki farklı kat manl arla gösterilir. Süreç hakkı nda az bilgi varsa, PI kontrol algorit ması; süreç hakkında bil gi edi nil di kten sonrada daha kar maşı k bir al gorit ma kullanılabilir. Bil gi t abanlı siste m, hangi al gorit manı n nerede kullanılacağı nı belirlerler ve ilet menl e iletişimi sağl ar. Şekil 2. 4 te, uyarlanabilir deneti m al gorit mal arı da özel dur um ol arak içerir. Bu yapı nı n yararı, mantı k ve al gorit ma ayrı mı nı net olarak ver mekt edir [9]. Deneyi ml er, bunun siste m kontrollerinde kullanıl mak üzere i yi bir kontrol seti ol duğunu göster mi ştir. süpervizyon, hasar dur umunda uçuş kontrol ünün t ekrar ayarlan ması gi bi işler, US ile gerçekl eştirilmi ş uygul a mal ardan bazıları dır Hat a Teşhisi Hat a t eşhisi, zeki siste ml eri n t e mel özellikleri ndendir. En basit teşhis şekli, sensör ve iç al ar m sı nırı si nyallerini kullanmaktır. Si nyal, al ar m sı nırını aşı nca, siste m hat a ol duğunu anl ar. Süreç kontrol ünde su an uygulanan da budur. Daha geliş miş bir siste mse, fonksi yonl arı ikili ol arak kopyal ayı p, test et mekt edir. Üçl ü kopyal a maysa bir hat ayı siste mden yalıtıp, işleti mi deva m ettir me ol anağı vardır. Bunl arı n uygul a mal arı çok yüksek güvenli k gerektiren nükl eer reakt ör ve uçakl arda mevcutt ur. Çok bileşenli siste ml er i çi n, alarm sı nırı düzeyi ne dayanan basit tasarı ml ar pek prati k değil dir. Bir al ar mı n birçok nedeni ol abileceği nden, operat örleri n hat ayı t eşhisi çok zor dur. Bu nedenl e, operat öre bu konuda yar dı mcı ol acak bir bil gi t abanı siste mi öngör ülebilir. Süreç hakkı nda bil gi sahi bi olunmadan et ki n bir al ar m yor umu yapıla mayacağı ndan, t eşhis i çi n f onksi yonel açıdan süreci 16

28 tanı ml ayan bir al gorit ma gerekir. Mat e mati ksel modeller çı karılabiliyorsa, Şekil 2. 3 te t üm uzayı kullanacak bir model t abanlı teşhis gerçekl eştirilebilir. St ati k modeller, denkl e ml erle belirtilebilir. Bu denkl e ml eri n değerlendiril mesi, bilgi t abanlı siste mce işlenecek hatalı öl çüml eri n nereden kaynakl andı ğı konusunda i pucu verecektir. Si nyallerdeki büyük değiştir mel er istatistiksel yönt e ml erle belirlenebilir. Di na mi k modellerle de dur um ve para metre kestiri m yönt e ml eri et kili bir şekil de kullanılabilir. Buralarda kullanılacak modelleri n tabi ki güvenilir ol ması gerekir. İ yi bi r mat e mati ksel model kur mak zor ve za man alıcı ol duğundan, farkı yönt e ml er aranmı ştır. Bunl ardan biride değişkenl eri n ha m ol arak ni celendi ği ve monot onl uk bağı ntıları nı n kullanıl dı ğı niteliksel modelleri dir. Operatör Bil gi- Tabanlı Si ste m Süpervi zyon Al gorit mal arı Tanı ma Al gorit mal arı De neti m Al gorit mal arı Süreç Şekil 2. 4 Bir Uz man Siste m 17

29 3. ZEKİ ETMENLER Zeki et menl er, di na mi k ol arak değişen bir çevreyle gerçek za man kısıtlaması altı nda et kileşi m gerektiren eşza manlı görevl eri yapabilen siste ml erdir. Zeki et men gerektiren görevl erden bazıları şunl ardır: Enerji santrali kontrol ü, deney kontrol ü, eğiti m, uçak pil ot u yardı mcılığı ve yoğun bakı m hastası t aki bi. Zeki et menl eri n gerçek za manlı si mül asyon siste ml eri ndeki davranışı yapay zekada meydan okuyan bir araştır ma konusu halindedir. Bu al andaki araştır mal arı n a macı zeki et menl eri n davranışları nı gerçek zamanlı çevre ve senaryolarda deneyerek i nsan eğiti mi i çi n a maçl anan siste m modelleri ni n kesi n beceriler kazanabil mesi i çi n daha gerçekçi siste ml er geliştir mektir [3]. Bil gisayar destekli et menl er anl a mlı hareketleri farklı takti ksel dur uml ara göre öğrenebil meli ve bu görevl eri n altındaki sebepl eri ni açı klayabil meli dir [5]. Bir et men başlıca üç özelliğe sahi p ol malı dır : Al gıl ama: Çevresi nden bil gi t opl ayabil mesi i çi n gerekli duyu verileri ni al ma ve yor uml a ma özelliği. Bir et men al gıla ması nı gerçek-za manda, seçi mli, önceli kli ve bağı msı z olarak yapabilmeli dir. Düş ünme: Bil gi kullanarak dur um değerlendirme, pr obl e m çöz me ve davranış kararlı ol ma özelliği. Düşün me bileşeni olayl arı n gelişi mi ne göre al gıla ma bileşeni nden gel en verilerden ve kendi i çi nde ol uşt urduğu modellerden gerçek za manda dur um t espiti ve değerlendir mesi yapabil meli, hafıza, anl ama, çöz me, öğrenme, planla ma ve kontrol gi bi özelliklere sahip ol malı dır [1, 8]. Eyl e m: Karar verebilen davranışları yeri ne getirip çevreyi et kileyebilecek organl arı çalıştırabil me özelliği. Düşünceden gelen kararları gerçek za manda uygul a malı dır. Ayrı ca hafıza, anl a ma, öğrenme, pl anl a ma, pr ogra ml a ma, kontrol gi bi t e mel karakt eristiklere sahi ptir. Et men bu özelliklerle çevresi nden bil gi al arak onu düzenl er ve duruml arı değerlendirir sonuçl ar çı karır, probl em çözer ve hareketleri üretir [4]. 18

30 3. 1 Zeki Et menl erde Gerçek Za manlılı k Gerçek za manlı nesne yapıları t eknol ojisi ve gerçek za manlı si mül asyon teknol ojisi gel eceği n geliş miş savun ma siste ml eri mühendisliği nde desteklenmesi ne i hti yaç ol unan en öne mli gerçek za manlı bil gisayar destekli siste m mühendisli ği teknol ojileri arası ndadır. Gerçek za manlı nesne t eknol ojileri henüz yet erli ol gunl uğa ul aş madı. Di ğer öne ml i teknol oji gerçek za manlı si mül asyon t eknol ojisi ise ileri derecede si mül asyon modundaki gerçek za manlı davranışları üretebil mesi i çi n di zayn edilen si mül at örlere sahi p dur umdadır [6]. Et men mi marisi nde kar maşı k bir çevrede bir et meni n al gıla ma, düşün me ve eyl e m faali yetleri çoğu za man onun bil gi işle m kapasitesi ni zorlar. Bir et men he men her za man al gıla ma, düşün me ve eyl e m faali yetleri ni n yükü altında bul unduğu i çi n, yapabileceği büt ün işle ml eri za manı nda ifa et mez. Bu yüzden zeki et menl eri n, gerekli bil gi ve işlerlik isteyen görevl eri yap mada yet erli bir davranış i çi nde ol ması esas kabul edilir. Di ğer özellikleri eşit ol mak şartıyla, bir et menin başarabileceği ve uyum sağl ayabileceği görevler ne kadar fazlaysa et men o kadar zeki kabul edilir. Bir etmen, her fırsat i çi n büt ün mü mkün işlerden hangisi ni yapacağı na karar ver mek i çin, a maçl arı yla al akalı bil gileri, kısıtlamal arı, kaynakl arı ve çevresi ni kullanabil meli dir. Zeki et men di na mi k bir çevre içi nde ol duğundan sürekli bir akış i çi nde değişen ol ayl arla karşı karşı ya bul unduğundan, yaptı ğı eyl e ml eri n gerekl eri ni karşılayacak şekil de sürekli kontrol kararları alabil meli dir. Genel ol arak bir et men, gerçek za man ve öt eki kaynak kısıtları altında al abileceği en i yi sonuçl arı almak i çi n zeki kontrol uygul a mak zorundadır. Öt eki bil gisayar siste ml eri nden farklı ol arak, zeki et menl er i çin gerçek za manlı perfor mans, et meni n birkaç a macı ndan bir ol arak gör ül mekt edir. Karşılaştı ğı çevreyl e et kileşi ml eri nde, eli ndeki kaynakl ar ve verdi kleri kararlar çerçevesi nde gerçek za manlılığı az veya çok sağl ayabilir. Bir çok dur umda et men bir görev i çi n za manlı bir sonucu, ancak öt eki görevl eri ndeki sonuçl arı n kalitesinden veya za manlılık özelliği nden f edakarlık yaparak al abilir. Zeki et meni n bir konudaki ihtisası arttıkça, bu t ür fedakarlıklara olan i htiyacı da artar [8] Zeki Et menl erde Gerçek Za manlı Kontrol içi n Gerekli Şartl ar Zeki et meni di na mi k bir siste m ol arak düşünebiliriz. Büt ün siste m, zaman i çi nde za man biri ml eri ni n ilgili değişkenl eri n değerleri nin te msil edil di ği durumuzayı na 19

31 tekabül ettirildi ği dur um serileri ol arak modellendirilebilir. Bir dur um değişkeni ni n değeri ndeki bir değişim bir ol ayı dır. Siste min davranışı, durum değerleri ni n fonksi yonl arı olarak tarif edilen ölçüml erle tasvir edilir [8] Genel Çerçeve Büt ün siste mi zeki et men, Z ve çevresi, Ç ol arak iki bileşene ayırı yoruz. Buradaki i ki bileşen de di na mi k bir dur um i çi ndedir ki bu durum bileşenleri n kendi içi ndeki ve bileşenler arası ndaki bil gi akışı na bağlı ol arak değişir. Zeki et men Z yi de ayrı ca üç ana bileşene ayırı yoruz. Al gıla ma, Düşün me, Eyle m bileşenl eri. Bunl arı n da kendi içleri nde ve birbirleri arası nda ol aylar meydana gelir. Bileşenler arası ndaki et kileşi ml eri t etikle me ve cevap ol ayl arı ol arak isi ml endirebiliriz. Şekil 3.1 de genel çerçeve gösteril miştir. Şekil 3. 1 Zeki Et men ve Çevre İlişkisi Zeki Et meni n Çevresi Zeki bir et men belli bir çevreyl e et kileşi m i çinde davranışları nı sürdür ür. Zeki et meni n çevresi yle ilgili özellikleri şöyl e sıralayabiliriz [8]. Veri Yoğunl uğu: Bir et meni n çevresi nde kendisi ni il gilendiren büt ün ol ayl arı değerlendir mesi uygun ol maz, çünkü çevredeki olayları n sayısı veya hı zı zeki et men içi ndeki çevre et kisi yle meydana gel mekt edir. 20

32 Veri Dağılı mı: Öne mli çevre şartları, et men i çi ndeki ol ayl ar di zisi ne, farklı dur um değişkenl eri ve za man aralı kları i çi nde t ekabül eder. Çevrede meydana gel en ol aylarla, bunl arı n etmen i çi nde meydana getirdi kleri et kiler far klı za man aralı kları nda yer alır. Ol ayl arı n Çeşitliliği: Çevre şartları öne mlilik açısı ndan değişi m göst erir, Bu da et men tarafı ndan çevredeki olaylara farklı öne mlilik değeri yükl enerek ifade edilir. Gerçek Za man Kı sıtları: Ol ayl arı n değeri, kıs men vuku bul dukl arı za man değişir. Şartl arı n Çokl uğu: Et meni n, karşılaşacağı ve onu il gilendirecek bütün şartları sırala ması ve değerlendirmeye çalış ması uygun değil dir. Öngörül ebilirli k: Çevreni n, gel ecek ol ayl ar hakkı nda i hti mali öngör üler yap maya i mkan verecek kadar düzenli ol ması gerekir. Mü mkün Et kileşi ml er: Büt üncül ( gl obal) ol arak pl anl anan eyl e ml er bazen mahalli (yerel) olarak tespit edilen eyl e mdi zileri nden daha üst ündür. Çevre Modeli: Çevre hakkı nda bil gi ni n ol ması gerekir. Farklı Tal epl er: Çevreyle çokl u et kileşi m i çi n şunl ar gerekli dir: Yor uml ama, t eşhis (tanı ma), öngörü, tepki, planla ma ve açı kla ma. Değişken Gerili m: Çevreni n et men üzeri ndeki gerili mi za man içi nde değişir Et meni n Özelli kleri Çok genel anl a mda bir et meni n ana gayesi ni şöyle t arif edebiliriz.: Kabul edilebilir bir za man süresi i çi nde kendi davranışı nı n değerini (ölçüsünü) kor umak. Belli bir çevredeki bir et men i çi n bu özelliği bir for mülle ifade edebiliriz. Bunu, Ç çevresi içi nde Z ye bağlı ol ayl arın ve gereki yorsa Z i çi ndeki ol ayları n faydalılığı ci nsi nden ifade edebiliriz. Bu faydalılık öl çüsü et menin bir çevre i çi ndeki davranışı nı değerlendir mek i çi n kullanılsa da, bunun bi ze etki n et menl er t asarı mı i çin çok az faydası ol ur. Kontrol siste ml eri ni n başlıca karakt eristikleri, kararlılık, doğr ul uk, cevap verebil mektir [16]. Bunl ar aynı za manda bir zeki et meni n t e mel özellikleri arası nda yer alır. Et men t asarı mı nda yazılı m mi marileri içi n daha t emel bir di zi özelliğe ihti yaç vardır. 21

33 Aşağı da, daha önce özellikleri ni verdi ği mi z t ürden çevrelerde esas gayesi ne ul aş ması içi n gerekli özelliklerden bazıları nı veri yoruz [ 8]. Fakat önce zeki et meni n üç ana bileşeni ni hatırla ma mı z gereki yor: Al gıla ma, Düşünme, Eyl e m. Şi mdi zeki et men özellikleri ni sıralayabiliriz. İletişi m: Et meni n çevresi yle et kileşi mi i çi n etmen bileşenleri ni n katıldı ğı uygun iletişi m siste ml eri ne i htiyaç vardır. Burada enfor masyon en azı ndan çevreden Al gıla maya, Al gıla madan Düşün meye ve Düşünmeden Eyl e m bileşeni ne, sora bu kısı mdan da çevreye geçebil meli dir. Serbest Za manlılı k: Veri yoğunl uğu ve gerçek za man kısıtları altı nda et men çevreye göre serbest zamanlı ol arak iş gör melidir. Yani et men ve çevre i çi ndeki ol aylar bağı msı z ol malıdır. Ayrıca Al gıla ma, Düşün me ve Eyl e m bileşenl eri ndeki ol ayları n hızı da birbirinden bağı msı z ol malı dır. Seçi cili k: Veri yoğunl uğu ve çevredeki ol ayları n çeşitliliği altında et men çevredeki ol ayları nasıl al gılayacağı na, onl ar üzeri nde nasıl düşüneceği ne ve nasıl t epki göstereceği ne kendisi karar ver meli dir. Yakı nlı k: Bir et meni n algıla ma verileri kaybol ucudur, bir ol ay üzeri nde düşün mesi za manl a et ki nli ği ni kaybeder. Ayrıca eyl e ml eri nin et ki nli ği de geçici dış ol ayl arla uyu ml ul uğuna bağlı dır. Bu yüzden yakı nlı k önemli bir seçicilik ölçüt üdür. Büt ünl ük: Et men gerektiği nde mahalli (l ocal) olarak karar verilen eyl eml er di zisi yeri ne büt üncül(gl obal) olarak planlanan bir eyle m ortaya koyabil meli dir. Es nekli k: Aynı şekil de, et men hareketli bir çevre i çi nde bekl enmedik öne mli ol aylara da tepki verebilmeli dir. Cevap Ver me : Di ğer hususlar aynı kal mak üzere, bir dur um ne kadar acil ise, et men bununl a il gili verileri o kadar çabuk al gılayabil meli, gerekli sonuçl arı çı karabil meli ve uygun eyl e ml eri yapabil meli dir. Za manlılı k: Hareketli bir çevrede kendi davranışını n faydalı ol abil mesi i çin et men, gerçek za man kısıtları nı karşılayabil meli dir. Gürbüzl ük: Et men, kaynakl arı zorlayan duru ml ara, davranışı nı n faydalılığı nı kaybet meden, azaltarak uyu msağl ayabil meli dir. Öl çü Arttır ma: Et menin yukarı da sıraladı ğı mı z özellikleri probl e mi n büyükl üğüne bağlı ol madan kalabil melidir. 22

34 Geliş me: Et men, kendi davranışı nı n faydalılığını arttır mak i çi n yeni bil gileri al abil meli ve kullanabilmeli dir. Et mendeki bil gi mi kt arı arttıkça onun yukarı da saydı ğı mı z özelliklerden bazıları nı geliştir mesi bekl enir. Böyl ece büt üncül davranışı nı n faydalılığı artar Et men Mi marisi Bu kısı mda yukarı da belirtilen özelli klere sahi p bir et men mi marisi anl atılmakt adır. Et men mi marisi ni n gene yapısı şekil 3. 2 de gösteril miştir. Şekil 3. 2 Et men Mi marisi Üst Düzey Yapı Daha önce belirttiği mi z gi bi bir Z et meni Al gıla ma, Düşün me ve Eyl e m bileşenleri nden meydana gelir. Şekil 3. 2 de verilen bir yapı her üç bileşeni n daha 23

35 alt bileşenl ere ayrıl dı ğı nı göster mekt edir [8]. Bu şekil de kı vrı k köşeli kut ular veri yapıları nı, di kdört gen kut ular da paralel işlem operat örleri ni göstermekt edir. Buradaki yapı hi yerarşiktir. Üç ana bileşen arası ndaki İletişi m arabirimi bunl ar arası nda veri akışı nı yönlendirir. Çevreden gel en si nyaller al gıla ma bileşeni ne gelir. Bu seçi ci ol arak düşün me bileşeni t arafı ndan t ayi n edilen di kkat para metreleri altında, gel en si nyalleri süzer ve yor uml ar. Algı sonuçl arı nı da çı kış kapısı na gönderir. İletişi m arabirimi bu al gıla mal arı ya eylem bileşeni ni n giriş kapısı na iletir, ki bunl ar burada doğr udan eyl e m ol uşt urur, veya bunl arı düşün me bileşenl erini n giriş kapısı na gönderir. Düşün me bileşeni, giriş kapısı ndaki al gıları alır, bil gi t abanı na ekl er, gerekli bil gi işle ml eri ni yapar. Al dı ğı eyl e m kararları nı ve di ğer parametreleri kendi çı kış kapısı na gönderir. İletişi m arabiri mi bu kararları uygun al gılama, eyl e m bileşenleri ne gönderir. Eyl e m bileşeni eyl e m t asvirleri ni giriş kapısı ndan alır ve düşün me bileşenl eri nden alı nan para metrelere(veya öl çül ere) uygun ol arak et kileyicileri ni çalıştırır. Böyl ece uygul anan eyl eml er, çevredeki varlıkları et kiler. Bu yapı da, biri ml er paralel çalışırlar. Birbirleri yle doğr udan iletişi m hali nde değil dirler. Bi rbirleri ni ancak dol aylı ol arak kendi çı kış kapıları na mesaj bırakarak etkilerler ki bu mesajlar da iletişi m arabiri mi t arafı ndan öt eki biri ml eri n giriş kapılarına iletilir. Şekil de göst erildi ği gi bi bu yapı al gıla ma ve eyl e m üniteleri arası nda ol abilecek doğr udan mesaj akışı ile hı zlı refleks davranışları da destekl er. Daha yavaş ve düşün me gerektiren davranışlarda ise her üç bileşeni de rol alır Al gıl ama Bileşeni Al gıla ma bileşeni ve alt siste ml eri al gılayıcılar ve işle mcilerden ol uşur. Bunl ar sürekli değişen çevreden düşün me ve eyl e m i çi n gerekli bil gileri alır. Her al gılayı cı özel bir t ür si nyali alır ve sonuncuda il gili ön işle mci t arafı ndan alı nmak üzere bir böl mede t utar. Her ön i şle mci al gılanan bil gi yi soyutlar, işaretler ve süzer; sonucu da, iletişi m arabiri mi t arafı ndan alı nı p düşün me veya eyl e m bileşeni ne t aşı nmak üzere kendi çı kış kapısı na bırakır. Soyutla ma, al gılanan verileri n soyutlanma bi çi ml eri ne bağlı ol arak yor uml anması ve çoğu za man da sı kıştırıl ması şekli nde ol ur. Şekil 3. 3 de al gıla ma siste mi ni n alt biri ml eri gösteril miştir. 24

36 Şekil 3. 3 Al gıla ma Bileşeni Alt Biri ml eri Eyl e m Bileşeni Eyl e m bileşeni ve alt siste ml eri sürücül er ve etkileyicilerden ol uşur. Bunl ar eyl e m tasvirleri ni giriş kapılarından alırlar. Sonra et kileyiciler üzeri nde eyl emi kontrol ederler ve geri besle meyi düşün me bileşeni ne gönderirler. Her sürücü, giriş kapısı nı gözl er, istenen eyl e m şe mal arı nı alır ve onları et kileyici ko mutları şekli nde uygul anabilir progra ml ara çevirir. Daha sonra da bu pr ogra ml arı n uygul anması nı uygun za manda uygun etkileyici ye birbirini i zleyen ko mutlar göndererek denetler. Her sürücü davranış üzerindeki öne mlilik, öncelik ve di ğer kriterleri hesaba kat ar. Sür ücü, aynı za manda eyl e m uygul a ması nı n başarılı ol up ol madı ğı nı da düşün me bileşeni ne geri besle me ile bil diril meli dir. Her et kileyici giriş kapısına gel en ko mutları he men uygul ar. Eyl e mbileşeni ni n alt biri ml eri şekil 3. 4 te gösteril miştir. Şekil 3. 4 Eyl e m Bileşeni Alt Biri ml eri Düşünme Bileşeni Şekil 3. 5 te alt biri ml eri gösterilen düşün me bileşeni, et meni n büt ün bil gileri ni t opl ar ve bunl ar üzeri nde çı karı m i şle ml eri ni yapar. Gi riş kapı sı ndan gel en al gıla ma 25

37 bil gileri ni, kendi za manında bil gi t abanı na ekl er. Far klı çevrelere göre değişen birçok bil gi tabanlı düşünme işini yürüt ür. Bu işlerden bazıları şunlardır. Al gılanan bil gileri yorumlamak İstisnai olayları tespit ve tanı mak Gel ecek olayları öngör mek Değişken dış siste ml eri modelle mek Daha uzun vadeli eyle ml eri planla mak Gözl e ml eri açı kla mak Çı karı mve planl ar yapmak Kendi çı karı ml arı nı açı kla mak Tecrübel erden davranışı nı geliştir meyi öğrenmek Davranışları nı değişen çevre şartları na uydur mak Düş ünme İş Sıralayı cı Kontrol Planı Günde m İş sıralayıcısı BI LGI Çı karı m Sonuçl arı Günde m Yöneticisi Düşün me I/ O Uygul ayı cı Şekil 3. 5 Düşün me Bileşeni Alt Biri ml eri Bu al anl arda di na mi k senaryol arla kendi kendi ne öğrenen kontrol yapıları geliş mel er gösteri yor deney ve t ecrübel erden yararlanarak öğreni yor ve düzensiz çevrel erde hareket edebiliyor. Yazılı mdaki geliş mel er bil gi tabanlı öğreni m al anı nda geliş mel er göster mekt e Bu da belirsiz orta ml arda uz man di nami k yapıları n al abileceğinden daha 26

38 iyi sonuçl ar verebil mektedir [7].. Bunl ardan başka, çokl u görevl eri n gl obal kontrol ü hakkı nda düşün mek, bunl arı n et kileşi ml eri ni koor di ne et mek ve el deki kaynakl ara göre öne mli a maçl ara za manı nda ul aş mak gi bi işleri de yapabil meli dir. Düşün me bileşeni, eyl e m t asvirlerini kendi çı kış kapısı na göndererek eyl e ml eri başlatır. Büt ün düşün me i şle ml eri, büt ün bil gileri ve düşün me işle ml eri ni n sonuçl arı nı içi ne al an gl obal bir hafıza içi nde olur. Öne mli bir bil gi t ürü, akıl yürüt me işle ml eri ve bunl ara bağlı stratejilerdir. Bunl ar, teşhis, öngör ü açı kla ma ve pl anl a ma gi bi özel görevleri özel met otlarla yap mak i çi n et ki n hal e getirilir. Burada bahsedil di ği gi bi, global hafıza Al gıla ma bi leşeni nden gel en al gıları n t ut ul duğu giriş kapıları na sahiptir. Ayrıca, eyl e m sürücül eri ne gönderilen eyl e m şe maları nı n ve al gıla ma ön işlemcileri ne ve eyl e m sür ücül eri ne gönderilen kontrol parametreleri ni n t ut ul duğu çıkış kapıları na sahi ptir. Gi riş/ Çı kış kapıları sı nırlı kapasitedir, bu yüzden en i yi ye önceli k verilir, en köt ü dışarı atılır. Gl obal hafıza aynı za manda zeki et meni n düşün me davranışı ile il gili bil gileri de ihtiva eder. Bir düşünme kapısı, düşün me i şle ml eri sırası nda meydana gel en düşün me i şle m sonuçl arını ( düşün me ol ayl arı nı) tutar. Bir günde m ( ajanda) kut usu da, al gıla ma veya düşün me ol ayl arı t arafı ndan önerilen uygul anabilir düşün me işle ml eri ni t utar. Bir kontrol pl anı kut usu da et meni n, düşünme i şle ml eri nce karşılaştırılan düşün me i şle ml eri ni t utar. Sonraki i şle m adı verilen kut u da et meni n uygul ayacağı düşün me işle mi ni gösterir. Son ol arak, gl obal hafıza, gözl e ml er, çı karı ml ar, öngörüler ve pl anlar gi bi düşünme işleml eri ni n sonuçl arı nı tutar. Düşün me bileşeni gl obal hafızadaki bil gilere göre düşün me i şle ml eri ni yapar ve sonuçt a buradaki bil gileri değiştirir. Bunun çalışma çevri mi üç pr osesten (süreçt en) ibarettir: Günde m ( ajanda) yöneticisi, günde me kaydettiği uygul anabilir düşünme işle ml eri ni t ayi n et mek ve sırala mak i çi n en son al gıla ma ve düşün me verileri ni kullanır. İş sıralayıcısı, t ayi n edilen uygul anabilir işle ml erden hangisi ni n ve ne zaman uygul anacağı na karar verir. Bunu yaparken işleml eri n değerleri ne bakar ve her biri ni izleyen işle molarak kaydeder. Uygul ayı cı, kayıt edil di ği şekli yle bir sonraki işlemi uygul ar. 27

39 Düşün me bileşeni ndeki kontrol, et meni n al gıla ma, düşün me ve eyl e m bileşenl eri ni n faydalılığı nı, kalitesi ni ve za manlılığı nı t ayi n ettiği i çi n özelliklede gerçek za manlı davranışı destekle mesi açısından önerilen et men mi marisi ni n te meli ni teşkil eder. 28

40 4. GRAFİ K SİSTEMİ 4. 1 Üç Boyutl u Programl a manı n Te mel Prensipl eri İki yada üç boyutl u ( 2D, 3D) pr ogra ml a manı n t emel ol an i ki esası vardır. Biri ncisi hatırda t ut ulan şekil ve iki ncisi şi mdi geçerli ol an şekil bi çi mi ndedir. İl k yakl aşı mı n a macı, bi z pr ogra ml arı mızı geliştirirken bir uygula ma pr ogra mı nda cisi ml eri mi zi ve bu cisi ml eri n konu ml andırılacağı sahnel eri progra mı n i çi ndeki araçlar yardı mı yl a ol uşt uruyoruz. Grafi k paketleri de bu değerlere göre resi ml eri ekranda oluşt uruyor. Bundan sonra el deki ko mutl arla cis mi mi zi ekranda hareket ettirebilme, yada cisi ml eri mi zi n dön mesi gi bi özellikleri kullanabileceği z. Bu t arz yakl aşım bir çok ticari uçuş si mül at örü tarafı ndan kullanıl makt adır. Bu t ür grafi klere sahne grafi kleri deni yor ve sahne grafi ği bir yapı anl a mı na geli yor ki bu yapı sahne mi zdeki t üm obj eleri mi zi ve bunl arı n her biri ni n di ğeri ile ol an ilişkisi ni i çer mekt edir. İki nci yakl aşı m i se daha çok bir alt işle m gi bi dir. Birçok hatırda t ut ul ma şekli ndeki grafi k yi ne bu t ür acil i hti yaca göre cevap verebilen modeli i çi nde kullanmakt adır. Bu şekil grafik ol uşumunda önceden cisi ml eri tanı ml aya mayı z ancak belli bir anda grafi k işlemci ye direk ko mutlar vererek acil değişi klikler yapabilirsini z. Ör neği n pr ogra mda ışı kları n aktif yada pasif hal e getiril mesi gi bi bir örnek verilebilir. Gr afi k pr ogra ml a mada ani masyon yada si mül asyon ile uğraş mak i çi n en t e mel de bazı gereksi ni ml er vardır. Bir nesne gerçek dünyada hareketi yada bilgisayar da ani masyonu birbiri ni t aki p eden birkaç adı ml a gerçekl eşir. Bir nesnenin ekranda hareketi i çi n; Önceli kle Nesneyi sil mek, nesneyi di ğer konu muna hareket ettir mek, nesneyi çi z, süreci t ekrarla mak t e mel dir. Bir di ğer yönt e m i se nesne ekranda ner de ise or da t ut, nesneyi hareket ettir, arka ekranı t emi zl e ( nesneni n altındaki), nes neyi çi z, süreci tekrarla maktır [12]. 29

41 4. 2 Koordi nat Siste mi Bi r şekli yada bir çi zgi yi ekranda çi z meden önce, ekranı n kol onl arı na ve süt unl arı na bağlı kal arak bir nokt ayı referans al mak zor undayı z. Ör neği n st andart bir VGA ekran sağdan sol a 640 beneğe ve yukardan aşağıya 480 beneğe sahi ptir. OpenGL de yada her hangi bir 3D uygul a mada bir çi zi m penceresi ol uşt urduğumuzda bir koor di nat siste mi belirt me mi z gerekmekt edir İki Boyutl u Kartezyen Koordi natl ar İki boyutl u kartezyen koor di natlar en yaygın kullanılan site mdir. Kart ezyen koor di natlar x ve y koor di natları nı belirtir. Merkezi (0, 0) nokt ası dır. Kart ezyen koor di nat pencere ol uşt urul ması nda kullanılıyor. Bununl a birlikte kartezyen koor di natta ol uşt urulan pencereni n benek değerleri daha sonra iç hac mi n ol uşt urul ması nda kullanılan değerler ol uyorlar. Yani ekranı n genişliği ve yüksekli ği kartezyen koordi nat sistemi ne göre nitelendiriliyor Koordi nat Kesiti Bi r bil gisayar penceresi fi zi ksel ol arak benekl er ci nsi nden öl çül ür. Bir pencerede ekrana nokt aları, çizgileri ve şekilleri çiz meden önce, OpenGL e belirlenen koor di natları ekranı n koor di natları na nasıl çevrileceği ni söyl e mek gerekir. Yani CAD pr ogra ml arı nda ol duğu gi bi önceli kle bir merkez al an belirtil meli ve o al an esas alı narak bir iç haci mol uşturul malı dır Üç Boyutl u Kartezyen Koordi natl ar Üç boyutl u kartezyen koor di natlar ekranı mı zı n bir deri nli ği ol ması gerekti ği i çi n kullanılıyor. Burada ekl enen eksen z ekseni dir. Z ekseni t üm grafi k pr ogra ml arı nda deri nli k ekseni ol arak kullanılır. Üç Boyutlu pr ogra mda gör ünt ü dönüşü mü yapıl dı ktan sonra z değeri pencereni n i çi nde bir sahne t asarlanması nda kullanılacak ve tabi ki bir OpenGL fonksi yonunun para metresi olacak OpenGL Nedi r? OpenGL bil gisayarı n grafi k arabiri mi yle bağlantı kuran bir yazılı mdır. Özetle OpenGL çok hı zlı ve t aşı nabilir özellikleri yle bir üç boyutl u grafi k ve modelle me küt üphanesi dir. OpenGL kullanarak gör ke mli üç boyutl u grafi kler ve gerçeğe cok 30

42 yakı n görsel çi zi ml er oluşt urabilirsi niz. OpenGL SGI fir ması t arafı ndan di kkatlice hazırlanan ve opti mi ze edil miş bir al gorit ma kullanır. OpenGL C ve C++ gi bi bir pr ogra ml a ma dili değil dir. Daha çok çalış ma za manı nda kullanılan bir C küt üphanesi gi bi dir. Bu küt üphanel er i çleri nde fonksi yon paketleri ni t utarlar. OpenGL de üç boyutl u grafi kler ol uşt urmak i çi n bil gisayarı n donanı mı nı kullanmayı a maçla mı ştır. Bu da onu t aşı nabilir yapan özelliklerden biridir. Ör neği n C de grafikle il gili işle ml er yaparken ekran kartı nı n, t anı ml anması i çi n bir al gorit ma ve fonksi yon vardır. Bu f onksi yon işlevi ni gerçekl eştirdi ği nde ancak ekrana gör ünt ü çi zebiliriz. OpenGL bugün bir çok CAD pr ogra mı nı n arka pl anı nda kullanıl makt a, özelli kle uçak ve uzay mühendisleri ni n kullandı ğı ANSYS, Pr oengi neer ve Catia gi bi uçak, di zaynı nda ve analizi nde yaygı n kullanılan CAD pr ogra ml arı nı n arka pl anında yi ne OpenGL küt üphanel eri vardır. Özetle OpenGL bugün endüstri de ol dukça yaygı n kullanılan bir yazılı mdır. OpenGL i n avant ajlarından biri üzeri ne daha geliş mi ş küt üphanel er kur ul abilmesi dir. GLUT bunl ardan bir t anesi dir. Open GL l e 3 D cisi ml eri çizebil meni n yanı nda nokt alardan çi zgilere, üçgenl erden, çokgenl ere her türl ü i ki boyutl u cis mi de çi zebil me mi z mü mkündür. GLUT sayesi nde de geo metri k yüzeyl eri, ve eğrileri, ki bunl ar özellikle si mül asyon al anı nda kullanılan arazi şartları na uyan engebeli yüzeyl erdir, kol ayca çizebiliriz. OpenGL de basitçe bir gör ünt ü ol uşt ur mak içi n işle ml eri söyl e sıralayabiliriz [10]: Obj el eri n mat e mati ksel t anı ml a mal arı nı ol uştur mak sureti yle şekilleri geo metri k il kelerden oluşt urur. OpenGL noktal arı, çizgileri, çokgenleri gör ünt üleri ve bit haritalarını geometri k olarak değerlendirir. Obj el eri üç boyutl u uzayda yerleştirir. Burada açıkl anması gereken 2 boyutta da çalışsanız kıs mi ol arak bir deri nli k ver meniz gereki yor. Bunun değeri {1,-1} aralı ğı nda seçilebilir. Obj el eri n renkl eri ni belirler. Renkl eri istedi ği mi z gi bi seçebil me mi zi n yanı sıra geliştirdi ği mi z uygul a mada he m r enk ayarını he m bu renkl ere bağlı ol arak ışı k ayarı nı yapabiliriz. Ör neği n güneş ışı ğı gi bi benzeti mler yap ma mı za kol aylı k sağlar. Obj el eri n mat e mati ksel t anı ml arı nı ekran benekl eri nden renk bil gisi ne dönüşt ürür. OpenGL t e mel ol an bu i şle ml eri n yanı sıra birçok ek işle mde yeri ne getirebilir. Özellikler renkl eri n yerleşi mi nde cisi ml eri n birbirleri ni kes mel eri ortaya çı kan 31

43 gör ünt ü kaymal arı gi bi ara işle ml er ol abilir. Renkl erle obj eleri n ol uşt urul ması ol dukça öne mli bir yaklaşı mdır. Ör neği n bil gisayar sarı, oyuncu kır mı zı ve sı nırlar yesil ol abilir [18]. OpenGL i n bir iste mci-sunucu ilişkisi ne uygun bir yapısı da vardır. Ör neği n çi zi m ko mutları nı çağıran pr ogra m i ste mci, ko mut u al an ve çi zi mi yeri ne getiren sunucudur. OpenGL i iste mci den sunucuya ul aştıran komutl ar hep aynı dır. Bu da bu i kisi nin farklı bil gisayarlar ol abil mesi ne i mkan sağlı yor. Şekil 4. 1 bi ze OpenGL i n bir pr ogra m sırası nda yeri ni göster meye yardı mcı ol abilir [ 11]. Bu uygul a mada yi ne OpenGL i n pr ogra ml a bil gisayar donanı mı arası ndaki ilişki de yeri ni şekil 4. 2 de gösterebiliriz [11]. PROGRAM OS servisleri I/ O servisleri GDI Open GL Gör ünt ü Siste mi Yazılı m Şekil 4. 1 Ti pi k bir uygula mada OpenGL i n yazılımdaki yeri PROGRAM OS servisleri I/ O servisleri GDI Open GL Gör ünt ü Siste mi Donanı m Sür ücüsü Şekil 4. 2 Ti pi k bir uygula mada OpenGL i n donanı ml a progra m ilişkisi 32

44 Bu aşa mal arda OpenGL i n yaptı ğı ekranda görünt ü ol uşt ur maktır. Bu da aslı nda ekrandaki benekl eri kullanarak bir büt ün ol uştur mak de mektir. Benek bil gisayar donanı mı nı n ekrana koyabil di ği gör ülebilir en küçük nesnedir. Bu nesnel er birleşerek gör ünt üyü ol uşt ururlar OpenGL Kull anımı OpenGL i n kullanı mı i çin il k aşa mada geliş mi ş bir yazılı ma i hti yaç var dır. Çünkü OpenGL bir yardı mcı yazlı mdır. Bundan OpenGL C, C++, Vi sual C++ ve J AVA gi bi üst düzey pr ogra ml ar da bir arabiri m ol arak kullanıl ması gerekir. C pr ogra ml a ma dili, fonksi yonl arı kendi dilinde yazılsı n yada daha alt dil de ol an Asse mbl er da yazılsı n kol ayca çağırabilir. Bu da OpenGL i n C t abanlı bir pr ogra mda kullanıl ması nı ol dukça yaygı n hal e getiriyor. OpenGL i n günü müz şartları nda kullanı mı n en yaygı n ol duğu dil Vi sual C++ ortamı dır. Vi sual C++ getirdikleri geniş kapsa mlılık ve özellikle de Wi ndows t abanlı pr ogra ml a manı n yaygın ol duğu orta ml arda kullanı mı ndaki yaygı nlı k bu dur uma sebebi yet veri yor. Dos t abanlı bir C orta mı yeri ne Wi ndows tabanlı bir uygul a ma geliştir mek onun daha sonra gelişi mi açısı ndan da öne mli dir. Nesnel eri ekranda hareket ettir mek ve onl arı ekranda i ki boyutl u gösterebil mek i çi n vekt örleri n kullanımı gereki yor. C bir vekt ör t ür üne sahi p değil dir [13]. Bu da Cile OpenGL kullanı mı içi n bir gereksi ni mi gösteri yor Küt üphanel er ve Başlı k Dosyal arı OpenGL st andart birkaç küt üphane ve başlık dosyası ndan ol uş maktadır. Bu küt üphane çok sayı da hazır fonksi yonl arı bi ze sunuyor. Mi crosoft Wi ndows dest eği ile OpenGL bir 3D yazılı m gi bi çalışabiliyor. Bu OpenGL kullanarak ve fonksi yonl arı nı çağırarak bir pr ogra m yazıl dı ğında Wi ndows sayesi nde sonuçl arı uygul a ma penceresi nde görebil me mi zi i mkan veri yor. Bu sebepden Mi crosoft yazılı m yür üt me siste mi OpenGL34. dll adlı dina mi k bir küt üphane dosyası nda tut ul makt adır. Bu dosya pr ogra m aşa ması ndan önce Wi ndows un siste m kl asör üne yerleştiril meli dir. Bunun yanı sıra gl ut 34.lib küt üphane dosyası da yi ne aynı kl asöre kaydet me mi z gereki yor. Bu i ki dosya bahsedildi ği üzere Wi ndows il e OpenGL arabiri mi ni gerçekl eştirecek ve Wi ndows un Mi crosoft t arafı ndan t asarlanan araçları ndan bazıları nı kullanma mı za ol anak verecektir. Dll ve li b dosyaları ile di ğer yardı m dosyal arı arası nda farklar bul unmakt adır. Dll dosyası Wi ndows uygul a mal arı nı çağır mak i çi n kullanılan iste m kütüphanesi dir [19]. Aslı nda dll ve li b 33

45 OpenGL i n nesne kodl arını ve kullanılacak ol an f onksi yonl arı t ut yorlar. Di na mi k küt üphane dosyası nı n yerleşi mi nden sonra bazı başlı k dosyalarına i hti yaç duyul makt adır. Bu başlık dosyal arı yi ne kullandığı mı z t e mel yazılı ma destek veren ve OpenGL i n bi ze pr ogra m kodunda yardı mcı ol abil mesi i çi n hazırlanan dosyalardır. Bu dosyalarda gerekli veri değişkenl eri, fonksi yon prot oti pleri, tanı ml anmı ştır. Bu dosyalar gerek Wi ndows gerek di ğer pl atfor ml arda OpenGL i n et ki n kullanı mı nı sağl ayabil mek i çi n t asarlanmı ştır. Bu dosyal arı özel bir kl asör de saklayabiliriz. Bu kl asörle pr ogra m i çi nde atıfta bul unul arak başlı k dosyal arı nı n pr ogra ma derlenme aşaması nda ekl enmesi sağlanacaktır. Bunl ar gl. h, gl u. h ve gl ut. h dosyalardır OpenGL Veri Yapısı OpenGL kodl arı nı pl atfor m bağı msı z ol ması nı sağl a mak i çi n, kendisine ait veri türleri tanı ml anmı ştır. Bu veri t ürleri yi ne C deki veriler esas alı narak yapıl mı ştır ve istendi ği t aktirde direk ol arak C veri t ürleri de kullanılabil mekt edir. Değişen siste ml eri n ve derleyicileri n kendileri ne göre büyükl ükl eri ne hafızda yer al mal arı na göre C değişkenl eri ni depol a ması i çi n kuralları vardır. OpenGL i n kendi veri türleri ni kullanarak bu değişken şartları i zol e etmi ş ol uruz. Tabl o 4. 1 de göst erilen OpenGL veri t ürleri gl eki yle başlarlar [11]. Bunu t aki ben gel en kısı msa genelli kle C de kullanılan veri türleri içi n verilen isi ml erle aynıdır. Tabl o 4. 1 OpenGL Veri Türl eri OpenGL Veri Türü Veri Türü C Karşılığı Son ek Gl byt e 8- bit ta msayı si gned char b Gl short 16-bit ta msayı Short s Gli nt, Glsizei 32-bit ta msayı Song l Gl fl oat 32-bit kayan nokt alı Fl oat f Gl doubl e 62-bit kayan nokt alı Doubl e d GLBooel an, Gl ubyt e 8- bit işaretsiz ta msyı unsi gned char ub Gl bitfiel d 32-bit işaretsiz ta msayı unsi gned l ong ui Gl ushort 16-bit işaretsiz ta msayı unsi gned short us 34

46 4. 5 OpenGL Ko mutl arını n İsi ml endi r me Yapısı OpenGL de f onksi yonları n isi ml endiril mesi bir kurala göre yapıl makt adır. Fonksi yon isi ml eri il k olarak gerçekl eştireceği görevle al akalı ol arak yer aldı ğı başlı k dosyası nı si mgel eyecek kısalt mayl a başlar. Yi ne büt ün f onksi yonl ar bir köke sahi ptir ki bu kök de f onksi yonun OpenGL ko mut una karşılık gel en kıs mı nı gösterir. İs mi n son kıs mı nda yer al an ek ise f onksi yonun al acağı para metreleri si mgeli yor. Ör neği n gl Col or3f f onksi yonunda Col or kıs mı kök kısı mdır ve f onksi yonun görevi ne karşılı k gel en OpenGL ko mut unu si mgel er. Gl kıs mı ise f onksi yonun bul unduğu dosyayı işaret eder. Son kısı mdaki 3f ise f onksi yonun al dı ğı para metrelerin sayısı nı gösteri yor. Bu f onksi yon 3 t ane fl oat değerli değişken alı yor. En genel ifadeyi şöyl e yazabiliriz: <Küt üphane ön eki ><Kök Ko mut ><Ar gü man sayısı ><Ar güman Tür ü> Son i ki değer yani argüman sayısı ve argüman tip isteğe bağlı dır. Yani her ko mut sonunda 3f gi bi 3 t ane fl oat sayı anl a mı na gelen bir ifade ol ma zor unda değil. Bunl arı n ol duğu ve ol madı ğı komutlar vardır. Yerine göre terci h edilir OpenGL de Gör me ve Dönüşüml er OpenGL de gör me ol ayı bir gr up dönüşüm i şlemi ni i çer mekt edir. Dönüşüml er üç boyutl u koor di natları n iki boyutl u ekranda gösteri mi ni mü mkün kıl mak a macı yl a yapıl makt adır. Ayrıca dönüşüml er nesneleri mi zi etrafları nda döndür meye, hareket ettir meye, hatta onl arı uzat ma, kısalt ma, eğ me gi bi işle ml eri de mü mkün kılı yor. Dönüşüml er nesnel eri direk değiştir mekt ense, koor di nat siste mi ni değiştiriyor. Bir dönüşüm koor di nat sitemi ni döndür ürse, nesnemi z o koor di natlara çi zildi ği nde bir önceki hali ne göre dönmüş ol duğu gözl enir. Doğr uları mı zı belirttiği mi z za manl a, onl arı n ekranda ol uşt uğu za man arası nda üç çeşit dönüşüm meydana gelir. Bunl ar gör ünü m, modelle me ve pr oj eksi yondur. Tabl o 4. 2 de OpenGL deki dönüşü ml er özetle gösteril miştir [11]. Tabl o 4. 2 OpenGL de Dönüş üml er Dönüş üml er Kull anı mı Gör ünü m/ göst eri m İzleyi ci ni n veya ka meranı n yeri ni n belirtil mesi Modelle me Nesnel eri n sahnede hareket ettiril mesi Model görünü mü Gör ünü m ve modelle me dönüşüml eri ni tanı mlı yor Pr oj eksi yon Göst erilen hac mi büyüt üyor ve uçl arı nı kesi yor Gör ünt ü Çı kışı Son ekrana çı kış penceresi ni öl çekli yor 35

47 Göz Koordi natl arı Göz koor di natları gözl emci ni n bakış açısı ndan gör mektir. Yani ekrandaki şekillere bakış açı mı zı ve konu mumuzu ifade et mektir. Tabi ki bunl ar gerçek koor dinat site mi değil dir. Ama gerçeğe oldukça yakı n ve geniş bir çerçevede uygul anan koor di nat siste mi ni ifade eder. Göz koor di nat siste mi ni OpenGL ko mutları yla ayarladı kt an sonra pr ogra mdaki çi zi mler verilen değerlerle yani dönüşümü i stenen noktal arla göz koor di natları nı arası nda yapılan karşılaştırmanı n sonuncu ol arak ekrana yerleştiril mekt edir. Göz koor di natları kullanıcı ta m karşı dan bakı yor muşçası na yani iki boyutl u kartezyen koor di natları gi bi alı nabileceği gi bi t a m anl a mda üç boyutl u bakışı da ifade et mek i çin z ekseni ni n gör ünmesini sağl ayacak bi çi mde belli bir açı değeri yle alı narak da ifade edilebilir. Bunun yararı ekrandaki deri nli ği n yani negatif z yönündeki değişi ml eri n gör ün mesi dir. Pozitif yöndeki değişi ml er kullanı cıya doğr u ol duğundan negatif z yönündeki değişi ml er gerek si mül asyon gerekse oyun pr ogra ml arı nda kullanılan yöndür. Şekil 4. 3 te i ki farklı bakış açısından göz koor di nat siste mi ni görebiliriz [11]. +y -x +y +x -x +x -y -y +z -z Gözl e mci Şekil 4. 3 İki Farklı Açı dan Göz Koor di natları Görünt ü Dönüşümü Gör ünt ü dönüşümü sahne mi zi n il k uygul a ması ol malı dır. Bu dönüşüm ekranda en uygun i zle me nokt ası nı n bul unması nı hesap et mek i çi n kullanılır. Genellikl e gözl e m nokt ası t a m mer kez ( 0, 0,0) nokt ası dır. Bu nokt ada gözl e mci ekrana negatif z ekseni yönünde bakar. Bu gözl em nokt ası daha avant ajlı bir nokt a el de edilebil mesi i çi n göz koor di natları na çevril meli dir. Eğer mer kez nokt ası nda kalırsa cisi mleri mi z z ekseni nde çi zil di ği nde bu çi zi ml er pozitif yönde ve gözl e mci ni n gerisi nde de kal acak şekil de meydana gel ecekler ve istenilen gör ünt ü alınmayacaktır. Gör ünt ü dönüşü mü gözl e m nokt ası nı n istediği mi z şekil de istedi ği mi z yer de ve yönde ol abil mesi gi bi bir 36

48 serbestlik sağlı yor. Bu dönüşümün hesabı nı tı pkı sahnedeki bir ka meranın istenilen yere ve istenilen yönde konu ml andırıl ması gi bi düşünebiliriz. Büt ün bu bahsedilenlerden dol ayı pr ogra ml arda yapılacak ilk dönüşüm her za man bu ol malı dır çünkü di ğer dönüşüml er hep bu nokt ayı referans alarak yapıl makt adır Model Dönüşümü Model dönüşüml eri modeli mi zi ve i çi ndeki özel nesneleri hareket ettir mek i çi n kullanılır. Bu dönüşümler nesneleri bir yeri n i çi ne doğr u hareket ettirebilirler döndürebilirler ve öl çeğini büyült üp küçülte bilirler. Şekil 4. 4a da üç boyutl u bir nesneni n yer değişi mi sırası ndaki dönüşümünü, şekil 4. 4b de yi ne üç boyutlu dön me sırası ndaki dönüşümü gör mekt eyi z. Model dönüşüml eri nde gl Translat ef() ve gl Rot atef() f onksi yonları kullanılır. Bu i ki f onksi yon ve di ğer kullanılan fonksi yonl ar bu böl ümün sonunda ayrıca bahsedildi. (a) Nesneni n İlerlemesi (b) Nesnenin Dön mesi Şekil 4. 4 Nesne Hareketleri Üç Boyutl u Dönüşü ml er OpenGL de gltranslatef(), gl Rot atef() ve gl Scalef() ol an modelle me dönüşüml eri i çi n üç t ane f onksi yon vardır. Bu f onksi yonl ar nesneyi hareket ettirerek, döndürerek, büzerek yada gererek, yansı ması nı al arak dönüşt ürürler. Bu f onksi yonl arı kullanmakl a eşdeğer uygun matrisleri hesapl ayı p gl Mut Matri x ko mut uyl a nesnel ere uygul a mak aynı anl a ma gelir. Ancak f onksi yonları kullanmak daha hı zlıdır çünkü OpenGL si zi n i çi n matrisleri hesapl ar. Pr ogra m i çi nde matris hesabı yapmaya gerek kal ma mı ştır Ho moj en Koordi natl ar OpenGL ko mutları i ki yada üç boyutl u dönüşüml erle il gilenir ancak OpenGL i ç yapısı nda üç boyutl u homoj en koor di natları nı dört koor di nattan ol uşt urur. Her kol on vekt örü ( x, y, z, w) T eğer el e manl arı ndan bir sıfır değilse ho moj en bir düğü m i fade 37

49 eder. Eğer a gerçek sayısı sıfırdan farklı ise (x, y, z, w) T ve (ax, ay, az,a w) T aynı ho moj en değeri gösterir. Üç boyutl u Eukli d uzay nokt ası (x, y, z, w) T karşılı ğı (x, y, z, 1. 0) T koor di natlarına sahi p bir düğü m ol ur. İ ki boyutl u Eukli d (x, y, z, w) T nokt ası nı n karşılığı (x, y,1. 0, 1. 0) T olarak belirlenir [10] Projeksi yon Dönüşümü Bil gisayarda grafi k görünt üle me orta mı ol arak kullanılan ekran, i ki boyutl u bir düzl e mdir. Burada karşımı za çı kan pr obl e m, üç boyutl u obj eni n i ki boyutl u bir orta mda nasıl görünt ülenebileceği dir. Tek çözüm üç boyutl u obj eleri iki boyut a indirge mektir. Bu boyut azalt ma işle mi basit anl amda, üç boyutl u bir gör ünt ünün i ki boyutl u bir düzl e m üzeri ne ( bu düzl e mde ekrandır) i z düşürül mesi yani z koor di natı nı n atıl ması dır. Bu i z düşürül me işle mleri proj eksi yonl ar dönüşüml eri ile yapılır [15]. Pr oj eksi yon dönüşümü modeli mi zi n gör ünt üsünün sunul ması i çi n son işle m ol mak zor undadır. Daha açı kça ifade et mek gerekirse bu dönüşüm t asarlanan bir sahneni n biti mi nde res mi n ekrana nasıl basıl ması gerekti ği ni belirt meye yarar. İ ki türl ü pr ojeksi yon dönüşümü var ort ografi k ( Ort hographi c) pr ojeksi yon ve perspektif (Perspecti ve) pr ojeksi yon i kisi arası nda fark şekil 4. 5 de gösteril mekt edir. Ort ografi k pr ojeksi yonda büt ün şekiller ekrana çizilirken t a m ol arak boyutlara bağlı ol madan çi zil mekt edir. Bu çeşit kullanı m genellikle CAD uygul a mal arı nda ve i ki boyutl u resi ml eri n parçalanma i şle ml eri nde kullanıl makt adır. Perspektif pr ojeksi yonda ise boyutlar öne m kazanı yor. Nesnel eri ve sahnel eri gerçek hayatta ol dukl arı gi bi gösterebiliyor. Bu dönüşümü proj e mi zde kullanmadı k. Ort ografi k pr ojeksi yon dönüşüml eri daha sı klı kla i ki boyutl u çi zi m a maçlı kullanılıyor. Ort ografi k dönüşüml er aslı nda üç boyutl u dünyada da kullanılabili yor fakat deri nli ği n çok az ol ması gi bi bir sı nırı var. Proj e mi zde yi ne ort ografik dönüşü m kullanıl dı ve z ekseni ol dukça küçük bir değere sahi p bırakıl dı. İki boyutl u pr ogra ml a mada kullanılan ort ografi k dönüşü m gl Ort ho() fonksiyonu ile yapıl makt adır Görünt ü Çı kışl arı Büt ün bu dönüşüml erden sonra yapılacak son bir adı mda t asarladı ğı mı z sahneni n ve nesnel eri n ekranı mı zdaki pencerede pl anl anan yerleri ne yerleştiril mesi dir. Burada temel a maç bi zi m ol uşturacağı mı z kes me al anımı zı n yüksekli ği ve genişliği ile pencereni n boyutları birbirini tamol arak t ut malı dır. Bunu yapabil mek içi n geçerli 38

50 Üst Uzak Üst Uzak Sağ Sol Sol Alt Yakı n Ort ografi k Projeksi yon Yakı n Alt Sağ Perspektif Projeksi yon Şekil 4. 5 Ort ografi k ve Perspektif Projeksi yon ol an kartezyen koor di nat siste mi n ekranı n fizi ksel koor di nat site mi ne dönüşt ürül me işle mi ne gör me dönüşümü di yoruz. Şekil 4. 6 da bu dur um ifade edil mekt edir. Şekil de kullanılan kesi mle gerçek pencere boyutları arası ndaki fark gözük mekt edir. Bu dönüşümü gl Vi e wport() fonksi yonu ile gerçekl eştiriyoruz. Bu şekilde kesi m ekranı ile pencere mi zi n boyut unun eşit ol ma ması gösteril miştir. Nor mal de bu i kisi eşit ol malı ki ekrandan yet eri nce faydal anılır. +y 150, 100 Seçilen -x Al an 0, 0 +x Pencere 300 x 200 benek -y Seçilen Al an Şekil 4. 6 Gör ünt ü Kesitini n Ayarlanması 39

51 4. 8 Dönüşüm Arabi ri mi Gr afi k pr ogra ml a mada dönüşüm i şle ml eri ni gerçekl eştir mek i çi n matrisler kullanılır. Dönüşüm bir vekt örün uzayda yeni bir nokt aya gel ebil mesi i çi n bir dönüşü m matrisi kullanmayı gerektiriyor [ 13]. C ve C++ gi bi pr ogra ml arda i ki yada üç boyutl u pr ogra ml a ma yapabil mek i çi n bir çok özel fonksi yon yaz mak gerekir. Özelli kl e dönüşüm i şle ml eri nde matris yı ğı nları yla uğraş mak gerekmekt edir. OpenGL de büt ün bu ara işle ml er düşünül düğünden yüksek sevi yeli fonksi yonl ar yazıl mı ştır. Bu fonksi yonl ar yardı mı yla kar maşı k matris i şle ml eri nden kurtul uyor uz. Dönüşt ürül me mi ş bir düğü m nokt ası verisi nden ekran koor di natları na çevril mesi nde uzun bir yol t aki p edilir. Şekil 4. 7 de bu süreç gösteril mekt edir [ 11]. İl k et apt a düğü m nokt ası veri mi z 1x4 l ük bir matrise çevriliyor. Bu dört değeri n üçü x, y, z koor di natları dır. Dör düncü değer ise öl çü fakt örüdür. Değeri genel de 1. 0 dır. Bu değeri doğr udan genel de nadiren değiştiririz. Bu dört değerli düğü m noktası model gör ünt üsü matrisi ile çarpılarak göz koor di natları na çevriliyor. Göz koor di natları ndaki değerler projeksi yon matrisi ile çarpıl dı ktan sonra kes me koor di natları na çevrilir. Bu son işle m gör ünt ü hac mi ni n dışı nda kal an değerleri n silinmesi ni sağl ayacak. Bunun yararı gereksiz değerleri n kırpıl ması anl a mı na geli yor. Son değer pr ojeksi yon matrisi yada model gör üntü matrisi tarafı ndan dönüşüme göre değiştirilebilir. Bununl a birlikte OpenGL ve yüksek sevi yeli matris fonksiyonl arı bu ol ayları arka pl anda gerçekleştir mekt edir. Son adı mda da el de edilen i şl enmi ş değerler gör ünt ü çı kışları sayesi nde ekran koordi natları na t aşı nmakt adır. Pr ogra m satırları incelendi ği nde genel de bu şekle uyan a ma zıt yönde bir işleyiş görebiliriz. Bunun sebebi pr ogra mda il k kısı mda yani mai n denilen f onksi yonl a başl ayan kısı mda il k ol arak ekran büyükl üğünü t utan aynı za manda pencere oluşumunu sağlayan gl Create Wi ndow() ko mut u çalışır. Bu ko muttan gel en pencere yüksekli ği ve genişliği ekranı n arkası nda az önce anl attığı mız ve aşağı da deva m edecek ol an matris modl arı ile il gili kıs ma gelir. Bu kısı mda önce çı kış ekranı nı n kesiti yani ekran kesiti alı nır ve ekranın büyükl üğü çı kış ekranı nı n büyükl üğü gel en değerler kullanılarak pencereyl e eşit ol ması sağl anır. Gl Vi e wport bu işi gör ür. Sonra matris modu model matrisi yada pr oj eksi yon matrisi ol arak ayarlanır ve ekranda hareketsiz kal ması gereken kısı m yani göz koor di natları na karşılık gel en kısı m seçilir yani matris model projeksi yon matrisi ne ayarlanır ve ekranı n hac mi gl Ort ho ile belirlenir. 40

52 Bu f onksi yon geri dön meden önce son işle m yi ne matris modunu bu sefer değişken nesnel er i çi n model görünt ü matrisi ne ayarlar ve f onksi yonun görevi biter ondan sonra her t ürl ü dönüşüm i şle mi bu matris ile çağrılarak ekrandaki yerlerine i şlenmi ş düğü m nokt ası datası taşınır. X 0 Y 0 Z 0 Model görünt ü matrisi X E Y E Pr oj eksi yon matrisi W 0 Z E W E Dönüşü m Yapıl ma mı ş Veri Göz Koor di natları na Dönüşt ürül müş veri X C Y C Z C Bakış açısı Böl ü mü X c / W c Y c / W c Z c / W c W C Kesil miş Koor di natlar Nor malleştiril miş Koor di natlar Gör ünt ü Çı kışı Dönüşü mü ( matris) Pencere Koor di natları Şekil 4. 7 Düğü m Nokt asını n Gör ünt ü ol ması içi n İleti m Hattı Model Görünt ü Matrisi Bu matris modelle me, gör ünt üle me ve dönüşüm matrisleri ni n çar pı mı nı n t opl a m sonucunu verir. Model gör ünt üsü matrisi 4x4 bir matristir. Bu matris nesnel eri mi zi yerleştir mek ve yönl endir mek i çi n gerekli koordi nat siste mi ni göst eri yor. düğü m nokt ası verileri mi z tek kol onl u bir matrisle ifadede ediliyor. 41

53 Verileri mi zi n yer al dı ğı matrisle model gör üntü matrisi çarpılarak nesne mi zi n ekrandaki konu mu belirleni yor. Bu son dur um dönüşt ürül mek istenen değerlerle nesne mi zi n değerleri ni n birleşi mi sonucu bi ze göz koor di natı değerleri ni veri yor. Bu dur umşekil 4. 8 deki görül mekt edir. x y z w M = x E y E z E WE Şekil 4. 8 Bir düğü m noktası verisi ni n model görüntü dönüşümü Projeksi yon Matrisi Pr oj eksi yon matrisi, görünt ü hac mi ni, t anı ml ayan pr oj eksi yon dönüşümü bil gisi ni taşır. Genel de pr oj eksi yon matrisi ni değiştiril mek istenmez bu yüzden proj eksi yon dönüşümü yap madan önce güncel matrisi n ti pi ni belirle me mi z gerekir. Bunu i çi n gl Matri x Mode ( GL_PROJECTI ON) ko mut u kullanılır. Bu ko mut aşağı da bahsedilen gl LoadI dentity() ko mut u ile kullanılarak sabit alan belirleni yor. Böyl ece modelle me matrisi nde herhangi bir değişi klik yapıl maz. Yani ekranda değiş meyecek ol an yerler bu i ki ko mutla t ut ul uyor. Ör neği n pr ogra mda yazı ve resi ml eri n basıl dı ğı bir yüzey vardır. Burası nı n pr ogram i çi nde hareket eden nesnel erle birlikte ekrandan kayı p git me mesi i çi n sabit t ut ul ması gerekmekt edir. Değişi kli k yapıl ması nı istiyorsak önce bu iş i çi n gl Matri x Mode(GL_ MODELVI E W) komut unu çağır ma mı z gerek mekt edir. Bu yı ğı n 4x4 i ki matristen ol uşur. Daha sonrada gl LoadI dentity() fonksiyonu ile model gör ünt üsü matrisi t e mi zlenir. Bu ko mut un görevi her seferi nde nesne mi z yer değiştirdi ği nde model gör ünt üsü matrisi ni resetleyerek böyl ece her yeni şekil de şekli n uzaklı ğı nı n mer kez nokt a referans alı narak çi zi mi ni sağl a maya yarıyor fakat bu dur umda ancak belirli nesneleri n yerleri ne yerleştir mek i çi n ve sı nırlı imkanl arla kullanılır. Ör neği n birbirine bağlı üç nesne ör neğin dünya ay ve güneş olsun. Her üç cis mi de belli bir yörüngede birbirleri ne bağı mlı ol arak hareket ettir meden çi zi ml eri ni yaparken her üçü i çi nde gl LoadIdentity() ko mut unu çağır mak gerekmekt edir. Her seferinde di ğer cis mi n koor dinatı nı ekranı n orijini nden al mak ve istendi ği nokt aya çiz mek içi ndir. 42

54 Bunu yap mazsak o za man il k cis mi n kal dı ğı koordi natlardan yen cis mi çizeceği nden hareket kıs mı da sonra birbirleri ne bağı mlı ol duğundan i ki yanlış işle m bir arada gerçekl eş mekt edir. Bu kullanı m yani her adı mda resetle mek koor di nat siste mi ni daha kar maşı k ve bağı msı z hareket eden siste ml er i çi n yet eri nce doğr ul uk t eşkil et mi yor. Bunu hallet mek içi n OpenGL matris yı ğı nları ndan yararlanı yor Matris Yı ğı nl arı Matris yı ğı nları t anı mı birkaç şekli n üst üste yığıl ması gi bi düşünül erek ve C de kullanılan it me( Push) ve çek me( Pop) t abirleri nden yol a çı kılarak kullanıl mıştır. Matris yı ğı nları he m model gör ünt üsünü he mde pr oj eksi yon matrisleri ni içer mekt edir. Matris yı ğınl arı na git meden gl MODELVI E W matrisi ni glmat ri x Mode ko mut uyl a yi ne aktifleştir mek l azı m. Yani üzeri nde işle m yapılacak matris modunun model t ürü ol duğunu belirlemek gerekmekt edir. Matris yı ğı nları düzenli bir pr ogra m yı ğı nı gi bi çalışır. Geçerli matrisi yı ğı na atı p koruyup gereki yorsa or da değiştir me i mkanı vardır. İstendiği za manda buradan çekilerek hafıza boşaltılabiliyor. Dönüşüml er matrislerde sakl andı ğı i çi n, bir matris yı ğı nı birbirini i zl eyen hatırla mal ar yapmak i çin uygun mekani z madır. Yı ğı nlar bağı mlı listel eri n bir türüdür. Düğü ml er yı ğına bırakılır. Yı ğı ndan alınırken de önce giren önce çı kar mantı ğı yla en üstteki nden başlanılarak alı nır [14]. Büt ün matris işle ml eri güncel matrisle yani yı ğı nı n en tepesi ndeki matrisle iş yapar. gl Push Matri x ve glpop Matri x gi bi yı ğı n işle ml eri yaparak hangi matrisi n en üst matris ol duğunu belirleyebilirsi niz. Gl Push Matri x() ko mut u güncel matrisi yı ğı nı n en t epesi ne kopyal ar, gl PopMatri x ise en üstteki matrisi yı ğı ndan at ar. Gl Push Matri x nerde ol duğunu hatırla, glpop Matri x ise ol duğun yere git demektir. Gl Push Matri x yığı ndaki matrisleri bir sevi ye aşağı at ar. Üzeri nde işle m yapılan yı ğı n gl Matri x Mode ko mut u ile belirlenir. Gl Pop Matri x matrisleri n sevi yesi ni bir arttırır. Yı ğı nlarda fazlalık ol duğunda OpenGL hata verir Ta mpon Bellekl er Gr afi k pr ogra ml arı nı n amacı ekrana şekiller, resi ml er çi z mektir. Ekran benekl eri n di kdört gen di zileri nden meydana gel mekt edir. Her benek ekranda bir kare renk ol arak gör ünür. Her parçacı ğı n ekranda bir beneğe karşılık gel en koor dinat değeri ayrıca deri nli k ve renk değerleri vardır. Daha sonra bir parçacı k bir t akı m sı na mal ardan geçer [ 10]. Benekl eri n çi zil mesi i çi n r enkl eri ni bil mek gerekir. Bu bil gi 43

55 renk t a mponunda t ut ul ur. Benek i çi n veri düzenli bir bi çi mde sakl andı ğı za man, bu tür sakl a ma bil gisi ni n depol andı ğı yere t a mpon denir. Değişi k t a mponl ar aynı benek içi n değişi k veri mi kt arları depol ayabilir a ma her benek i çi n aynı mi kt arda veri taşırlar. Bir benek hakkında bir bil gi depol ayan ta mpona bit düzl e mi denir. OpenGL birkaç çeşit t a mpon kullanır. Ta mponl arı GLUT f onksi yonl arı nı kullanarak ayarlıyoruz. Tabl o 4. 3 de gl utinit Displ ay() f onksi yonuna para metre ol arak gönderilen ta mpon isi ml erini görebiliriz. Renk Ta mponu Deri nli k Ta mponu Kalı p Ta mponu Yı ğıl ma Ta mponu Kl asi k bir OpenGL uygul a ması nda aşağı daki komut pr ogra mı n başlangıç kıs mı na yerleştirilerek kullanıl mak istenilen t a mponl ar seçil miş ol ur. Ör neği n bu ko mutl a ekranı n renk siste mi kır mı zı, yeşil ve mavi den ol uşan t e mel renk siste mi ne ayarlanmı ştır. Çiftli ta mpon kullanıl dı çünkü ekrandaki nesneler hareket et mekt e ve ekranda sabit dur uyor gi bi davranan yazı siste mi var. Bunl ar t ekli t a mpon kullanıl dı ğı nda bir önceki ile bir sonraki gör ünt ü arası nda süre uza makt a ve gör ünt ü ekrana geç gel mekt edir. Bu da göz kırpması şekli nde yanı p sönen bir gör ünt üye sebep ol uyor. Çift tampon kullanılınca bu sorun ortadan kal kı yor. Eğer yazılar ekranda değişen değerleri göstermesel erdi yani sabit duruyor gi bi gözükür ken, ki bu bil gisayarı n işle ml eri hı zlı yap ması ndan dol ayı ol uyor, her yazı karakt eri ni n değeri yenilenirken belli bir süre geçi yor. Bu süre t ekli t a mponda göze göz kırpması gi bi yansıyor çiftli de ise bu duru m göze yansı mı yor. Ta mponl ar hakkı nda bil gi aşağı da veril miştir. Gl utinit Display Mode( GLUT_RGB GLUT_ DOUBLE GLUT_ DEPTH) Renk Ta mponu Renk t a mponu beneği n renk bil gisi ni t utar. Her benek bir renk i ndeksi yada RGBA renk verisi ( mavi, kır mı zı, yeşil, alfa) t aşırlar. RGBA siste mi nde ekranda doğr udan uygul anabilen en yakı n renk gösterilir. Ör neği n eğer çift t a mponl u bir siste mi n ön ve arka t a mponl arı vardır. Tek t a mponl u siste ml eri n sadece ön t a mponu var dır. Ayrı ca Open GL yar dı mcı renk t a mponl arı da destekl enebilir. Bunl ar i çin konu m belirlenmedi. Bu yüzden onl arı istedi ği mi z gi bi t anı ml ayı p istedi ği mi z gi bi 44

56 kullanabiliriz. Ör neği n bunl arı deva mlı kullandı ğı mı z bir res mi sakla mak i çi n kullanabiliriz ve gerektiği nde nor mal renk t amponuna kopyal ayabiliriz. Renk tamponunu pr ogra mı n mai n kıs mı nda başlangı ç modunu seçerken GLUT_RGB yada GLUT_RGBA ko mutlarıyl a seçeriz. Tabl o 4. 3 Gl utinit Displ ay Mode ile kull anıl an Ta mponl ar GLUT_ RGB, GLUT_RGBA GLUT_I NDEX GLUT_SI NGLE GLUT_ DOUBLE GLUT_ ALPHA GLUT_ DEPTH GLUT_ ACCUM GLUT_STEREO GLUT_STENCİ L RGB benek for matı nı n seçi mi Bir Renk i nexi benek for matı nı n seçi mi Tekli ta mpon benek for matı nı n seçi mi Çiftli ta mpon benek for matı nı n seçi mi Bir Alfa ta mponuna gereksi ni mvar Deri nli k ta mponuna gereksi ni mvar Biri ki m Ta mponuna Gereksi ni mvara St ereo benek for matı nı n seçi mi Şabl on ta mponuna gereksi ni mvar Çift Ta mpon Çi ft t a mpon genel de ilave bir renk t a mponu sağl ar. Bu kısı m genel de animasyonl ar içi n kullanılır. Çift t a mponl a bi z gel ecek ani masyon çerçevesi ni arka ekranda bir böl geye alıyoruz. Biri nci çerçeve ekrana çi zildi kten sonra datayı buradan alı yoruz Böylece grafi k arabiri mi hı z kazanı yor [12]. Çift t a mponl a bir resmi ekranda bir süre durdur up daha sonrada silebilirsi niz. Bu da gör ünt ü eğer ilerliyorsa yeni değerlerle o za man ekranda ilk gör ünt ü silini p yenisi yeni koor di natlarda basıl dı ğı nda hareket etme özelli ği kazandırır. Çift t a mpon sadece renk t a mponunu et kiler ve i ki nci bir deri nli k sağla maz. Renk t a mponunu kullanıl dı ğı deri nli kte kullanılan ona özgü bir dur umdur. Çi ft t a mponu yi ne progra mı n mai n kıs mı nda başlangı ç modunu seçer ken GLUT_ DOUBLE ko mut uyl a seçeriz Deri nli k Ta mponu Deri nli k t a mponu her benek i çi n deri nli k bil gisini t utar. Her değer göze ol an yakı nlı ğı yada uzaklı ğı ifade eder. Deri nli k t a mponu gi zli yüzeyl eri n kaldırıl ması nı sağlar. Yani i ki cisi m ekranda çi ziliyorsa deri nli k bil gileri ne göre göze yakı n ol anı önce çi zerek ar kada kalanı yani gör ünmeyecek kısı ml arı nı gi zler. Ör neği n üç boyutl u bir küp ile küre çi zersek hangisi öndeyse onu önce alır ve kesişen nokt al arda 45

57 üste kal anı t erci h edi p alttaki ni gi zler. Deri nlik t a mponu yi ne pr ogra mı n mai n kıs mı nda başlangı ç modunu seçerken GLUT_DEPTH ko mut uyl a seçeriz. Bu üç tamponda gl utinit Display Mode() fonksi yonuna para metre ol arak verilir. Bu da daha önce gösteril miştir Ta mponl arı n Te mizlenmesi Si mül asyon ve ani masyon t arzı sürekli ekranı n yenilenmesi ne dayalı grafi k pr ogra ml arı nda ekranı n t e mi zlenmesi en önemli ve zor işle ml erden bi risi dir. Ör neği n 1280 X 1024 benek genişlik ve yüksekli k değeri ne sahi p bir ekran gör ünt üsünün t e mi zl enmesi i çi n mil yonl arca benekl e işle m yap mak gerek mekt edir. Çok basit uygul a mal arda ekranı n t e mi zlenmesi, gerçek şekilleri n çi zil mesinden daha fazla za man al abilir [11]. Sadece renk t a mponu değil ayrıca deri nli k t amponunu sil mek isterseniz yap mamı z gereken iş i ki katı na çı kar. Bu sorunu hallet mek i çi n grafi k donanı ml arı nda ta mponu bir işle ml e t emi zl eyen donanı m var dır. OpenGL temi zle me ko mutları, özel donanı mı n avant ajını kullanacak şekil de t asarlan mı ştır. İl k önce t a mpona t e mi zleme sırası nda yazılacak değer belirlenir sonrada sili necek tamponl arı n listesi t ek bir ko mutla OpenGL e bildirilir. Eğer donanı m eş za manlı tampon sil me yapa mı yorsa t a mponl arı sırayl a siler. Kullandı ğı mı z en genel ol anı Wi ndows işleti m siste mini n de destekledi ği gl ut SwapBuffers ko mut u ile yapılan temi zle medir. Geliştirilen bir Wi ndows uygul a ması nda ise Wi ndows un SwapBuffer() ko mut u kullanılır. OpenGL de doğr udan bu is mi kullanarak gl ut SwapBuffers() fonksiyonunu geliştir miştir. Bunun yanı sıra OpenGL de ör nek ol arak renk t a mponunu sil mek i çi n gl Cl ear Col or() yada deri nli k t a mponunu sil mek içi n de gl Cl ear Dept h() ko mutları kullanılır OpenGL Ko mutl arı Bu kısı mda pr ogra m i çinde kullanılan OpenGL fonksi yonl arı hakkı nda kısaca bil gi verilecektir. Bu f onksi yonl ar he men he men her OpenGL pr ogra mı i çi n gerekli ol an genel fonksi yonl ar daha özel fonksi yonl ar i çin özellikle resi m ve doku gi bi dur uml arda yardı mcı progra ml ar kullanmak yada yeni düzenl e mel er yap mak gerekmekt edir [11]. OpenGL ko mutları nı burada açı klarken beş böl ümde topl andı. 46

58 OpenGL Pencere İşle ml eri Pencereni n ol uşt urul ması i çi n 4 f onksi yon kullanıl makt adır. Bu f onksi yonl ar OpenGL gl ut küt üphanesi kullanıl dı ğı ndan her fonksi yonun başı nda gl ut eki bul unmakt adır. Gl utinit(i nt *argc, char **argv) Bu f onksi yon GLUT ı başlangı ç hali ne getirir. GLUT f onksi yonl arı nı kullanmadan önce bu fonksi yonu çağırmak gerekmekt edir. Gl utinit Displ ay Mode( unsi gned i nt mode) Bu f onksi yon GLUT t abanlı progra ml arda OpenGL penceresi ayarla mak i çi n il k çağrıl ması gereken f onksi yondur. Bu f onksi yon OpenGL çi zi m f onksiyonl arı nı n kullanı mı i çi n pencerenin uygun modl arla çağrıl ması nı sağl ar. Bazı kısı ml arda kısaca bahsedil di ği üzere ekrandaki renk ayarı nı, deri nli k ayarı nı ve gerekiyorsa çift yada t ek t a mponl u pencere kullanı mı nı buradan seçeriz. Ör nek kullanı mı nı aşağı da gör üyor uz. Gl utinit Display Mode( GLUT_ DOUBLE GLUT_RGBA) Gl utinit Wi ndowsi ze(i nt wi dt h, i nt size) Pencereni n benek olarak büyükl üğünü belirle mek içi n kullanılır. Gl utinit Wi ndow( 792, 573) Gl ut Create Wi ndow( char *na me) Bu f onksi yon geçerli ol arak kullanılacak pencereni n ol uşt urul ması i çi n kullanılırlar. Para metre ol arak alı nan char t ürden değer ise pencere mi zi n ekranda gör ünecek is mi ni n bil gisi ni tutar. Gl Vi e wport ( Gli nt x, Glint y, Glsizei wi dt h, Glsizei hei ght) Bu f onksi yon ekrandaki fizi ksel pencereni n yani üzeri nde pl anl ama, kes me yapılabilecek ve hacim ol uşt urulabilecek pencere bil gileri ni t utar. Buradaki değerlerle ol uşt urulan pencereni n büyükl ükl eri nin t ut ması yapacağı mı z işle ml erde işi mi zi kol aylaştıracaktır. Bunun nasıl ol acağı kes me belirt me kı s mı nda bahsedil miştir. Ör neği n gl Vi e wport(0, 0, Wi dt h, Hei ght) kullanı m ör neği dir. Buradaki genişlik ve yüksekli k değerleri gl ut ReshapeFunc çağırdı ğı geri çağır ma fonksi yonu ile alını yor. 47

59 gl Ort ho( Glfl oat left, Glfloat right, Gl doubl e right, Gl doubl e bott om, Gl doubl e top, Gl doubl e near, Gl doubl e far) Bi r haci m ol uşt ur mak i çi n kullanılan f onksi yondur. Daha önce bahsettiği mi z gi bi haci m i çi n i ki dur um vardır. Bu f onksi yon deri nliği n çok öne mli ol madı ğı ve paral el bir kes me hac mi ol uştur maya yarayan bir fonksi yondur. Kullanı mı aşağı da gösteril miştir. gl Ort ho( 0. 0f, (float) Wi dth, 0. 0f, (float) Hei ght, -1.0, 1. 0) Görünt ü Yenileme İşle ml eri Bu f onksi yon daha sonra çi zi m f onksi yonl arını n kullanılarak gerçekl eştirilen işle ml eri n başlangı ç f onksi yonunu çağırır. Yani bu f onksi yona para metre ol arak verilen f onksi yon ana çizi ml eri n ya direk gerçekl eştiği yada buradan fonksi yon isi ml eri ile çağrıldı ğı bölü mdür. Gl ut Di spl ayfunc( Redraw) Bu f onksi yon bir geri çağrı fonksi yonudur. GLUT, pencereni n i çeri ğini n yeni den çağrıl maya i hti yaç duyulduğunu anl adı ğı sırada bu f onksi yonl a kaydedil miş geri çağrı fonksi yonunu işletir. Bu nedenl e sahnenin yeni den çi zil mesi i çin gerekli fonksi yonl arı n hepsi bu geri çağrı fonksi yonunun i çi ne yazıl malı dır. Bu f onksi yon çağrıl dı ktan sonra başka geri çağrı fonksi yonu kayıt edil meyecekse gl ut Mai nloop() çağır ması nı gerektirir Gi riş Ol ayl arı İşle ml eri Bu i şle ml er ol ay karşılığına gel en bir dur um ol duğunda ki bu kl avyeden mouse dan gel en değişi kli klerle yada başlangı çta pencereni n i ç hac mi ni ol uşt urul ması ile il gili işle ml erde kullanılır. Gl ut ReshapeFunc( Resize) Bu pr ogra m pencerede yapılan her hangi bir değişikli k ol duğunda çağrılan bir geri çağır ma f onksi yonu kayıt eder. Pencere başlangı çta ol uşt urul duğu anda eğer dışardan pencereyi büyült üp küçült mek gi bi mouse ile yapabileceği mi z bir ol ay olmasa da bir kez aktif dur uma geçer. Bu geri çağır ma f onksi yonu ör neği n resize ekranı n büyükl üğünü alarak yeni ekranı ol uşt uruyor. 48

60 Gl ut KeyboardFunc( Keyboard) Bu f onksi yonda yi ne bir geri çağrılan f onksi yonu kayıt eder. Bu da Keyboar d fonksi yonudur. Bu f onksiyon değer ol arak herhangi bir t uşun basıl ma değeri ni kayıt eder. Burada Keyboard geri besle me f onksi yonu basılan t uşun is mi ni alır ve bunun karşılığı olarak yazılan ifadeyi uygul ar. Gl ut Speci al Func( Speci al) Bu f onksi yonda yi ne Keyboard f onksi yonu gi bi bir görev yapar farkı ise kl avyedeki özel t uşları n t ut ul ması i çin yazıl mıştır. Yani di ğer fonksi yonl a a yada b gibi yada 1 nu maralı t uşları alarak işle m yaparken burada yine OpenGL t arafı ndan özel ol arak tanı ml anan GLUT_ KEY_F1 gi bi F1, F2 gi bi özel t uşları n çağrıl ması nı sağlamak i çi n yazıl mış bir geri çağır ma f onksi yonunu kayıt eder. Special adlı bu f onksi yonda yi ne basılan bu t uşlardan hangisine basıl dı ysa onunl a ilgili işle mi gerçekl eştirir. Gl ut Post Redispl ay(voi d) Bu f onksi yon GLUT a geçerli pencereni n yenilenmesi ni söyl üyor. Pencereni n yeni den boyanması nı sağlı yor. Pencere i çeri ği sürekli kl avyeden yada mouse dan gel en değerlerle değiştiği içi n bu gi bi dur uml arda bu f onksi yon kullanılır. Kl avye işle ml eri nde her klavye giriş komut unun ardı ndan çağrıl makt adır Arka işle ml eri n Yapıl ması Bunl ar arka pl anda şekilleri n yeni nden çi zil mesi içi n he m t a mponl arı n yeni nden temi zlenmesi he m de ol ayl arı n yeni den kontrol edil mesi i çi n döngünün kur ul ması nı ifade eder. Gl ut Mai nloop( voi d) Bu f onksi yon bir ol ayları yeni den işle me döngüsü anl a mı na gelir. Mai n kı s mı nı n sonunda yer alır ve her defası nda kl avye, mouse, za manl ayıcı, yeni den çi zi m ekranı, ve di ğer pencere mesajları nı n geri besle mesini sağl ar. Bu sürekli pr ogra mı n çalış ması nı sağl ayan sonsuz döngü t arzı bir fonksi yondur. Dol ayısı yla pr ogra mı kapat mak i çi n bir kl avye değeri yle yok et mek gerekir. Bu da genel de ESC t uşu ile yapıl makt adır. Gl ut SwapBufers() Bu f onksi yon daha önce kısaca bahsi geçti ği gi bi t a mpon böl gel eri n t e mi zl enmesi ni sağla maya yarar. Kullanıldı ğı yer Redra w geri çağır ma pr ogra mı nı n son kı smı dır. Bu ifadeye gel ene kadar bütün çi zi ml er yapıl mıştır. Daha sonra ekranı t azelemek i çi n 49

61 tamponl ar silinerek yeniden çi zi m i şle ml eri yapmak i çi n geri besle me yapılır. Bu ifade ani masyon t arzı içi n kullanılan çift ta mponl u modda kullanılır. Eğer çift tamponl u t a mpon kullanıl madı ğı dur uml arda Bu da yukarı daki fonksi yonun görevi ni getirebilir Çi zi m Ko mutl arı Çi zi mkomutları içi n sadece te mel de kullanılan biri ikisi hakkı nda açı kla ma yapıl dı. Gl Begi n( Gl enu m mode) Bu f onksi yon gl End ko mut ile birlikte kullanılır. Amacı düğü m nokt aları ndan ol uşan çi zi ml eri n sı nırlandırıl ması nı sağl ar. Yani para metre ol arak gel en değer kaç kenarlı ise o çi zilecek cis mi n şekli ne sı nır koyar. Ör neğin t anı mlı mode yeri ne GL_LI NES, GL_POI NTS, GL_ QUADS, GL_TRI ANGLES gibi isi ml er gelir. Bunl arda çi zilecek şekli n kenar sı nırları nı belirler ve verilen mode ile çi zilen kenar sayısı t ut mazsa OpenGL hat a mesajı döndür ür. Ör neği n GL_TRI ANGLES i çi n üç t ane glvertex3f() ko mut u kullanılır. Gl End() Bu f onksi yonda gl Begi n ile başlayan çi zi mi n bittiği anl a mı na gel mekt edir. Bu i ki fonksi yonun arası nda glvertex yanı sıra gl Col or, gl Call List ve gl TexCoor d gi bi ko mutlar kullanılabilir[11]. Çünkü bu aralı kta çi zilen şekli n rengi yada dokusu farklı ol abilir. Bunl arı da tek tek seçebiliriz. Gl Vertex2f/ 3f(fl oat x, float y) /( GLoat x, GLoat y, GLoat z) Bu ko mut büt ün çi zi ml er i çi n kullanılan en t emel biri mdir. İki, üç ve dört değer al abilen t ürleri vardır. Bazen direk düğü m noktalarla çi zi m yapılabilirken düğü m nokt aları n üçünden ol uşan bir vekt ör t anı ml anarak bu vekt öründe çizi mi yi ne gl Vertexfv gi bi bir komutla çizilebilir. Ör neği n, gl Begi n( GL_POI NTS) gl Vertex3f(0. 0f, 0. 0f, 0. 0f); gl End(); ko mutları ile ekranda üç boyutl u mer kezi nokt a t anı ml anmı ştır. Daha sonra kullanılacak dönüşüm f onksi yonu ile bu nokt anın gösterdi ği yere gi dilebilir. Çi zi m nokt ası oradan başlatılabilir. 50

62 Dönüşümİşle ml eri Gl Transl atef(float x, float y, float z) Bu f onksi yon pr ogra mda dönüşüm ol ayı nı gerçekl eştir mekt edir. Şekilleri al dı ğı üç değeri n gösterdi ği noktaya yerleştirir. Yada başlangı ç ol arak bir nokta transferi yapılarak çi zi ml er buradan başlayarak yapılır. Ör neği n gl ut Soli dsphere(1. 0f, 15, 15) bir küreyi gösteri yor. Bu küre ekranda ör neği n x ve y ekseni nde 10 biri mli k uzaklı kt a bir nokt adan çizilsi n di yorsak gl Translatef(10. 0f, 10. 0f, 0. 0f) komut unu bu şekilde kullanırız. Gl ut Rot atef( Glfl oat angle, Glfl oat x, gl Fl oat y, Glfloat z) Bu f onksi yonda yi ne bir dönüşüm i şle mi dir. Al dığı dört değerden il ki açı değeri dir. Bu değerle daha sonraki üç değerden birini n yada bir kaçı nı n 1. 0f ile aktifleştiril mesi yle şekli aktif ol an eksenl erde açı değeri kadar döndürmeye yarar. Ör neği n Gl Rot atef(30, 0. 0f, 1. 0f, 0. 0f) Gl Translatef(30. 0f, 0. 0f, 0. 0f); ko mut satırları ile önce çi zilecek koor di natlar 30 derece y ekseni boyunca döndür ül ecek ve sonrada x ekseni nde 30 biri m x yönünde y ve z koor di natları mer kezi göster mek üzere öt elenecektir. Bu açıkl a mal ardan sonra OpenGL de en temel de kullanılacak f onksi yonl ar hakkı nda ve OpenGL i n genel yapısı ve kullanı mı hakkı nda bil gi veril miştir. 51

63 5. UYGULAMA PROGRAMI 5. 1 Gi riş Pr ogra mı mı zı ol uşt ur mak i çi n Vi sual C yazılı mı ve OpenGL kütüphanel eri kullanıl dı. Wi ndows un ol dukça karışı k mesajlarından kurt ul up daha sade bir kod yazabil mek i çi nde OpenGL araç kiti ol an GLUT kullanıl dı. Gl ut bağı msız bir araç küt üphanedir. Pr ogra mı mı zda kullanılan OpenGL ko mutları önceki böl ümde OpenGL ko mut yapısı kıs mı nda bahsedil di. Pr ogra ma önceli kle 2 boyutlu işle ml er yapacağı mı z bir ekranl a başl adı k. Bu ekranda iki uçakl a geçerli ol an t üm bil gileri gösterdi k. 2 boyutl u bir ekran kullandı k. Şekil 5.1 de 2 boyutl u ekranı mı zı n genel gör ünüşü yer al makt adır. Şekil 5. 1 İki Boyutl u Ekranı n Gör ünt üsü 52

64 5. 2 Si mül asyon Programı nı n Genel Tasarı mı Nesne Tabanlı Progra ml a ma Pr ogra ml arı kod aşa ması na geç meden al gorit mal arla sı nıflandırı p sonra bu al gorit mal ar yardı mı yl a kaynak kodl ar üret mek en avant ajlı yönt emdi r. Bu Si mül asyon uygul a masında ve di ğerleri nde yukardan aşağı ya t ek bir parçada al gorit mayı yaz mak çok da uygun ol madı ğı gi bi yapılacak basit hat alarla çı karılan al gorit manı n gerçek koda yansı ması nda daha sonra köt ü sonuçl ar doğur ması kaçı nıl mazdır. Günü müzde bu t ür sorunl arı hallet mek i çi n artık nesne t abanlı pr ogra ml ar daha çok rağbet gör mekt edir. OpenGL t ek başı na nesne t abanlı pr ogra ml a mayı desteklemi yor fakat C ve C++ pr ogra ml arı na ol an desteği ile et kileşi mli Si mül asyon kodl arı nı n yazıl ması na da ol dukça kol aylı klar getir mekt edir. Si mül asyon pr ogra mı işte bu esaslar göze alı narak nesne t abanlı gerçekleştiril mesi a maçl andı [11, 17]. Nesneye dayalı programl a ma güçl ü bir yönte mdir. Yapısal pr ograml a ma esas bakı mı ndan pr ogra mı n kendi ni ol uşt uran bileşenl eri ne i ndirgenmesi dir. Kullanı cı satıra kadar pr ogra mı yazabilir ve kontrol edebilir. Nesne t abanlı pr ogra mı n a macı pr ogra mda kullanıl mak istenen el e manl ara bağı msı z nesneler gözüyl e bakabil mek. Bunun yararı her parçayı, her cis mi sanki di ğerleri nden bağı msı z mı ş gi bi t asarlayı p sonra bu nesnel eri n özellikleri yle de di ğer nesnel er arasında bağl ar ol uşt ur mak sureti yle karşılıklı et kileşi ml er kodlar i çi nde yeri ni al maktadır [17]. Nesne t abanlı yazılı mı n bir yararı da parçaları en genel hatları yla tasarla mak ol duğundan daha sonra bu parçalardan daha küçük parçalar el de edebilmek yada tama mı yl a aynı el e manda değişkenl ere sahi p fakat farklı a maçl arda kullanılacak özel parçalar ol uşt ur mak mümkündür. Ör neği n bir uçak yapısı ol uşt ur mak sureti yle burada uçak hakkı nda büyükl ük, koor di natlar, hı z, yön, manevra açısı gi bi bir kaçı nı sıraladı ğı mı z özellikler en genel bi çi mde yazılarak daha sonra buradan farklı a maçl ar içi n uçakl ar ol uşt urulabilir Progra ma Gi riş Her C uygul a ması Mai n() fonksi yonu ile başlar. Bu özellik Vi sual C++ i çi nde geçerli. Bu f onksi yon progra ml arı n aslı nda yönetici evresi dir. Pr ogra mı n başl angı ç kıs mı nda belli bir döngüyl e sürekli t ekrarlanacak ol an f onksi yonlar sırayl a yazıl makt adır. Bu f onksiyonl arı n OpenGL ile il gili ol anları ko mut yapısı böl ümünde 53

65 ifade edil miştir. Burada o f onksi yonl arı bir sıra ile yazarak çalıştırıl ması sağlanı yor. Mai n kıs mı nda başlangı ç f onksi yonl arı ekranı n ol uşt urul ması i çi ndir. gl utinit Displ ay Mode( GLUT_RGB GLUT_ DOUBLE GLUT_ DEPTH) gl utinit Wi ndowsi ze(792, 573) gl ut Create Wi ndow("fli ght Si mul at or") sırayl a yazılan bu üç ko mutla ekranı mı zda açılacak pencereni n is mi ve genişli ği yüksekli ği ve t abi ki renk ayarları, deri nli k t a mponu gi bi özellikler aktifleştiril miştir. Daha sonra ise sırayla şekilleri n çi zil mesi ni sağlayan f onksi yon, ve kl avyeden yararlanmak i çi n t anı ml ı fonksi yon ve ekranı n deri nli k ve bakış açısı ayarları nı n yapıl ması nı sağl ayan f onksi yon çağrıl makt adır. Bundan sonraki satırlarda eğer i ki nci pencerede yani arka planda Vi sual C++ kullandı ğı Dos ekranı ol an kısı da eğer kullanıcı ya pr ogra m hakkı nda yar dı mcı ol abilecek kl avye değerleri veriliyor. Bunl arla ekrandaki ışı k modunun açılıp kapatılması yada yör üngeni n çıkması i çi n geçerli kl avye değeri ni n giril mesi gi bi ör nekl er verilebilir. Ör neği n aşağıdaki kod parçası bu i ki ifadeyi göster mekt edir. Ayrıca ESC t uşu ile pr ogra mdan çıkılacağı nı ifade eden satırda gösteril miştir. puts("esc - Quit") puts(" l' Gece Modu ) puts(" ' w' Yör üngeni n Çi zil mesi ") Başl angı ç kıs mı nda aktifleştiril mesi gereken bir özellikte dokul ara doku değerleri ni yükl eyecek ol an doku yükl e me f onksi yonun özelliği nden yaralanmaktır. Önceli kl e yazı stili ol arak kullanılacak yazı ayarları Wi ndows un bu özelliği nden yaral anmak içi n yazılan f onksi yonl a yazı dokusu ( Font Texture) değişkeni ne at anacaktır. Bu ko mutlar her doku ile il gili kısı mda yazıl mı ştır. Ama Text Font, AI1DOKU, ARAZI DOKU ve AI 2DOKU değişkenl eri ne doku yükl e me f onksi yonu çağrılarak resi m değişkenl eri ni n atanması yi ne bu kısı mda yapılır. Bu i şle ml e AI 1, AI 2 ve Ar azi resi ml eri aynı isiml eri n sonuna doku eklenerek ol uşt urulan değişkenl eri ne akt arılarak ve t abi ki doku yükl e me f onksi yonu t arafı ndan i ki boyutlu hali ne getirilerek daha sonra arazi ni n yada uçakları n ol uşumunda gerekli yerlere kapl anacaktır. Mai n kıs mı son ol arak gl ut Mai nloop() f onksi yonu ile sonl anmakt adır. Bu da pr ogra mı n sürekli yenilenmesi ni sağl ayan döngüye gir mesi ni sağl ayan fonksi yondur. Ayrıca progra mda kullanılacak t üm hareketleri n değerlerini n ve kural karşılığı ol ması bekl enilen değerleri n t ut ul duğu dosya değişkenl eri de burada 54

66 tanı ml anmakt adır. Bu veri dosyaları nı n ol ması yada ol ma ması dur uml arı denetleni p eğer dosya yoksa kaydet me yaz ma modunda, dosyalar var ise o za manda oku ma modunda dosyal arla işlem yapıl ması nı sağl ayan kısı m yi ne bu böl ümün görevi dir. Buradan dönen değerle pr ogra m i çi nde dosya bulundu yada bul unmadı dur uml arı na göre işle ml er yapıl makt adır Ekran Tasarı mı nı n Ol uşt urul ması Si mül asyonu muzda nesne yapısı nda kullandı ğı mı z i ki farklı el e manı mı z var. Bunl ardan biri ncisi progra mı n başlangı cı ndan sonuna kadar geçerli ol acak, her t ürl ü bil gi yi t utarak Si mül asyonun zeki et men t arafı ndan yöneti mi nde en önemli görevi üstlenecek ol an ekranı n tasarlanması dır. Pr ogra mda a maçl anan bi r adı mda önceli kle ekranı n hatları nı n belirlen mesi, ekrandaki el e manları n belirlenmesi, ki bunlar uçakl ar ve uçakl arı n bil gileri, ve bunl arı n il k değerlerle dol durul ması ile ekran nesne mi z il k dur umda hazır hal e getiril mesi ve bu ekranı n yöneti mi ni ve t abi ki i çi ndeki el e manl arı n kontrol ünü t asarladı ğı mı z zeki et mene devret mektir. Tabi ki başl angı ç bil gileri ni n pr ogra mcı t arafı ndan giril mesi nden sonra pr ogra mcı nı n et meni eğit mesi ve bunl arla et meni n kontrol ü eline al ması gerekmekt edir. Ekran t asarı mı nda il k dikkat edilecek husus ekranı n i çi ndeki el e manl arın her t ürl ü bil gisi ni t utabilecek boyutta belirlenmesi ve gelecek aşa ması nda t abi ki ekl enerek yeni el e manl arı nda düşünül erek geniş bir açı dan bakılarak t asarlanması da bir di ğer öne mli husus. Ekranı mı zı n sadece bi ze il k pr ogra m açılışında henüz hiçbir nesne bul unmazken ortaya çı kacak il k hali ni OpenGL in üç f onksi yonu ile sağlı yor uz. Bunl ar gl utinit Dispal y Mode(), gl utinit Size() ve gl ut Create Wi ndow() komutl arı dır. Bu ko mutları n ne işe yaradı kları nı Open GL komut yapısı kıs mı nda bahset mi şti k. Burada en öne mli ol ay ekranı n açıl dı ğı nda glut Display Mode() f onksi yonunun görevi dir. Bu f onksi yon he m ekrandaki renk siste mi he m deri nli k t a mponu ve he m de ani masyon ve Si mül asyonda öne mli ol an çift ta mponu l a il gili bil gileri tut ması dır. Bu kısı mda eğer çift ta mpon yada deri nli k t amponu eksi k ol duğu dur uml ar da ekranda göz kırpmal ar meydana gel mekt e ve pr ogra mı n işleyişi de yavaşla makt adır. Ekranı mı zı n çerçevesi belirlendi kten sonra i çerde ol uşacak hac mi i ncel eyeli m. Bu haci m yi ne OpenGL komut u ol an gl Ort ho() ile gerçekl eş mekt edir. Daha öncede Matris modunun sıfırlan ması gereki yor ki ekranda istedi ği mi z yer bi zi m göz koor di natları mı z olsun. Gl Vi e wport() ko mut u ve gl Ort ho() birlikte kullanılarak ve 55

67 matris modl arı da başlangıç dur uml arı i çi n resetlenerek ekranda z yönünde çok küçük se mboli k ol mak şartıyla daha çok i ki boyut a yakı n bir haci m el de edilir. Bu işle ml erden sonra ekranımı z bir şeyl e çi z meye hazır hal e gel mekt edir. Her OpenGL destekli progra mda ol ması gereken genel kullanı ml ar bunl ardır. Sonraki aşa ma ve bel ki de ekranl a il gi t asarı ml arı n en zor kıs mı ndan biri yazı fontları nı n ol uşt urul ması ol du. Bunu sebebi OpenGL bir grafi k destek ünitesi. Yapılacak i şle mler düğü m nokt aları, benekl er gi bi nokt adan yol a çı karak genel şekillere ul aşılan işle ml er ol duğundan OpenGL de grafi k ekrana doğrudan yazı karakt erlerini n yet erli ol mayışı ndan kaynakl anıyor. Bu sebept en eğer ekranı mı zda istedi ği mi z konu ml ara yazı ile bil giler ver mek istiyorsak bazı işle ml er yaparak ek bir pr ogra m dest eği yl e fonksi yonl ar ol uşt urup bunl ar yardı mı yl a ekranı mı zda istenilen yerlere tı pkı şekil gi bi yazı fontları nı n ol uşt urul ması gerekmekt edir. İki nci zorl uk kısı mda ekran ar ka pl anda bir harita bil gisini n gösteril mesi dir ve uçakl arı mı zı n üzeri ndeki si mgel eri n yi ne resi m f or munda oluşt urul ması kıs mı dır. Burada da yi ne resi ml erle il gi bazı işle ml er yaparak onl arı n bir ek pr ogra m aracılığıyla ol uşt urul ması ve ekranı mı zda ilgili yerler de kullanı mı sağl anmı ştır. Bu pr ograml ar yazılırken yi ne OpenGL i n bu tür fonksi yonl arı yeri ne getir mek i çi n t asarlanan ko mutları kullanıl mıştır. Arazi Doku= DokuYükl eme Ar azi. bmp", GL_FALSE, GL_LI NEAR, GL_LI NEAR, GLCLAMP). Ar azi dokusu değişkeni ne res mi at a mak i çi n DokuYükl e me adlı fonksi yon kullanıl dı. Bu f onksi yon Doku. c adlı dosyada yer al makt adır. Bu dosyanı n aynı za manda birde başlı k dosyası vardır. Bu yar dı mcı pr ogra mı n yararı resi m ve f ont dosyal arını n yanı sıra res mi OpenGL i n kullanacağı for ma dönüştür mektir. Doku i şle mi bu pr ogra m sayesi nde gerçekl eş mektedir. Arazi ni n ol uşt urulması nı sağl ayan kod kıs mı nı n bir parçası aşağı da gösterilmekt edir. Biri nci kısı m dokunun kapl anması i çin kullanılan gl TexCoor d2f() ko mut undan ve deva mı nı t eşkil eden ise gl Vertex2i() ile ekrana yapılacak çizi ml er içi n kullanılan komut u gösterme kt edir. gl Enabl e( GL_TEXTURE_2 boyutl u) gl Bi ndtext ure( GL_TEXTURE_2 boyutl u, ARAZI DOKU) gl Begi n( GL_ QUADS) gl TexCoor d2f(0. 0f, 0. 0f); gl Vertex2i(-300, -300) gl TexCoor d2f(1. 0f, 0. 0f); gl Vertex2i( Wi dt h, -300) gl TexCoor d2f(0.f, 1. 0f); gl Vertex2i( Wi dt h, Hei ght ) gl TexCoor d2f(1. 0, 1. 0); gl Vertex2i(-300, Hei ght ) ; gl End(). 56

68 ilk satırdaki doku al abilmek i çi n ol an i ki satır doku kapl a ma kıs mı nda anl atıl mıştır. Burada kullanılan gl Begin ve gl End() arası ko mut ekranı n arkası nda duracak ol an böl geyi çi zer, doku kapl ar. OpenGL de şekil çi z mek i çi n hangi ko mutl arı n kullanıl dı ğı yi ne ko mut kıs mı nda bahsedil di. Burada QUADS ifadesi dört kenarlı bir şekli ifade et mek i çi ndir. OpenGL de poli gonl ar, quadricler, üçgenl erden çi zgi ve benekl ere kadar kullanabileceği mi z geniş bir çizi m kapasitesi vardır. Özelli kl e üçgenl er üç boyutl u uçak, araba gi bi modelleri n oluşumunda çok öne mli dir. Sonraki satırlar şekli n çi zil mesi ve dokunun kapl anmasını sağl ar. gl TexCoor d2f(0. 0f, 0. 0f) ile doku parçacı ğı alı nır ve gl Vertex2i(-300, -300) ile kapl anacağı benek alı nır bu işle ml er t abi ki aradaki şekli n ol uşumunu sağl ayan bir çok benek üzeri nde yapılan genel işle mi n bir parçasıdır. Bu ko mutlarla dört adı mda bir quadric ve üzeri ndeki doku çi zil mekt edir. Burada i ki ko mut çi zilecek şekli n yönünü de belirlemekt edir. Yani he m üzeri ndeki dokunun he m de dört kenarlı şekil bu koor di natlara göre şekil 5. 2 teki gi bi gösterilebilir. Bu da eğer gl Rot atef() fonksi yonu kullanılırsa alttaki şekli n hangi yönde ve merkezi nokt a etrafı nda döneceği ni gör me mi zi sağlı yor. Şekil 5. 2 Çi zilen Şekli n ve Kapl anan Dokunun özel duruml arı Ekrandaki Resi ml eri n Ol uşt urul ması Resi ml eri n ekrandaki gerekli yerlere doku olarak kapl anması i çi n her grafi k pr ogra mı nda ol duğu gi bi r esi ml er i çi n ayrı bir pr ogra m kodu yaz mak gerek mekt edir. Resi m i şle ml eri ol dukça karışı k aşa mal ardan sonra bil gisayarda aktif hal e getirilebiliyor. Bu yardı mcı pr ogra m aracılığı yla bil gisayarda bir gösterici aracılığı yla alı nan ve bilgisayarı mı zı n diski nde yine başka bir yere depo edilen resi m bu adreslerle daha sonra doku kapl a ma işle mi nde gerekli ol an yar dı mcı pr ogra m aracılığı yla OpenGL fonksi yonl arı nı kullanarak ilgili yerlere kapl anacaktır. Resi m al mak i çi n gerekli progra m i ki aşa madan ol uşuyor. Bunl ardan biri ncisi 16 bitlik orta ml arda res mi almak ve de 32 bitlik ortaml arda res mi yükl eyebilmek i çi ndir. Bunl ardan kısaca bahsedildi. 16 bit yada 32 bit ayırı mı pr ogra mı n en başında #ifdef WI N32 ko mut uyl a yapılıp #else kıs mı yl a da sonlanmakt adır. Bu kıs mı n anl a mı eğer 32 bitlik ise bu kısı m değilse else kıs mı ndan itibaren 16 bitlik işle ml er devr eye gir mekt edir. Bundan sonda i ki t ane t e mel f onksiyon var. Bunl ardan biri ncisi res mi n 57

69 yükl enmesi i ki ncisi ise res mi n bil gisayarda bir yere depol anması dır. Bu işle ml er sırası nda önceli kle res mi n okunup okuna ma ması dur umuna karşılı k bil gisayar NULL değeri yani C ve C++ dilleri nde en çok kullanılan sıfır değerle geri dön me yani res mi bul a ma ma anl a mı na gel en değeri döndürür. Res mi n bul unması hali nde ise fonksi yon di ğer işle ml ere geçerek res mi oku maya başlar. Yapılan işle mde res mi bir dosyadan yükl eyerek bellekte kullanı ma hazır hale getir mek i çi n bir yer t ahsil edili p oraya depol a maktır. Bunun i çi n res mi n sakl anması i çi n bir dosya göst ericisi açılır ve bu göst erici ni n gösterdiği adrese resi m özellikleri t anı mlı değişkenlere göre depol anır. Bunun i çi n res mi n bazı özellikleri ne i hti yaç var dır. Res mi n genişliği, res mi n yüksekli ği, resi m dosyası nı n büyükl üğü ve res mi n benek ol arak büyükl üğü alı narak resi m ile il gili işle ml er yapıl makt adır. Bu değişkenl er res mi n bellekt en alı nı p dosyaya kaydedilmesi nde geçerli ol acaktır. Eğer ekrandan gel ecek bir gör ünt ü daha önce yi ne yükl enmi ş ol an ve üzeri nde değişi klik yapılan gör ünt ü birli kte kaydedil mek istenirse bu seferde yükl e me özelliği ile bellekte depol anan res mi adresi ne gi derek alı p başka bir dosyaya yaz ma bi çi mi nde kor umak gerekir. Bunun içi nde başka bir dosya göstericisi ni çı kış göstericisi ol arak ayarla mak gerek mekt edir. Bu kısı mda yükl e me kısmı kullanıl mıştır. Belleğe dosyadan res mi yükl emeyl e il gi fonksi yon daha sonraki kısı mda bahsedilen doku işle mi yapan dosya aracılı ğı yl a resi mbellekte tut ul duğu bellek böl gesi nden alı nı p doku işle ml eri yapılacaktır Doku Kapl a manı n Ol uşt urul ması Doku kapl a manı n ol uştur ul ması i çi n bir yardımcı pr ogra m ve başlı k dosyası na ihtiyaç var. Bu dosyada daha önce ol uşt urulan bir yardı mcı pr ogra m aracılığı yla bir fonksi yondan yararlanmakt adır. Resi m dosyası belleğe al mak i çi n kullanılan pr ogra m kıs mı ndan bu böl ümde de yaralanıl makt adır. Burada da DokuYukl e me() fonksi yonu yi ne 32 bit yada 16 bit ol ma dur uml arı nı göze al arak devreye gir mekt edir. Bu pr ogra mın a macı da res mi yükl emek ve alı nan res mi bir boyutl u yada dur uma göre 2 boyutl u ol arak doku hali ne getirebil mektir. Res mi yükl enme işle mi daha önce ol uşt urul an resi m dosyası ile il gili progra m çalıştığı nda aktif ol acak resi m yükl e me ko mut u aracılığı yla res mi ve özellikleri ni alı p res mi n yüksekli ği ne bakarak eğer bir biri mse 1 boyutl u birden farklıysa ki pr ogra mda f arklı onu 2 boyutl u doku ol arak resmi n t ürünü t anı makt adır. Bu resi m daha sonra OpenGL i n doku ile il gili bir di zi komutl a işlenerek kullanılır hal e gel mekt edir. Kullanılır hal e 58

70 gel mesi ile res mi n kullanı cı t arafı ndan t anı ml anan herhangi bir doku değişkeni ne bazı filtre değerleri ile yükl enmesi ve kullanıl ması nı sağl ayacaktır. 2 boyutl u doku değerleri aktif hal e getiril mesi i çi n önceli kle gl Enabl e( GL_TEXTURE_2 boyutl u) ko mut u ile doku alı nabil mesi aktif hal e getirilecektir. Bu ko muttan sonra ancak il gili böl geni n dokusu çağrılabilir. Bu ko muttan sonra ancak il gili böl genin dokusu çağrılabilir. Gl Bi ndtext ure ( GL_TEXTURE_2 boyutl u, ARAZI DOKU) f onksi yonu i ki değer al arak he m dokunun 1 yada 2 boyutl u ol ması nı he m de daha önce tanı ml anan doku değerleri nden hangisi kullanıl mak isteni yorsa onun değişken is mini al arak ilgili dokuyu aktif hal e getiriyor. Ör neği n şekil 5. 3 de bir uçağı n doku kapl a ma dur umu gösteril mişti Ekrandaki Yazı Fontları nı n Ol uşt urul ması Ekranda yazı karakt erlerini kullanabil mek i çi n OpenGL de yada herhangi bir grafi k arabiri mde nor mal pr ogra ml arda ol duğu gi bi doğr udan kullanılan yazı biri mi yokt ur. Eğer ekranda istedi ği niz yerlere ve sabit yada değişken yazılara yazabil mek içi n özel fonksi yonl ar t asarla mak gerekmektedir. Özellikle OpenGL gi bi yardı mcılarla bu işi yapmak da biraz zordur. Bu işi progra mı mı zda yap mak i çi n yi ne bir yardı mcı pr ogra m ve onun bil gileri ni n yer al dı ğı bir başlı k dosyası yer al makt adır. OpenGL l e ekrana yazı yaz mak i çin yi ne f ontları resi m karakterleri ol arak düşünerek çalış ma mı z gereki yor. Bu yardı mcı pr ogra mda zat en Wi ndows pr ogra mı nı n altından f ont karakt erleri ni n resi ml eri ni al arak bunl arla ekranda adet a resi ml e bir dokuyu kapl ar gi bi yazı yazabilme mi zi sağl ayacak f onksi yonl ar ol uşt urul uyor. Pr ogra mı n biri nci bölü münde az önce kısaca bahsedilen Wi ndows yazı karakt erleri ni n resi ml erini n alı narak OpenGL gösteri m listeleri ne yükl enmesi gerekmekt edir. Listeler C deki liste yapısı göz önüne alı narak OpenGL de listelerle ilgili kısı m benzer bi çi mde ol uşt urul muşt ur. Yani bu düşünül erek bir liste aç ma ve liste işle ml eri ni tı pkı değişken t anı ml a mada ol duğu gi bi kullanılabil mesi sağlanmı ştır. Yazı pr ogra mı i çi n Font Create() fonksi yonu yazı karakt erlerini n liste yapıları kullanılarak OpenGL bir liste ol uşt ur mak buraya Wi ndows un yazı karakt erleri ni n akt arıl ması nı sağl a mak ve her karakteri n bu listeden al arak resi m for munu ol uşt ur mak esas alı nmı ştır. İki nci böl ümde Font Del ete() fonksi yonu istenil di ği nde bir karakt erin silinebil mesi i çi n yi ne liste yapısı nı n yardı mı yla listeleri 59

71 yok et mek listeleri bellekt en t e mi zle mektir. Üçüncü f onksi yon karakterleri istenil di ği anda ekrana bas mak i çi n çağır ma işlemi ni yeri ne getiriyor. Son kısı mdaki fonksi yon yazı m f onksiyonu Bu da t abi ki önceki f onksi yonun yardı mı yl a karakt erleri listeden gl Call Lists() aracılığı yla çağırarak ekrana basıl masını yarı yor. Bu f onksi yonun i çi nden ekrana bası m i çi n Font Put() fonksi yonu çağrılıyor. Burada yazılara istenirse resi m karakterleri ekl enebiliyor. Bunun da yararı yazıların bili nen Wi ndows pr ogra ml arı tipleri ni n yanı sıra oyun pr ogra ml arı nda ol duğu gi bi kabart malı yada değişi k se mbollerde ekrana basıl ması na ol anak sağlı yor. Aslı nda Font Pri nt fonksi yonunun öne mi budur. Aşağı daki kod ör neği nde t anı mlı değişkene yazı karakt eri ol uşt ur ması i çi n Wi ndows un kullandı ğı karakt erlerden birini n adı karakt eri n genişliği ve yüksekli ği at anmakt adır. Biri nci kısı mda Wi ndows un bu i ş içi n kullanıl dı ğı yapı kullanılarak o özellikten yaralanıl mıştır. Yani burada Wi ndows un yazı karakteri ni kullandı ğı API yardı mı ile işle m gerçekl eşmekt edir. Wi ndows bu iş i çi n wgl Get Current DC() f onksi yonunu kullanmakt a OpenGL il e bu fonksi yondan yararlanmakt ayız. Text Font = Font Create(wgl Get Current DC(), "Arial", 16, 16, 0); 5. 7 Uçak Nesnel eri ni n Ol uşt urul ması Uçakl arı t e msil eden şekiller i ki kısı mdan ol uşuyor. Biri nci kısı m şekil bir kareden ibaret, i ki nci kısı m i se bunun ön kıs mı na ilave edilen ve özellikle manevra sırası nda iki boyutta bir uçağı dönerken gerçeğe ol abil diği nce uygun göst erebilmek i çi n ekl enen üçgen kısı mdır. Uçak şekli mi zi ekrana basılacak ol an şekil f onksi yonunu çağırırken al dı ğı mı z üç tane değer var bunl ardan ilk i kisi biri nci uçağı n il k kıs mı i çi n uzunl uk ve genişlik değerleri dir. Di ğer değer ise uçağı mı zı n ön kıs mı ile il gili bir değerdir. Bu değer t a msayı ol arak f onksi yon t arafı ndan istenir. Amacı aslında i ki uçak arası ndaki farkı belirle mektir. Verilen değer 1 ise biri nci uçağı eğer 0 i se i ki nci uçağı n şekli ni çi z meye başlayacaktır. UçakŞekli() fonksi yonu bu değerlerle çağrıl dı ğı nda yaptı ğı işle m önceli kle nu m i si ml i bu üçüncü değeri al arak ekrana biri nci yada i ki nci uçaktan hangisi ni n o an istendi ği ni anl ayı p onu basacaktır. Eğer bir nu maralı uçaksa ör neği n hareket başlangı cı ve uçağı n yönü sol dan sağa doğr u ol acak şekil de çi zilecek yada i ki nci uçaksa biri nciye zıt yönde ol abil mesi içi n uçağı n yönü ve hareket başlangı ç nokt ası sağdan sola doğr u ol acak bi çi mde ekrana basılacaktır. Bu f onksi yonun i ki nci görevi ise uçakl arı n uç nokt aları ndaki üçgen 60

72 kısı ml arı n çi zil mesi dir. İki nci kısı mda öne m kazanan bir di ğer değerde yine biri nci ve i ki nci uçağı n açısal konu ml arı na göre üçgen kısmı n ekrana basıl ması dır. İl k kısı m bitince f onksi yonu muz uçağı n yönünü ve hareket başlangı ç nokt ası nı bil diği i çi n i ki uçağı nda sırayla dön me açıları nı alı p bunl arı da hesap ederek ekrana i ki şekil den ol uşan uçakl arı çizecektir. Hareket burada alı nan üçüncü değerler biri nci uçak i çi n zrot ve i ki nci uçak i çinde z Rot 2 yani saat yönünde yada zıt yönde dön meyi sağlayacak açısal değerlerdir. Bunl ar hakkı nda hareket kıs mı nda bahsedilecektir. Açı sal değerler fonksi yona para metre ol arak gelmi yorlar. Bu değerler global ol arak tanı ml anan değerler ol dukl arı ndan pr ogra mı n istenilen bir yeri nde bu değerlere ul aşılabilir. Bunun yararı manevralar sırası nda tek t ek hangi uçağı n hangi değeri di ye yapılar arası nda t anıml anan genel değişken ifadel eri ni ara mak yeri ne progra mı n en başı nda yada bir yardı m dosyası nda t anı ml anarak pr ogra mı n sonuna kadar yerel ol ması sağl anarak karışıklığa yol aç ma mak ve bu dur uml ar sonrası nda ort aya çı kabilecek değer taş maları ndan da kurt ul ma mı zı sağla maktır. Büt ün bu işle ml erle paral el yür üyen bir di ğer aşa mada OpenGL i n doku kapl a ma işle mi dir. Bu i şle ml e uçakl arı mı zı n dış gör ünüşlerini n ayırt edilebil mesi dir. İ ki farklı uçak i çi n i ki farklı resi m dosyası ol uşt urul du. Bu resi ml eri n pr ogra ma dahil edilebil mesi i çi n gereken pr ogra ml ardan bahsedil mişti. Bu pr ogra ml ar yar dı mı yl a tanı ml anan ve kullanıma hazır resi ml eri OpenGL i n bu iş i çi n t asarlanan fonksi yonl arı ile kullanarak uçağı mı zı n dış dokusunu kapl adı k. Doku ile ilgili hangi fonksi yonl arı n kullanıl dığı arazi ol uşt ur ma ve dokul ar hakkı ndaki bilgi ver me kıs mı nda bahsedil miştir. AI 1 doku ve A2 doku değişkenl eri i ki uçak i çinde farklı isi ml erde daha önce tanı ml andı. Dol ayısı yla yi ne i ki uçağı n oluşt urul ma aşa mal arı nda bu i ki resimde üçüncü değere göre hangi uçakl a işle m yapılıyorsa or da bu ko mutları n yeni den çağrıl ması ve il gili değişken is mi ni n alı nması ile geçerli resi m işlenir. Ör neği n i kinci uçağı n kapl a ması AI 2DOKU değişkeni ne at anan resi m dosyası yla yapıl mıştır. Resi ml eri n değişkenl ere yükl endi ği ko mutlar resim i şle ml eri kıs mı nda bahsedil di. AI 1DOKU=DOKUYUKLE ME("AI 1. BMP", GL_FALSE, GL_LI NEAR_ MI P MAP LI NEAR, GL_LI NEAR, GL_REPEAT). AI 2 DOKU=DOKUYUKLE ME(" AI 2. BMP", GL_FALSE, GL_LI NEAR_ MI P MAPLI NE, GL_LI NEAR, GL_REPEAT) 61

73 Son ol arak yukarı daki kod satırları nda her res min doku değeri ne akt arılması i çi n DokuYükl e me() f onksi yonu beş değer al makt a bunl ardan il ki res mi n ismi, di ğer dör dü ise t a ma men OpenGL i n bir doku kapl a ma içi n res mi alırken kullandı ğı filtre değerleri dir. Burada GL_LI NEAR_ MI P MAP_LI NE kı s mı res mi n benekler arası nda işle m yaparken i nterpolasyon yönt e mi yl e benekleri alarak dur uma göre en yakı n beneği seçerek işle m yapabil me dur umunu ifade et mekt edir Bunun yansı ması ise eğer bu filtreleri kullanmazsanı z arka pl anda yada uçak nesnel erini n doku kapl a ması na yarayan resi ml eri n ekranda bir dikdört gen şekli nde değil de paral el kenar bi çi mi nde köşeleri n belirsiz açısal değişi kli kleri ne uğra masına neden ol makt adır. Ayrıca res min büyükl üğü art makt a yada büyükl üğüne göre sadece bir böl ümalı nması gi bi kontrolsüz duruml ar ortaya çık makt adır Uçak Nesnel eri ni n Hareket Ettiril mesi Uçakl arı mı zı n şekilleri ni ol uşt urdukt an sonra hareket ol ayı devreye gir mekt edir. Hareket ettirilecek nesne önceli kle kendi koor di natları nı alabileceği ve bunl arı her adı mda yenileyebileceği bellek böl geleri ne i hti yaç duyar. Gerek nesne mi zin şekli ni ilk başta t utan gerekse daha sonra her adı mda yeni şekli alı p eski şekli sil mek ve koor di natları dönüşt ür mek i çi n bu işle ml eri matris yı ğı nları ile yaparız. Daha önce bahsedilen gl Push Matrix() ve gl Pop Matri x() ko mutları nı n kullanıl dı ğı yer bu böl gedir. Her uçağı mı zı şekli ni ve hareket etmesi i çi n gerekli değerleri n zeki et meni n kontrol ündeki il gili f onksi yonl arl a hesapl an ması ndan özel deneti m al gorit mal arı değerlendirilip hangi değerleri n hesaplanması ve hangi algorit maya göre hesapl anması na karar verildi kten sonra ekrana basıl ması i çi n bu i ki matris ko mut u arası nda yer al ması gereki yor. Fonksi yonlardan dönen değerler bu ko mutl ar arası nda yer al an gltr anslatef(() ko mut uyla dönüşüml er yapılı p ekrana basılacakl ardır. Uçak hareketi i çi n hı z değeri ni n yanı sıra yat ay ve di keyde konu mu belirleyecek i ki değere ihti yaç vardır. Şekli hareket ettirilirken her düğüm nokt ası UçakVeri 1. xrot[2] ve UçakVeri 1. yrot[2] değerleri ile her seferi nde hı za ve açı ya bağlı kal arak artıyor. Burada bahsedeceği mi z bir konu uçakl a il gili hı z, koor di nat veri değerleri ni n UCAK is mi yle ol uşt urulan bir yapı modeli i çersi nde t anıml an ması ve bu yapı dan t üretilen i ki nesne aracılığı yla he m yapı is mi ni he m de i çi ndeki değişkenl eri gösterecek bi çi mde C ve C++ dillerine özgün bi çi mde ifade edil mesi öngör ül dü. Bu yapı i çersi nde uçağı n konu munu ve her adı mda konu mun ilerleyiş 62

74 mi kt arı nı ve açısı nı t utan değişkenl er var. Ör neği n biri nci uçakl a il gili bir değere ul aş mak i çi n UCAKVeri1. xrot[] şekli nde bir değişken kullanırız. Burada xrot[2] ve di ğer değişkenl erden yrot[2] i ki el e manlı dizi yi işaret et mekt edirler. Bununda nedeni isi ml er aynı kalmak şartıyla sadece uçakl ardan hangisi ni n si mgel endi ği ni değerleri anl a mak i çi n dizi böl ümüne biri nci uçak i çi n 1 ve i ki nci uçak i çin 2 değeri yazılarak her si mgeni n i stedi ği değerler gönderil mekt edir. Her adımda yeni değerlerle eski değerler yer değiştirip şekilleri n çi zil mesi i çi n t abi ki gl Translatef() ko mut u kullanılarak önce yeni değerler altında koordi nat siste mi ni n yeri belli ol ur ve deva mı nda şekil çiz me f onksi yonu çağrılarak oraya uçak si mgel erini n yeni pozisyonl arı konu ml andırılır. Bir önceki konu mdaki şekil pr ogra m yeni değerlerle çağrıl madan t a mponl arı n silinmesi ile ortadan kaybol ur ve nesne hareket ettiril mi ş gör ünt üsü el de edilir. İki uçak nesnesi ni n zeki etmen kontroll ü hareketi nde deneti m al gorit mal arı nı n yanı sıra bil gi t abanı nı kullanma ve gerekti ği nde oradan değerleri okuyabil me ve uygul ayabil me yada i ki nci uçak içi nde belirli bir eli pti k yör üngede devri ye kal abil mesi i çin dört ayrı hareket uygul a ması ve bunl arı n deneti m al gorit mal arı kullanılarak özel f onksi yonl arla ifade edil me dur uml arı zeki etmenl erle ilgili kısı mda zeki et meni n görevl eri arası nda bahsedil di. Uçakl arı si mgel eyen nesnel eri n hareketi nde, açısal değerleri n katıl ması özellikle manevralar sırası nda öne m kazanmakt adır. Manevralar dışı nda uçakl ar y ekseni ndeki hareketi çok az bir ilerle meyl e boyl a msal hareket t arzı nda ve bunu koruyacak şekil de ilerle mekt edir. İl k uçak i çi n hareket doğu diğeri i çi n ise batı yönünde başl atıl makt adır. Bunl ara göre de saat yönünde ve zıt yönde manevralar yapılabil mekt edir. Uçakl arı n hareketi t asarlanırken dönüş sırası nda OpenGL i n gl Rot atef() ko mut u kullanıl madı. Önceden bahsettiği mi z gi bi bu komut dört değer alı yor. Bunl ardan üçü dön me koor di natı nı belirle mek i çi ndi ve biride dönüş mi kt arı nı belirle mek içi ndi. Manevralar z ekseni boyunca dönüş gerektirdi ği i çi n burada da öyl e davranıl dı. Fakat OpenGL i n dön me siste mi istenilen manevra t arzı nı kısıtla makt a ve sadece bir daire çi z memi ze ol anak ver mekt edir. Ama manevralar sırası nda eli pti k hareketlere i hti yacı mı z ol duğu i çi n bu i hti yaç gl Translatef() ko mut u ile t abi ki tanı ml anan konu m değerlerleri n açılarla ve hı zla bağl antısı gerekti ği gi bi yapılarak halledil miştir. Bu ko mutlar sayesi nde esnek manevra siste mi sağl anmı ştır. Zeki et meni n ve kullanıcı n yararlanabil di ği bu yapı nı n ne işe yaradı ğı et menl e Si mül asyonun bağl antısını n kur ul duğu böl ümde anl atıl mıştır. Ayrıca eli pse benzer 63

75 bir dönüş hareketi yap mak i çi n ol uşt urulan değerler ve bunl arı n f or mülleri yi ne zeki et men böl ümünde anl atıl mıştır. Hareketlendir mede bir di ğer kavra m uçakl arı n yönl eri dir. Her uçak yön kavra mı na sahi ptir. Bu kavra m zeki et men tarafı ndan kullanılarak hareketlerin yönl eri ni n ve manevraları nı n kontrol edil mesi ni sağla makt adır. Bunun yararı t abi ki batı yönünde gi den bir uçağı n buna t a m zıt yönde git mesi ni engellemek ve gerçek bir hareket orta mı sağl a maktır. Eğer açıl ar hesaba katıl masaydı kullanı cı t arafı ndan manevral ar öğretilirken batı yönde gi den bir uçak bir di ğer ko mutla hareketi ni kesi p yön ver meden gittiği yönün zı ddı na gi debilir. Yada t a m bir dönüş manevrası sırasında çapraz git mek gi bi gerçekt e uçakl arı n hareketleri ne uy mayan bi çi mde hareketler ortaya çı kabilirdi. Bunun yanı sıra hı z fakt örü her adı m hesapl anışı nda ör neği n AI 1 uçağı i çi n UcakVeri1. xrot[1] içi n ol an x yönündeki biri m değeri ne ekl enerek hı zı n arttığı yada azal dı ğı za manl arda daha hı zlı kavisler çi zebil me yada elipti k yör üngesi nde eği mli kısı ml arı hı zlı yada yavaş geçebilme gi bi bir esnekli k bırakıl ması sağl anmı ştır. Ayrıca açı ve bundan doğan yön bileşenl eri ile ve t abi ki hı z fakt örü ile uçakl ar herhangi bir daire yada eli pti k yör üngeli manevrayı yapabil mesi de destekl enmi ştir. Burada t abi ki AI 1 uçağı i çi n hareketi n kullanıcı t arafı ndan öğretilmesi gerekmekt edir. Eğer bunun dışı nda bir hareket t arzı istenirse bu dur uml arı n denetle me al gorit mal arı yardı mı yl a koda bil diril mesi ve bu denetle mel ere de uçağı n gerekli yerlerde hareketleri ne yön verebil mesi ve t abi ki i nsi yatifin zeki et mende olabil mesi i mkanı sağl anmıştır. AI 2 uçağı nı n hareket t arzı buna göre düşünül dü ve uygul andı. AI 1 ise kullanıcı destekli bir öğreti ml e daha sonra insi yatifin et mene devredil mesi yle aynı duruma getirildi Yörüngeni n Gösteril mesi Yör ünge uçağı mı zı n manevrası sırası nda t aki p ettiği yönü ve konu mu ayrı ntı yla gör me mi ze ve t aki p edebil me mi ze yardı mcı olacak. Yör ünge i çi n bir if koşul döngüsü altında arazi yüzey f onksi yonunun birlikte kullanı mı sonuncu aktif hal e geli yor. Koşul değeri ol arak belirlenen yör ünge adlı para metreni n değeri nin 1 yada 0 ol ması dur uml arı na göre yör ünge uçağı n o andaki konu munu al arak sonra deva m eden hareketleri sırası nda değişen konu m değerlerini n şekil üzeri ndeki değişi ml eri ni gösterecek bi çi mde bir görev üstlenmekt edir. Yör ünge değişkeni n değeri ni n 1 ol ması ile o anki konu munda uçağı mı zı n arkası nda onu t aki p eden bir i z belirecektir. Bu i z aslı nda ekranda her uçak si mgesi ni n çi zi mi sırası nda her biri m adı mda ekrana basılan nesnel eri n bir biri üzeri ne yansı ması ndan meydana gel en bir gör ünt ü 64

76 benzeti mi dir. Her uçak hangi renk ve büyükl ükte ise yör üngesi de yi ne o renk ve büyükl ükt e uçağı t aki p edecektir. Yör ünge değeri ni n 0 yapıl ması ile uçak yi ne kal dı ğı konu mdan hareketi ne deva m ederken yör üngesi ni n i zi sili necektir. Bu yapılan uzun manevralar sırası nda ekranda meydana gel en renk karışı ml arı ve gör ünt ü kirliliği ni n za man za man t e mi zlenmesine ve yeni manevraları n göst eri mi içi n netlik sağl a makt adır. Şekil 5. 3 te uçakl arı n çi zdi ği yör ünge gösteril mekt edir. Yör ünge değişkeni ancak kullanıcı t arafı ndan aktif hal e getirilebiliyor. Zeki et men tarafı ndan veri t abanı nda bil gi al ma sırası nda yörünge değişkeni ni n aktif yada pasif ol ma dur uml arı ol ması düşünül dü fakat OpenGL ile il gili bazı pr obl e ml erden dol ayı dosyada oku ma sırası nda ekranda gör ünt ünün istenmeyen şekillerde bozul duğu ve sürekli yanı p sönen bir yör ünge dur umu ortaya çı kmakt adır. Bu sebept en yör ünge gösteri mi kullanıcı nı i nsiyatifine bırakıl mıştır. Zeki et men sadece hareketi uygul a ma ve bitir me konu munda devreye dahil ol makt adır. Şekil 5. 3 Uçak Yör üngesini n Gösteri mi 65

77 6. SĠ MÜLASYON ORTMAI NDA ETMENĠ N KULLANI MI 6. 1 AI1 Uçağı nı n Hareketi ve Zeki Et meni n Eğitil mesi Zeki et meni n bir uçağı gerek boyl a msal hareket gerekse de manevra gi bi özel dur uml arda yönl endirilebil mesi i çi n o uçak hakkında bazı özelliklere i htiyaç duyar. Her pr ogra mda uçak yerine kullanılan si mgel eri n her biri ni n uçak özelliklerini t e msil eden hı zı, yönü, düzl eme göre açısı, x ve y koor di natları ol ması gerekmekt edir. 2 boyutl u bir uçak si mül asyonu yapıl maya çalışıldığı i çi n z ekseni ndeki hareket esas alı nma mı ştır. Zeki et men uçak hareketi içi n verilen t e mel değerleri değişkenl eri kullanması i çi n il k aşamada başlangı ç değerleri progra mı n başı nda veril mekt edir. Uçak hareketleri ni n yönl endiril mesi i çi n öncelikle zeki et men uçak şekli ni n ol uşumundaki koor di nat değeri ni alır. Harekette kullanılan di ğer t üm özelli klerde başlangı ç değerleri ile alı nır. Et meni mi zi n hareket i çi n gl Translatef() ko mut una ihtiyacı vardır. Bu ko mut dan önce bir seri işle m gereki yor. Bunl ardan il ki başl angı ç değerleri ni n değiştiril mesi ve bunl arı n şekl e uygul anması. Et meni n boyl a msal harekette yaptı ğı dışardan açı yla il gili bir değişi m i steği gel medi ği sürece hareketi ne deva m et mek ve onu korumaktır. Bu sırada sürekli dışardan gel ebilecek et kileri de taki p et me dur umundadır. Ör neği n et meni n x ve y koor di natları ndaki değişi mi hesapl a mak içi n aşağı da geçen dört for mül ü kullan ması gerekmekt edir. UCAKVeri 1. yrot[1] = Vel ocity1/ 8*si n(0. 05*zRot) UCAKVeri 1. yrot[1] += UCAKVeri 1. position[1] UCAKVeri 1. position[0] = UCAKVeri 1. xrot[1] UCAKVeri 1. position[1] = UCAKVeri 1. yrot[1] (1) (2) (3) (4) gl Translatef(x1+UCAKVeri 1. position[0], yy1+ucakveri 1. position[1], 0) Bu f or müller eşli ği nde et men biri nci uçağı yani AI 1 uçağı nı yönl endirmekt edir. Buradaki açısal değerler başlangı ç hali i çi n ve manevra ol madı ğı dur uml ar i çi n 0 derece ile başla makt adır. Hı z değeri ni n azaltıl ması arttırıl ması yi ne dışardan gel en 66

78 et kiler ol up bunl ara siste m t epki verebil mekt edir Eğer açısal değerlerde değişi kli k varsa o za man f or müllerdeki açıları n karşılıkları yeni değerlerle dol makt a ve et men tarafı ndan verilen açı da uçak hareket ettiril mektedir. Verilen açı öl çüsünce uçak gittiği yönden o kadar dönüp hı za ve açı ya bağlı bir dönüş hareketi ne girmekt edir. İlk et apta veri t abanı ol mayacağı i çi n bu açısal hareketler kullanıcı kontroll ü verilecektir. Et meni n bu dur umda yapabil di ği kullanıcı t arafı ndan değiştirilen açı mi kt arı nı al gıladı ktan sonra uçağı n yeni hareketini yönünü belirleyi p bu yönde ve açı da o hareketi başka bir açı değişi kli ği ol ana kadar sürdür mektir. Bu i şl e mi yaparken kullanı cı t arafından belirli bir hareketin öğreni m aşa ması düşünül erek kontroll ü verilen açı değişi kli kleri ni ve varsa hı z değişi ml eri ni yi ne hareketi ni n konu munu deva m ettirirken al gılayı p yeni hareket t arzı nı n açısı nı yönünü hesapl a mak ve bu değerler öl çüsünde yeni sürekli hareketi ne devam et mektir. Bunl arı et men yeri ne getirebil mekt edir. Bu anl atılanlar et meni n uçak manevrası nı öğrenme aşa ması nda olan işle ml erdir. Bu aşa mada et meni mi zi n veri tabanı kullanmadı ğı i çi n hareketleri kullanıcı t arafı ndan verilen değerlere göre yönl endiri p verilen değerler öl çüsünde sürekli hareketi ni ise bağı msı z sürdürebilmekt edir. Öğr enme i şle mi yukarda anl atılan hareketi n kontrol ü sırası nda gerçekl eşen bir işle m. Bu i şle mde esas ol an zeki et men kullanıcı t arafından verilen açısal yada hı za bağlı değişi kliklere göre he m hareketi ni belirleyi p o değerler değiş medi ği sürece deva m eden hareketi ni sürdürürken bir yandan da bu değerler eşli ği nde veri t abanı nı kurarak gerekli bil gileri depol a makt adır. Bu depol anan bil giler program yeni nden çalıştırıldı ğı nda et menimi z t arafı ndan kullanılabilecek şekil de hazırlanmakt adır. Bunun bir avant ajı ndan bahset mek gerekirse eğer veri t abanı mı z yoksa et meni mi z bunu kararlı ol uşt urabilmekt edir. Yapılan hareketleri ve değişi m değerleri ni göz önüne al arak hareketi yönl endirebil mekt edir ve değerleri depo et mekt edir. Bu depol anan değerlerle hazırlanan bil gi t abanı dosyası pr ogram yeni den çalıştırıldı ğı ndan pr ogra mcı ya veri t abanı hakkı nda bil gi sor madan direk veri tabanı nı bul up ondan bilgi okuyabil mekt e ve kaydettiği bu bil gilerle hareketi ni yönl endirebil mekt edir. Bu da giriş bil gileri ni n t opl anması el de edilen verileri n çevril mesi ve t opl anması kavra mı ol an al gıla maya uy makt adır. Bu al gılan değerlerle hareketi n sapt anması yine düşün me ol ayı nı ve bu bil giler doğr ult usunda hareketi n yapıl ması da eyl e m ol ayını gerçekl eştir mekt edir. Öğr enme i şle mi sırası nda derle. dat adlı bir veri t abanı dosyası ol uşt urul makt adır. Dolayısı yla et men bu isi ml e bir dosya ara makt adır. Bul a madı ğında ise yeni nden bir dosya ol uşt ur ma işle mi başlar. Bir 67

79 di ğer veri t abanı dosyası dur umu daha vardır. Bu kısı mda biri nci veri t abanı derle. dat sadece denetlenen değerlerde değişi klikler ol duğu za man dosyaya kayıt yap makt adır. Bunun yanı sıra birde t üm hareketi t utan bir si m. dat dosyası bul un makt adır. Bunu sebebi pr ogra mı n öğrenme a macı yla kullandı ğı dosyada genel dosyaya göre sadece kural a macı yla t utt uğu özel değerleri al ması diğer dosyanı n ise bu duru mu göze al mayı p yapılan t üm hareketi kaydet mesi dir. Amaç i kisi arası ndaki farklılıkla kural tabanlı ol manı n yararı nı gösterebil mektir. Biri nci uçağı n hareket mekaniz ması nda dosyaya kaydedilen değer i ki nci uçakl a arası nda ol an uzaklı k değeri dir. Bu değer dosyadan okun ma i şle mi sırsı nda ise karşılaştır mada kullanılacak. Bu i ş içi n koşul döngüsü kullanıl dı. Bu döngü önceli kle dosyadaki uzaklı k değeri ne gel meden nor mal hareketi ni, ki bu boyl a msal hareketle başlı yor, sürdürüyor bu sırada eğer dosyada bir di ğer uçakl a arası nda ol an uzaklı k miktarı nı kontrol edi p dosyada bu i ş içi n kayıtlı bir satır varsa bu satıra geli ndi ği nde dosyaya bağl anacak ve artık bir sonraki adı m ve yeni hareketi n başlangı ç nokt ası dosyadaki değerler ol acak şekil de hareketi ni düzenl eyecektir. Bu değerler alı nırken tabi ki bir önceki değerleri n et men tarafı ndan kontrol edil mesi l azı m çünkü eğer değerler arası kopukl uk yada yanlış bir değeri n alı nması yada atlanıl ması hali nde gerçeğe yakı n ol mayan dur uml ar ort aya çı kmakt adır. Ör neği n bir değeri atladı ğı nda uçağı n bir sonraki çi zi mi sırası nda ekranda boşl ukl ar meydana gel mekt edir. Bu duru m i ki değer arası ndaki farklılıklar yada aşırı yükl enmel er et men t arafı ndan kontrol edil mesi gerek mekt edir. Bu dur u m tabi ki öğrenme i şle mi yapılırken kullanıcı t arafından di kkat e alı nmalı dır. Çünkü eğer sı k dönüşl erde yada açı değişi ml eri nde tekrarlarla dosyaya başvur ma ve okuduğu değeri uygul ama ve nor mal hareketi nin gel en verileri işle me zor unl ul uğu ol uğu i çi n bu dur uml arda az önce bahsedilen kopukl ukl ar ortaya çı kmakt adır. Tabi ki bunun bir sebebi bil gisayarı n bu işle m sırası nda işle mci hı zı prosedürüne bağlı dır. Böyl e sorunl ar pr ogramda kendi ni gösterebilmekt edir. Dosyadaki karşılaştır ma değeri ne gel di ği nde kayıt yapılıp sonraki dur umun dışardan yür üt ül düğü dur uml ar da bazen et meni n nor mal hareketi ile kural t abanlı hareketi sırası nda şekil de erken yada geç kal mal ar ol abil mektedir. Bunu kayıt öğreti m sırası nda kontroll ü yapılarak azaltılabil mesi sağl anı yor. Şekil 6. 1 de AI 1 uçağı nı n dönüş manevrası basitçe gösteril mekt edir. Şekil 6. 1 de gör ülebil di ği gibi eğer açısal değişi klikl er kısa aralı klarla yapılırsa hareket daire bi çi mi nde bir yör üngeye yakl aş makt adır. Daha geniş za man aralı kları nda değiştirilen açı mi ktarı ise harekete daha genişi eli pti k yör üngeli bir hareket i mkanı sağl a makt adır. Şeklin alt kıs mı nda da gösterildi ği gi bi 68

80 mavi kısı ml ar uçak hareketi i çi n verilen açı değeri ile et meni n hareketi ni sürdür mesi gerekti ği za man aralı ğı nı göster mekt edir. Bununla birlikte açı değerlerini n hepsi gösteril medi ği i çi n aslı nda uçak 30 dereceli k dön me açısı ndan ani den 60 dereceli k açı mi kt arı na geç mi yor. Bu sadece şekli n t e msili bir gösteri mi, bu nedenl e 30 derece ile 60 derece arası t abi ki daha önce belirlenen açı mi kt arı kadar kade me kade me uçak bu dön me değerlerini alı p uygul ayı p 60 dereceye gel mekt edir. Bu sebepl er den mavi ile gösterilen zaman aralı ğı daha uzun ol abileceği gi bi daha kısada ol abil mekt edir. Ama daha sonra öğrenme kıs mı ndaki işle mci ile ilgili hı z sorunl arı ndan dol ayı bu aralı ğı n kontroll ü yapıl ması daha uygun sonuçl ar ver mekt edir. Şekil 6. 2 de AI 1 uçağı nı n hareket al gorit ması gözük mekt edir. zrot =180 zrot =150 zrot =210 zrot =120 zrot =90 zrot =270 Açı sal Hareket ZRot =60 zrot =330 Sabit hareket ZRot =30 zrot = 360 zrot = 0 Sabit Hareket Yör üngesi Hareketi Yapan Nesne ġekil 6. 1 AI 1 Uçağı nı n Dönüş Hareketi ni n Göst eri mi 69

81 6. 2 AI2 Uçağı nı n Hareketi ve Zeki Et men Tarafı ndan Kontrol ü Zeki et meni n i ki nci kullandı ğı nesne AI 2 uçağı dır. Bunun özelliği kullanı cı tarafı ndan girişleri n başlangı ç değerleri hariç öne mli ol mayışı dır. Ta mamen et men tarafı ndan başlangı ç ve sonu kontrol edilen bir bütün harekettir. İstenirse AI 2 uçağı da özel manevralar yapılacak şekil de kullanılabilir. Pr ogra m hazırlanırken daha sonraki değişi kler düşünül erek i ki uçakt a birbirinden bağı msı z hareket edebilecek düzeyde hazırlanmı ştır. Gerekti ği nde i ki nci uçakt a et men t arafı ndan kor unan hareketi ni n dışı na çı kabilir. Ancak et meni n bu hareketi sabit bir yör üngeyi kontrolsüz boz ma ması i çi n dondur ul muşt ur. Kod i çersi nde yapılacak bazı değişi kliklerle istenil di ğinde kullanılabilir. Bu değişi kli k sadece manevra böl geleri dışı nda dön mesi engellenecek biçi mde bir kısıtlama getiril mesi ni içerir. Et meni n bu i ki nci uçak içi n yapacağı hareket bir yör ünge hareketi dir. Bu hareketi yönl endirebil mesi i çi n kullanılan al gorit malara biri nci böl ümde bahsedilen denetle me al gorit mal arı dır. AI 2 uçağı nı belli bir yör üngede t ut mak i çi n dört hareket tarzı belirlendi. Uçağı n bağlı bul unduğu yör üngede yaptı ğı hareket eli pti k bir hareket ol duğundan AI 2 uçağı önce batı yönünde belli bir nokt aya kadar hareketi ni sürdür mekt edir. Bu hareketi sırası nda kullandı ğı yi ne üç f or mül vardır. Üç f or mül kullanıl ması nı n sebebi boyl a msal hareket sırası nda yani batı yönünde düz uçuşt a uçağı n y yönündeki değişi m değerleri ni n en aza indirgenmesi hatta belirli bir düzl e m içi n y yönündeki hareketini n i hmal e yakı n değerlerle ele alınması dır. UCAKVeri 2. xrot[2] = Vel ocit y2/ 8*cos(0. 05*zRot 2) UCAKVeri 2. xrot[2] += UCAKVeri 2. position[0] UCAKVeri 2. position[0] = UCAKVeri 2. xrot[2] (5) (6) (7) Bu batı yönünde boyl amsal hareketten sonra iki nci adı mda yapılacak hareket bir dönüş manevrası bunu sebebi belli bir konu ma gel di kten sonra burada yapılacak dönüş hareketi ni sağl a maktır. Bu hareketle uçak batı dan doğuya kade me kade me bir hareket yapı yor ve yönü son hali yle doğu ol muş ol ur. AI 2 uçağı nı n sonraki hareketi doğu yönünde hareketi ni sür dürüp yi ne belirlenen konu ma gel di ği nde bunun et men tarafı ndan al gılayı p uygulanacak hareket t arzı nı n belirlendi ği kodl arla yi ne bu sefer 70

82 ilki ne zıt yönde bir dönme manevrası yla t ekrar ilk konu ma gel mesi yani yör üngeye ilk başladı ğı nokt aya dönmesi sağlanmakt adır. UCAKVeri 2. position[0] UCAKVeri 2. position[1] H V. Tabanı var mı? E UCAKVeri 1. position[0] UCAKVeri 1. position[1] Di st ance kontrol ü zrot kontrol ü zrot kontrol ü distance kontrol ü Veri Depo Veri Tab. = Uzaklı k Veri Depo UCAKVeri 1. position[0] UCAKVeri 1. position[1] (1) ile xrot + (2) ile yrot + (3) ile Position[0] + (4) ile Position[1] + VB depol a ma DÖNÜŞÜM AI 1_UCAK_SEKLİ() (1) ile xrot + (2) ile yrot + (3) ile Position[0] + (4) ile Positi on[1] + Veri Tab sonu? H E Döngü Sonu ġekil 6. 2 AI 1 Uçağı nı n Hareket Al gorit ması Burada doğudan batı ya yada batı dan doğuya geçişi i ki dön me hareketi yapılarak gerçekl eştiriliyor. Dönüş hareketleri ni et men i ki manevra aracılığı ile sağla makt adır. Bunl ardan biri AI _ MANEVRA() ve di ğeri AI_ MANEVRA2() f onksiyonl arı dır. Bi ri ncisi saat yönüne zıt di ğer ise saat yönünde dönüşü sağl a makt adır. Et meni n davranışı nda önceli kle boyl a msal hareket sırasında dönüş konu munu al gılayı p 71

83 bundan sonra bir seri işle m yap ması gerekmekt edir. İşle mde il k yapılan son değer de yani manevraya başlanıl madan önceki UCAKVeri 2. position[0] ve UCAKVeri 2 position[1] değeri ni n alınarak bu değerleri n bir seri işle ml e et men tarafı ndan istenilen konu m ve açı ya uygun dur uma getirilmesi sağl anı yor. Burada kullanılan for müller (5), (6) ve ( 7) ile birlikte ve bunl ara ek ol arak ( 8), (9) ve ( 10) nu maralı for mülleri n kullanıl masıdır. Bu üç f or mül sadece dönü m nokt aları nda geçerli ol an manevra f onksi yonl arında et men t arafı ndan kullanıl makt adır. Manevra fonksi yonunun görevi bitince (5), (6) ve (7) numaralı for müller kullanıl maktadır. UCAKVeri 1. yrot[2] = Vel ocit y2/ 4*si n(0. 05*zRot 2) UCAKVeri 1. yrot[2] += UCAKVeri 2. position[1] UCAKVeri 2. position[1] = UCAKVeri 1. yrot[2] (8) (9) (10) Uygul a mada kullandı ğı al gorit mayı Şekil 6. 4 de gösteril mekt edir. AI2 uçağı nı kullanırken veri t abanı işle mi kullanıl mı yor. Bunu yanı sıra dört hareketi kade meli ol arak gerçekl eştirirken sürekli açıları hı zları ve tabi ki ekranı n sı nırları nı bir hava sahası gi bi el e alı p dön mesi gerekti ği nokt aları bul duğunda dön me i şl e mi ni gerçekl eştir mekt edir. Dön me hareketi yarı m bir daireye yakı n eli ptik bir hareket şekli nde ol makt adır. Bu daireni n sahi p olması gereken çap duruma göre değiştirilebilir. if ( UCAKVeri 2. Position[0] > SI NI R1) AI _ manevra() AI _ manevra() { if zrot 2 < ACI _SI NI R1 zrot 2 arttır (5),(6),(7),(8),(9),(10) uygul a else zrot 2 = zrot 2 } AI _ MANEVRA() f onksiyonu i çi nde kısaca üst kısı m da ön koşulla verilen bir uygul a ma üretiliyor. Bu açı kla mada dön mesi gereken nokt aya ul aşı p ulaş madı ğı nı iki nci uçağı n x ekseni ndeki pozisyon değeri nden anlı yor. Bu değer sürekli t ut ul arak 72

84 her seferi nde SI NI R1 adlı değerle karşılaştırıldı ktan sonra eğer o değere eşit ol ursa AI _ MANEVRA() f onksiyonu devreye gir mekt edir. Bu f onksi yonun görevi açısal değerleri yönl endir mek ve uçağa kararlı bir dönüş hareketi yaptırarak yönü doğudan batı ya ol an uçağı t ekrar doğuya döndürerek belirli bir yör ünge i çi n geçerli hareketi n bir adı mı nı yeri ne getir mektir. Bu dönüş işle mi ni yaparken il k fonksi yon çağrıl dı ğı nda başlangı ç açısı sıfır derece ol arak alı nı yor. Çünkü hareket başı ndan itibaren batı yönüne doğru kararlaştırıl mıştır. Bu açı değeri ile daha önce boyl a msal hareketi ni n kararlılığı nı boz madan y ekseni nde ötele me yap ma ması i çi n engellenen harekette ( 8), (9) ve ( 10) nu maralı for mülleri n bu f onksi yonda devreye gir mesi yl e aktif hal e getiriliyor. Bundan sonra hareket başlangı ç açısı ve pozisyon değerleri ile ilk hareketi ni yapı yor. Daha sonra bir koşul operatörü devreye sokul arak önce el deki açı mi kt arı nı n AÇI _SI NI R1 sabit ol an ve değeri progra mı n başı nda t anıml anırken verilen bir değerle karşılaştırılarak aynı ol up ol madı kları kontrol ediliyor. Eğer aynı iseler o za man harekette dön me sağl anmı ş de mektir Bu da bu f onksi yonun görevi ni n bittiği anl a mı ndadır ve uçak düzl e mde yarı m bir daire şekli ne bir yör ünge il e yönünü doğuya döndür müşt ür. Değilse bu sefer açı değeri yi ne önceden pr ogra mı n başı nda verilen bir değerle her değil ol ma dur umunda bu değer ol mak koşul uyl a arttırılarak fonksi yonun i çi ndeki f or müller yeni den uygul anıyor. Bu dur um açı değeri sı nırla verilen değere ul aşı ncaya kadar deva m ettirilerek yönü t a m t ers yön ol duğunda fonksi yon bitiş değeri ile geri dönüyor. Bundan sonra üçüncü hareket devreye girerek doğudan batı ya yi ne ( 5), (6), (7) denkl e ml eri uygul a makl a ve başl angı ç açısı nı ise yi ne dön menin t a ma ml adı ğı açı değerini sabit t utarak ilerliyor. Te mel de bir ve üç nu maralı hareketler birbiri ni n ayrı farklı göster me mi zi n nedeni sadece il k hareketle üçüncü hareket arası nda açı değeri ni n farkı ile hareketi n t a ma men zıt yönde ol ması dır. Son hareket yine yukarı da anl atılan AI _ MANEVRA() hareketini n mantı k ol arak aynısı dır. Yi ne pr ogra mı n başı nda belirlenen bir sabit değer SI NI R2 değişkeni ne veril miştir. Bu değer yi ne et men tarafı ndan UCAKVeri 2.Positi on[ 0] değeri ile karşılaştırılarak eşit ol ması hali nde AI_ MANEVRA2() f onksiyonu aktif dur uma geç mekt edir. Bu f onksi yonda bir nevi birinci ile alı nan açı değerini n geri veril mesi dir. Başlangı çta yi ne il k dön meden kal an açı değeri başlangı ç değeri dir. Bu değer önceli kle ( 8), (9) ve ( 10) denkl e ml eri uygul andı ktan sonra kontrol edilerek ACI _SI NI R2 değeri nden ki bu değerde başlangı çta t anı mlı bir değer ol mak şartıyla, bu kez büyük ol ma şartı ar anmakt adır. Çünkü bu defa istenilen belli bir açı kadar dön müş hareket de ör neği n 180 derece bu değer t ekrar başlangı ç değerine yani 0 73

85 dereceli k açı değeri ne dönerek doğu yönl ü hareketi ni yi ne zıt yöne yani batı ya çevirsi n ve bir devri yesini t a ma ml ası n. Bu açı değeri yi ne arttırıl ma değeri ne denk bir değerle eşitliği n mü mkün ol ma ması şartını arayarak azaltılır ve sı nır değere denk ol duğunda ise son değeri t utarak f onksi yondan çı karak nor mal hareketi ne dön mekt edir. Bu hareketin kısa bir gösteri mi şekil 6. 3 te gösteril mekt edir. Di stance1=si NI R1 zrot 2=0 zrot 2=30 ACI _SI NI R2 zrot 2=330 zrot 2=60 zrot 2=300 zrot 2=90 zrot 2=270 zrot 2=120 zrot 2=240 zrot 2=210 zrot 2=180 zrot 2=180 zrot 2=150 ACI _SI NI R1 Hareketi Yapan Nesne Di stance1=si NI R2 Sabit Hareket Yör üngesi ġekil 6. 3 AI 2 Uçağı nı n Hareketi ni n Gösteri mi 74

86 UCAKVeri 2. position[0] UCAKVeri 2. position[1] H U. V. position[0] < SI NI R1 AI _ MANEVRA1() E Zr OT2 < ACI _SI NI R1 (5) ile xrot + (6) ile yrot + (7) ile Position[0] + (9) ile Position[1] + H E U. V. position[0] > SI NI R2 H AI _ MANEVRA2() E (6) ile xrot + (7) ile yrot + (8) ile Position[0] + (9) ile Position[1] + Zr OT2 > ACI _SI NI R2 H E DÖNÜŞÜM AI _ UCAK_SEKLİ() ġekil 6. 4 AI 2 Uçağı nı n Yör ünge Hareketi ni n Al gorit ması 75

87 6. 3 Za man Değerlendi rmesi Eğiti m i şle mi t a ma ml andı ktan sonra el de edilen derle. dat dosyası ile pr ogra m i ki nci defa çalıştırıldı ğı nda za man. dat isi mli bir dosya ol uşt urul ur. Bu dosyanı n ol uşt urul ma a macı eğiti m aşa ması nda ve daha sonra bu eğiti mi n bil gisayar tarafı ndan uygul anması sırası nda i ki hareketi n za man değerleri ni n karşılaştırıl ması a maçl anmı ştır. Pr ogra m il k çalıştığı nda derle isi mli dosya öğrenme i şlemi ni bil gi tabanı na kaydettiği değerlerle t a ma ml arken aynı za manda i ki hareket değeri arası nda za manı da bil gi t abanı na ekli yor. Bunu yaparken de kullanı cı uçak si mgesi ni açısal ol arak yönl endirdi ği nde il k işle mde get cl ock() f onksi yonu ile siste mden za man bil gisi ni alır, kullanı cı yeni bir açı değişi kli ği verene kadar bu bil gi yi t utar. Kullanıcı uçak si mgesi ni n yönünü açısal ol arak verdi ği değerle değiştirdi ği nde yani iki nci kez kl avyeye basıl dı ğı nda yeni den siste m za manı aynı f onksi yonl a alı nır. Bu i ki açı değişi kliği sırası nda alı nan i ki za man değeri o hareketi n kaç za man biri mi sürdüğünü derle isi mli dosyaya kayıt eder. Bu i şle m kullanı cı eğiti mi bitirene kadar sürer. İşle m bittiği nde yeni nden pr ogra m uygul a ma i çin çalıştırıldı ğı nda derle dosyası nı n di ğer değerleri ni n yanı sıra za man değerleri her iki adı mda bir alı nır. Aynı za man değerleri bu işle ml er bilgisayar yeni nden nesneleri bil gi t abanı ndaki notlara göre hareket ettirdi ği nde aynı işle ml er i çi n za man değerleri get cl ock() fonksi yonu yar dı mı ile yeni den alı nır. Bunun a macı eğiti m sırası nda hareketi n uygul a ma za manı ile bil gisayarı n bu işle mi ve di ğer işle ml eri yürüt mesi sırası nda ol uşacak za man geci kmel eri ni yada hızlan mal arı sapta maktır. Bu i şle m pr ogra mı n i yileştiril mesi açısı ndan önemli dir. Biri dosyadan, diğeri o an geçerli işle m i çi n siste mden alı nan za man değerleri karşılaştırılarak za man. dat isi mli dosyaya gerekli nokt alarda kayıt edilir. Bu da t abi ki bil gi t abanı ndaki açısal değişi klikleri n ol duğu ve hareketi n gi dişi ni yönlendiren değerler eşli ği nde yapıl dı. Bil gi t abanı oku ma i şlemi bittiği nde yani bil gisayar öğrenme i şle mi nde t utt uğu değerleri uygul adı ğı nda ve yeni değer kal madı ğında nor mal hareketi ni sür dür meye son açı yön ve hı z değerleri ile deva m eder. Bu aynı za manda t opl a m öğrenme, uygul a ma ve fark değerleri ni n za man. dat isi mli dosyanı n sonuna yazıl masını sağl ar. Böyl ece bu dosya i ncelendi ği nde öğretilen hareketi n her basa mağı nda, ve uygul a ma sırası nda hareketi n her basa mağı ndaki za man değerleri ekl enerek ve her adı mda aradaki fark değeri de yine i ki za man değeri ni n karsısı na yazılarak en son t opl a m değerler alı nır. Bur da eğiti m i şle mi, uygul a ma işle mi ve aradaki eksi k yada fazl a 76

88 za man değeri dosya sonuna kayıt edilir. Böylece hareketi n ne kadar za manda tama ml andı ğı ne kadar za manlılık sağl andı ğı t espit edilir. Ör nek bir manevra işle mi içi n hazırlanan bir za man. dat dosyası nı n içeri ği tabl o 6. 1 gösteril miştir. Tabl o 6. 1 Eğiti mve Uygul a ma Za man Değerlerini n Karşılaştırıl ması ZAMAN DEĞERLERĠ UYGULAMA ZAMANI (sn.) EĞĠ TĠ M ZAMANI (sn.) UYG. EĞT. FARK DEĞERĠ TOPLAM ZAMAN DEĞERLERĠ UYGULAMA ZAMANI EĞĠ TĠ M ZAMANI UYG. EĞT. FARK DEĞERĠ Ör neği n bu t abl o değerleri ne göre pr ogra mda etmeni n eğiti mi manevralar sırası nda yakl aşı k 32 sani yeli k bir hareket, bu sadece hareket e yön veril mek istendi ğinde yani manevralar sırası nda ol an za man değerleri ni n ifadesi dir. Bu t abl o değerleri manevra büyükl üğüne göre artabilir yada azalabilir. Bu t abl oya göre uygun manevraları yap ması i çi n et meni n eğiti mi 32 sani ye süre harcanırken, et menin hareketi uygul a ması yakl aşı k 33, 34 sani ye süre al mı ştır. Ar adaki fark değeri yakl aşı k 1. 5 sani ye daha erkendir. Progra m yeni den çalıştırıldı ğı nda bu değerleri n azar azar iyileştiği gör ül müşt ür. Bu da pr ogra mda et meni n veri t abanı na bakarak kendi ni n davranışı nı i yileştirebil mesi, geliştirebil mesi özelliği ne uy makt adır. Bu za manl a ma değerleri arası ndaki farkları şekil 6. 5 ve 6. 6 da eğiti m ve uygul a ma sırası nda alı nan yör ünge gör ünt üleri nden daha i yi i zleyebiliriz. Bu gör ünt ülerden ilki et meni n eğiti mi sırası nda di ğeri de bu eğiti m ile gel en değerler eşli ği nde nor mal davranışı nı manevralara göre düzenle mesi ni ifade edi yor. 77

89 ġekil 6. 5 Eğiti msırası nda Nesneleri n Yör üngel erini n Gösteri mi ġekil 6. 6 Uygul a ma sırasında i ki nesneni n yörüngesi 78