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  1. #1
    Team Hund Avatar von Modran
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    Minecraft
    JPLennox

    [Tutorial] Redstone-Logik verstehen

    Inhalt

    (in Arbeit)
    0 Einleitung - Signale leiten
    0.1 Redstone-Fackeln ausschalten - Signale negieren
    1 Oder oder Und, oder Und doch Nicht - Logische Verknüpfungen
    1.1 OR
    1.2 AND
    1.3 XOR
    2 Ich glaub, es latcht! - Grundbausteine zu Schaltungen zusammensetzen
    ...



    Kapitel 0 - Einleitung


    Redstone-Schaltungen sind Vielen ein Buch mit sieben Siegeln.

    Das ist ein wenig paradox, denn es gibt in der ganzen komplizierten Welt um uns herum nichts einfacheres als die boolsche Logik.
    Eine Tür ist entweder auf, oder sie ist zu. Punkt.
    Dieses Tutorial möchte Euch Schritt für Schritt in die wunderbare Welt des Redstones entführen.

    Bei Boole heißt das true oder false, wahr oder falsch, 1 oder 0, High oder Low, Strom AN oder Strom AUS, aber es geht doch immer um das selbe: ist die Tür auf, oder ist sie zu?
    Wir müssen uns nur noch darum kümmern, unter welchen Bedingungen sie auf (oder zu) ist!

    Behauptung: die Tür ist auf, wenn ich diesen Schalter hier nach oben schalte. Ist er unten, ist die Tür zu.

    Was müssen wir tun, damit die Behauptung wahr wird?

    Ganz einfach, wir setzen schlicht einen Schalter (Lever) neben die Tür ...(?)
    Das muß jeder einfach mal selber ausprobiert haben, auch wenn man bereits Computer-Nerd ist - man muß verstehen, wo man den Schalter (oder Taster oder Druckplatte) hinsetzen kann, damit die Tür aufgeht, und wo es nicht klappt.

    Trick: benutzt für Eure Experimente lieber erstmal einen Schalter als einen Taster oder eine Druckplatte, denn bei einem Schalter habt ihr es stets unter Kontrolle, wann (und wie lange!) er ein Signal sendet. Später könnt Ihr ihn dann immernoch durch eine Druckplatte ersetzen.


    Wieso geht das eigentlich? Der Schalter ist doch gar nicht mit der Tür verbunden?
    Antwort: der Schalter "speist" seine Energie (ich werde im Weiteren den Begriff "Signal" benutzen) in den Block, an dem er sich befindet. Leider kann man dies dem Block nicht direkt ansehen - er leuchtet dabei nicht oder so. Erst wenn man eine Tür (oder einen Piston oder dergleichen) hinstellt, die an den Block angrenzt, erkennt man, ob er Energie ... äh, ob er ein Signal hat - die Tür geht auf.

    Wenn Ihr damit klarkommt und durchblickt, ist die nächte Hausaufgabe: den Schalter ein paar Felder entfernt anbringen, und ihn per Redstone-Leitung mit der Tür verbinden. Bringe ihn
    a) 5 Blöcke höher als die Tür an,
    b) 5 Blöcke tiefer und
    c) 10 Blöcke entfernt in einer waagerechten Richtung.

    Anstelle der Tür sollte man dann auch mal alle anderen Sachen ausprobieren: Falltür, Kolben (Piston), und dann die Königsklasse: Redstone-Fackeln.
    Die haben es nämlich in sich!
    Probiert es bitte wirklich aus, bevor Ihr weiterlest.


    Im letzten Bild seht Ihr, wie die vordere Leitung ein Signal erhält, ohne an den Block zu grenzen. Stattdessen grenzt sie an den Schalter - bzw. an das Feld, in dem der Schalter (Taster, Druckplatte, Redstonefackel) sich befindet.
    Bei genauem Hinsehen (oder mit einem besseren Texturenpack) kann man erkennen, daß die Leitung vorne zum Schalter hin abzweigt.
    Achtet immer darauf, wo die Leitungen hinzeigen!
    Spielt ein bischen damit herum, wo Ihr die Leitungen nicht hinlegen dürft, damit sie nicht versehentlich ein Signal erhalten - auch mal zwei Meter darüber oder darunter.

    Zurück zur Tür. Habt Ihr den Fehler bemerkt?
    In der Behauptung am Anfang hieß es: die Tür ist auf, wenn ich diesen Schalter hier nach oben schalte.
    In den Bildern ist es leider genau umgekehrt.
    (Ein einfacher Trick, dies zu korrigieren, wäre, die Tür einfach anders hinzustellen - so daß sie den Zugang versperrt, wenn sie eigentlich auf ist. Aber wir wollen hier ja lernen, wie Schaltungen funktionieren.)
    Was man tun muß, um ein Signal umzukehren (negieren), dazu kommen wir jetzt:


    0.1. - Redstone-Fackeln ausschalten

    Im Gegensatz zu Türen und Kolben sind Redstonefackeln von Natur aus AN, und sie gehen AUS, wenn sie ein AN-Signal bekommen (diesen Satz dürft Ihr Euch gerne mehrmals durchlesen. Redstone-Fackeln sind selbst eine Energiequelle, die man aber ausschalten kann).
    Es kann deshalb schnell passieren, daß man eine Redstone-Leitung zu einer Fackel verlegt, um diese damit auszuschalten, und stattdessen versorgt die Fackel die Zuleitung dauerhaft mit Energie.
    Zu lernen, wie man es hinkriegt, daß dies nicht passiert, ist das A und O bei Redstone-Schaltungen (siehe letztes Bild).

    Unten im Spoiler folgen noch ein paar Bilder, wie es geht, und wie es nicht geht.
    Aber hierbei geht nichts über Eure eigene Erfahrung. Bei Redstone-Schaltungen ist nichts lehrreicher als die eigenen Fehler!

    (Der Trick besteht darin, Energie per Redstone-Leitung oder Repeater in den Block zu speisen, an dem sich die Redstone-Fackel befindet, ohne daß die Fackel ihrerseits die Blöcke, in denen sich die Zuleitungen befinden, mit Energie versorgen kann (mit Repeatern als "Draht" geht das einfacher als mit Redstone-Leitungen (aus Redstone-Staub))).

    Dieses scheinbar nervige Verhalten der Redstone-Fackel, ein AN-Signal in ein AUS-Signal umzuwandeln (und umgekehrt), nennt man Inverter oder Negator, kurz: NOT; es ist der Schlüssel zu all unseren Wünschen.
    Mit diesen Negatoren kann man nun nämlich alles machen, was ... was man machen kann.
    Von einer Wechselschaltung für die Tür oder für das Treppenhauslicht, bis zur Hardcoded Java-Engine, auf der man einen Minecraft-Server laufen lassen kann (allerdings sehr, sehr langsam).

    Sobald Ihr routinemäßig Redstonefackeln aus allen möglichen Richtungen mit Tastern, Schaltern, Druckplatten - und auch mit anderen Redstonefackeln - ausschalten könnt, können wir weitermachen.





    Kapitel 1 - Oder oder Und, oder Und doch Nicht?

    Zum Handwerkszeug des Schaltungsbastlers gehören drei Dinge:
    - er muß ein Signal weiterleiten und dabei negieren können - im Prinzip ganz simpel, in Minecraft etwas komplizierter, aber wenn Ihr der Einleitung gefolgt seid, müßt Ihr das nun beherrschen. Ansonsten nochmal zurück zum Anfang, nicht über Los, keine 4000 Mark.
    Wenn man das Signal zweimal negiert, hat man wieder das Ursprungssignal.
    - er muß zwei (oder mehr) Signale zu einem einzigen verknüpfen können - darum soll es als nächstes gehen.
    (Das dritte Ding ist: Timing. Das kommt später.)

    Behauptung: ich habe einen Taster im Haus und einen außen. Wenn ich einen von beiden drücke, geht die Tür auf.
    Hausaufgabe: machen!




    1.1. - OR-Verknüpfung

    Wenn Ihr das geschafft habt, dann Glückwunsch!
    Ihr habt soeben (wahrscheinlich) eine ODER-Schaltung realisiert.
    Bei einer ODER-(englisch: OR)-Schaltung ist die Tür auf, wenn mindestens einer der Eingänge ein positives Signal erhält.
    Um es schonmal vorweg zu nehmen: das Gegenstück dazu ist die AND-Schaltung, bei der die Tür nur dann AUF ist, wenn ALLE Eingänge AN sind.
    In Minecraft ist die OR-Verknüpfung die einfachste aller Verknüpfungen.
    Man pappt einfach mehrere Schalter an dieselbe Leitung, und schon ist es egal, welchen man anmacht, solange nur irgendeiner davon an ist.

    An dieser Stelle wird es Zeit, uns ein paar Formalismen anzuschauen.
    Um einfach darstellen zu können, welche Bedingungen zu welchen Ergebnissen führen sollen, benutzt man gern einfache Tabellen. Das sieht dann zum Beispiel so aus:

    ODER-Verknüpfung:
    Eingang 1 Eingang 2 Ausgang
    0 0 0
    1 0 1
    0 1 1
    1 1 1
    Für jede mögliche Kombination der Eingänge legen wir fest, welchen Zustand der Ausgang haben soll.
    Das ist praktisch, denn so eine Tabelle läßt sich viel schneller hinkritzeln, als man eine gif-Animation aus Screenshots erstellt hat.
    Wir können auch schnell einen dritten Eingang hinzufügen, dann gibt es 8 Kombinationsmöglichkeiten, also kommen 4 Zeilen hinzu.

    Bei der ODER-Schaltung ist der Ausgang immer nur 0, wenn alle Eingänge 0 sind.

    Soderle, im Prinzip war es das.
    Sobald man die Negation und irgendeine beliebige Verknüpfung (hier die OR-Verknüpfung) verstanden hat, kann man alles andere (AND, NAND, NOR, XOR, Latches, Speicher, CPU ...) daraus zusammenbasteln.
    Ehrlich, mehr muss man nicht wissen.
    Allerdings muss man dieses Wissen auch anwenden können, und davon wird der große Rest des Tutorials handeln.


    1.2. - AND-Verknüpfung

    Was passiert, wenn wir in der Tabelle alle Einsen durch Nullen ersetzen, und alle Nullen durch Einsen?

    UND-Verknüpfung:
    Eingang 1 Eingang 2 Ausgang
    1 1 1
    0 1 0
    1 0 0
    0 0 0
    Wir erhalten eine AND-Verknüpfung: der Ausgang ist nur dann 1, wenn alle Eingänge 1 sind.
    (Normalerweise würde ich die Zeilen anders sortieren, aber darauf soll es erstmal nicht ankommen.)
    Um dieses Gatter in Minecraft zu bauen, tun wir einfach mit unserem OR-Gatter aus dem letzten Bild dasselbe, was wir mit der Tabelle getan haben: wir negieren alle Eingänge und den Ausgang.

    Wofür braucht man das?
    Nun, stellt Euch vor, ihr habt außen am Haus einen Taster, um die Tür zu öffnen.
    Aber innen wollt ihr einen Hauptschalter haben, mit dem ihr den Taster deaktivieren könnt, damit die bösen Griefer Euch nicht folgen können.
    Dann müßt ihr den Türtaster und den Hauptschalter einfach nur AND-verknüpfen.

    Damit kennt ihr nun die beiden Basiselemente AND und OR. Sie sind in gewisser Weise Spiegelbilder voneinander.
    Wenn wir die Eingänge und den Ausgang des AND-Gatters erneut negieren, kommen wir wieder zurück zum OR.

    So, nach soviel Theorie müssen wir jetzt endlich mal etwas Interessantes machen.
    Wir basteln ein Code-Schloss!
    Wir haben 5 Schalter, und die Tür soll nur aufgehen, wenn alle Schalter richtig stehen - zum Beispiel 1-0-1-1-1 (das ist binär für 23).

    Die Logiktabelle dafür bräuchte 32 Zeilen - aber nur eine davon enthält im Ausgang eine 1, alle anderen sind Null:
    S1 S2 S3 S4 S5 Ausgang
    1 0 1 1 1 1

    Viel Spaß beim Austüfteln der Schaltung!



    Zusammenfassung:
    OR wird zu: Ausgang normal Ausgang negiert
    Eingänge normal OR NOR
    Eingänge negiert NAND AND

    Aber wir haben noch lange nicht alles ausgeschöpft.
    Es gibt viele andere Möglichkeiten, die Ausgang-Tabellenzeile mit Nullen und Einsen zu füllen.
    Überlegt Euch bitte, wie die Tabelle aussehen müßte, damit ein Vergleicher entsteht: der Ausgang soll 1 sein, wenn beide Eingänge gleich sind.

    Und überlegt Euch, was passiert, wenn ihr dann den Ausgang oder/und die Eingänge des Vergleichers negiert.

    Behauptung: ich habe je einen Schalter außen und innen am Haus, und kann von beiden jederzeit die Tür öffnen und schließen.


    1.3. - XOR-Verknüpfung

    Wenn man nur Taster benutzt, genügt dafür eine OR-Schaltung, denn die Taster gehen ja (nach 0,9 Sekunden) von allein wieder aus.
    Schalter gehen nicht von alleine aus.
    Stellt Euch vor, Ihr legt außen den Schalter um und geht ins Haus. Bei einer OR-Verknüpfung könntet ihr jetzt den inneren Schalter hin- und herkippen, bis der Nether gefriert. Die Tür geht nicht zu, weil der Schalter außen immer noch an ist.

    OK, ich kann Euch nichts vormachen, Ihr wißt es bereits:
    Das berühmte XOR-Gatter erhält man, wenn man den Ausgang eines Vergleichers negiert.

    XOR-Verknüpfung:
    Eingang 1 Eingang 2 Ausgang
    0 0 0
    1 0 1
    0 1 1
    1 1 0
    Negiert man beide Eingänge, dann passiert ... na? - Richtig: gar nix!
    Der Vergleicher schaut ja nur nach, ob die Eingänge gleich sind.
    Deshalb können wir aus dem Vergleicher auch ein XOR-Gatter machen, indem man statt des Ausgangs nur einen der beiden Eingänge negiert.

    Aber mal langsam: wie baut man denn nun eigentlich so einen Vergleicher aus Redstone?
    Der Ausgang soll 1 sein, wenn
    - beide Eingänge 0 sind
    ODER
    - beide Eingänge 1 sind.
    Ansonsten soll der Ausgang 0 sein.

    Wir könnten also 2 AND-Gatter bauen: in das eine führen wir die beiden Eingänge normal hinein, und in das andere jeweils negiert. Das eine Gatter schaltet also, wenn beide an sind, und das andere, wenn beide aus sind. Dann verknüpfen wir die Ausgänge der beiden ANDs mit einem ODER.

    Um aus dem Vergleicher ein XOR zu erhalten, negieren wir dann noch den Ausgang.
    XOR bedeutet Exklusiv-ODER; damit ist gemeint, daß der Ausgang nur 1 sein soll, wenn entweder der eine oder der andere Eingang 1 ist, aber nicht, wenn beide 1 sind.
    Er geht an, wenn die Eingänge unterschiedlich sind.

    Wir können es auch anders bauen:
    Wir nehmen wieder die 2 ANDs, aber diesmal lassen wir sie danach schauen, ob die Eingänge unterschiedlich sind. Bei dem einen AND negieren wir also nur den einen Eingang, und beim anderen nur den anderen. Beides wird dann wieder OR-verknüpft.

    Die XOR-Verknüpfung weißt eine interessante Eigenschaft auf (ebenso wie der Vergleicher): jedesmal, wenn sich einer der Eingänge ändert, dann ändert sich auch der Ausgang.
    Und damit zeigt er genau das Verhalten, das wir benötigen, um die Tür von außen und innen schalten zu können.

    Das klingt ja alles ganz toll, aber wenn Ihr versucht, das in der Praxis aufzubauen, werdet Ihr feststellen, daß es gar nicht so leicht ist, sich mit den einzelnen Leitungen nicht ins Gehege zu kommen.
    Die kompakteste bekannte Variante sieht im Schema so aus (eine geniale Redstone-Ingenieursleistung):

    Quelle: Minecraftwiki unter ANCSA3.0

    Die Symbole sind etwas gewöhnungsbedürftig. Es ist aber nur halb so schlimm, wie es aussieht:


    Bisher haben wir uns erfolgreich um ein wichtiges Problem herumgedrückt, welches garantiert auftreten wird, sobald man versucht, komplexere Schaltungen zusammenzusetzen: in welche Richtung soll das Signal fließen?
    Schauen wir uns nochmal unser einfaches OR-Gatter an - es ist einfach ein Klecks Redstone auf dem Boden (oder sogar nur ein Block), bei dem gar nicht festgelegt ist, wo Eingänge und wo Ausgänge sind.
    Indem wir zwei Schalter drangepappt haben, wurden zwei seiner Seiten zu Eingängen. An der dritten Seite ist nur eine Tür angeschlossen, somit ist dies der Ausgang.
    Doch nun werft mal einen Blick auf folgendes Bild:
    (to do)




    ...

    -------------------------------------------------------------------------------------
    Wird fortgesetzt, sobald alle Fragen zu diesen scheinbar einfachen Basics klar sind ...

    geplant (Titel werden sich noch ändern):
    1.4 - Damit herumspielen, was passiert, wenn man die Eingänge oder den Ausgang dieser Verknüpfungen negiert.

    Kapitel 2 - Ich glaub, es latcht!
    Bis jetzt haben wir uns Gedanken darüber gemacht, WIE wir Signale verknüpfen und manipulieren.
    Was nun noch fehlt, ist das WANN.
    Behauptung: Wenn ich diesen Taster drücke, geht die Tür auf. Drücke ich ihn erneut, geht sie wieder zu.

    Kapitel 3 - Rein und Raus - auf die Richtung kommt es an
    Kapitel 4 - Tipps und Tricks


    @Mods: Dieser Beitrag ist für die Knowledge-Base gedacht. Bitte verschiebt nach eigenem Gutdünken.

    @Leser: jede Kritik ist hilfreich. Wenn Ihr versucht habt, der Beschreibung Schritt für Schritt zu folgen, und dann an einer Stelle Probleme bekommt, dann sagt bitte, bei welcher Zeile das passiert, damit ich näher darauf eingehen kann.

  2. #2
    Architekt Avatar von maxracer
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    Minecraft
    maxracer
    ziemlich verständlich, gut für anfänger.Die späteren themen interessieren mich sehr, ich wusste z. B. nicht, dass man das mit dem knopf machen kann:
    1 Druck = auf
    2 druck = zu
    Wie geht das?Naja ich werds bald erfahren!Du kriegst einen Daumen hoch !
    Nervende Eigenwerbung:

  3. #3
    Team Hund Avatar von Lenni2010
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    Minecraft
    lennat96
    Einen "Mag ich" von mir is für die kleinen(Neuen) ganz gut

    RPG Server ist in arbeit !

  4. #4
    Schade, dass es soetwas noch nicht gab, als ich mit Redstone angefangen hab
    Mittlerweile bin zwar schon recht sicher, was Schaltungen angeht, aber lernen kann man immer noch.
    Bin gespannt auf die fortgeschritteren Übungen.

    @maxracer : falls du nicht warten willst/kannst: http://www.youtube.com/watch?v=FXtx4JRxdEI für Wechsel zwischen An/Aus mittels Button.

  5. #5
    Team Hund Avatar von VanillaGod
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    Minecraft
    ixam222
    super tutorial für alle die jenigen denen es ein rätsel ist *thumbsup*

  6. #6
    Team Hund Avatar von Gunny DeadEye
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    Minecraft
    GunnyDeadEye
    Sehr schön gemacht. Man sollte den Thread in die knowledgebase verschieben, da gehört er nähmlich hin

    Wie poste ich falsch? Nachdem ich GOOGLE, die FAQs und die BOARDSUCHE erfolgreich ignoriert habe, erstelle ich ZWEI BIS FÜNF neue Themen, in den FALSCHEN UNTERFOREN, mit KREATIVEN TITELN und undeutlichem TEXT, unterdem sich jeder etwas anderes vorstellen kann.


    Nichts, was ein Mensch sich auszudenken in der Lage ist, kann so unwahrscheinlich, unlogisch oder hirnrissig sein, als dass es nicht doch ein anderer Mensch für bare Münze halten und diese vermeintliche Wahrheit notfalls mit allen ihm zur Verfügung stehenden Mitteln verteidigen wird.


  7. #7
    Architekt Avatar von maxracer
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    Minecraft
    maxracer
    problem ist bei dem video:
    Ich bin gerade am nem lappi (urlaub), kann kein minecraft zocken, und mit dem internetstick, auch keien videos -.- Deshalb warte ich auf die mündliche einleitung, aber morgen bin ich schon wieder zu hause ;D
    Nervende Eigenwerbung:

  8. #8
    Team Hund
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    haiyyu
    Vergiss bitte auch nicht zu erwähnen, dass Blöcke entweder nicht, stark oder schwach "elektrisiert" sind.
    Das heißt, es gibt drei Arten, nicht zwei.

  9. #9
    Team Hund Avatar von refl3x
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    refl3x
    Zitat Zitat von haiyyu Beitrag anzeigen
    Vergiss bitte auch nicht zu erwähnen, dass Blöcke entweder nicht, stark oder schwach "elektrisiert" sind.
    Das heißt, es gibt drei Arten, nicht zwei.
    Brauchts eigentlich nicht. An ist an, dabei ist es irrelevant ob stark an oder schwach an.
    "Du bist eine Orange, ich bin eine Nektarine."
    -Retrogott

  10. #10
    Team Hund Avatar von VanillaGod
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    Minecraft
    ixam222
    naja um bauten so klein wie möglich zu bauen sollte man shcon die kleinen unterschiede kennen

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