If you’d like to see code rather than words, you should come around at my Git repository. Just to quote from the README file:

This is an implementation of a magnetic pendulum in OpenCL. A spherical pendulum is influenced by magnets. For every point of origin the program finds the magnet the pendulum’s body will be nearest when it comes to rest (friction is taken into account). It will create an image, where every pixel (points in the --plane) is mapped to a color representing each magnet.

The problem is ideally suited for parallel computing as every initial condition can be solved independently from the others. I did a Python version some time ago that utilized Scipy. Although it was quite optimized with C code, it performed very bad. To create a map of 1600×1600 pixels, it took about 2700 minutes! Leveraging the power hidden in GPUs, I wanted to know what speed-up would be reached.

The code works quite good so far. I began coding a CPU version in C that is a lot faster than the original Python version, but even my decent GPU outperforms that by a factor of ten. The map from above can now be done in 284 seconds. That is seconds, not minutes!

When I realized that the IR receiver is a simple USB HID device, I started brewing an OS X user-space utility together that interfaces the receiver. It is merely a hack based off example code I found at the Mac Dev Center, but that got it to work in a short time.

Basically, what you get from the receiver is the message that a key on the remote was pressed or released. Using this information, the tool is using Brandon Holland’s IRKeyboardEmu to emulate HID command reports sent by an Apple Remote. This allows you to use the Asus DH Remote as a controller for FrontRow or iTunes!

It is far from being perfect, but I think it’s a good starting point for your own inventions.

Download

Source and Universal Binary: AsusRemote-v0.1.zip

Installation

1. Download and extract the archive.
2. Install the binary:
   # sudo cp AsusRemote /usr/local/bin/AsusRemote
# sudo chown root:wheel /usr/local/bin/AsusRemote
# sudo chmod +s /usr/local/bin/AsusRemote

   Note the SUID bit for AsusRemote. It needs superuser rights to interface to IRKeyboardEmu! Else it will issue an error issuing a sysctl command.
3. To be able to use the daemon right after booting OS X, you need to copy com.tinowagner.AsusRemote.plist to /Library/LaunchDaemons/:
   # sudo cp com.tinowagner.AsusRemote.plist /Library/LaunchDaemons/
# sudo chown root:wheel /Library/LaunchDaemons/com.tinowagner.AsusRemote.plist

4. Finally, you should download the newest binary of IRKeyboardEmu and copy it to /System/Library/Extensions. Just follow the instructions in the readme.
5. After rebooting, check that the daemon is running. There should be a process called AsusRemote.

Key assignment

This is a hard coded part. It tries to match the keys on the Apple Remote.

1. AP LAUNCH: Menu. Start FrontRow.
2. + and – : Up and down arrows, Volume up/down.
3. Reverse and Forward: Previous/Rewind, Next/Fast-forward
4. Play/Pause: Enter, Play/Pause

There is no action assigned to the other keys.

Troubleshooting

If nothing happens after pressing a key, try running AsusRemote from command line. First kill the daemon running in the background:
# sudo killall AsusRemote
# AsusRemote

You should now see a version message. Pressing an arbitrary key on the remote should produce an output:

AsusRemote v0.1
2009, (c) Tino Wagner <ich@tinowagner.com>

Key: Plus
Key: Minus
Key: Reverse
Key: Forward
Key: Play/Pause
Key pressed: Plus
Key released: Plus
Key pressed: Minus
Key released: Minus
Key pressed: Forward
Key released: Forward
Key pressed: Reverse
Key released: Reverse
Key: AP Launch
Key: AP Launch
^C

Notes

Feel free to modify the code to your likes! But please drop me a note if it’s an improvement that could be useful for everybody, so I can post it here.

Als Projektarbeit für Computational Physics habe ich ein Magnetpendel programmiert. Geschrieben in Python mit wxWidgets und Pyglet, parallelisiert mit IPython.

• Präsentation des Projekts: PDF (Kurzfassung, 1 MB), PDF (Langfassung mit weiteren Fraktalen, 14 MB)
• Dokumentation: hier
• Quelltext

Letzter Sonntag. Safari bleibt plötzlich hängen und läßt sich auch nicht sofort beenden. Ich versuche das Problem durch einen Neustart zu beheben. Nach ein paar Minuten erneuter Freeze. Neustart. Was ist los? Die Vermutung fällt auf den Arbeitsspeicher. Ich teste mit Rember. Aha: bricht schon zu Beginn ab, Fehler beim Reservieren des Speichers. iPhoto läßt sich auch nicht starten. Am Abend versuche ich den kaputten Speicher zu entfernen. Ein Riegel raus. Absturz. Riegel getauscht, Mac OS X startet nicht. Nach dem Ladebildschirm schaltet sich das Book ab. Start im Single-User-Mode mit Apfel+s. fsck berichtet von Fehlern im Dateisystem, die sich nicht reparieren lassen. Da haben die Freezes wohl Spuren hinterlassen. Kann aber Mac OS X starten, indem ich aus dem Single-User-Mode heraus weiterlaufen lasse.

Montag. Erwacht nicht aus dem Ruhezustand. Das Lämpchen hört auf zu pulsieren und nichts tut sich. Fehler wird erst mal ignoriert. Abends wieder das gleiche Problem. Aber nun läßt sich der Mac auch nicht mehr anschalten. Schlafleuchte blinkt, dreimaliges Tuten. Das heißt, es kann keinen nutzbaren Speicher in den Slots finden. Der zweite Riegel also auch kaputt? Ich baue nun wieder den Speicher ein, mit dem das Powerbook ausgeliefert wurde. Zweimal 256 MB. Startet wieder.

Dienstag. Aktualisiere mein Time-Machine-Backup. Das letzte war schon einen Monat alt. Sind ja Semesterferien und man trägt seine Backup-Festplatte ja auch nicht von Ort zu Ort. (Komischerweise passieren Datenverluste ja immer dann, wenn man kein Backup gemacht hat …) Analyse der gesicherten Daten ergibt: alles okay, bis auf die iTunes-Library. Die ist kaputt. Bestelle bei Cyberport ein neues Gigabyte.

Mittwoch. Will Mac OS X via Time Machine neu installieren. Dummerweise sagt die Installations-DVD, daß zu wenig Speicher dafür verfügbar ist. Es stecken aber 512 MB drin, die auch angezeigt werden, wenn ich mit der Tiger-DVD starte. Ich baue den Originalspeicher wieder aus und stecke 1 GB Speicher zurück in den oberen Slot. Unterer Slot bleibt leer. Kann nun die Leopard-DVD booten und das Backup zurückspielen. Keine Abstürze. Alles läuft wie am Schnürchen. Am Ende habe ich wieder ein lauffähiges System. Time Machine ist schon eine tolle Sache. Ich hole den Speicher bei Cyberport im Laden ab. Komme aber nicht mehr dazu, ihn einzubauen.

Donnerstag. Zweites GB kommt dazu. Memtest bzw. Rember läuft ohne Probleme durch. Alles durchgestanden?

Freitag. Mauszeiger bewegt sich 11:30 Uhr nicht mehr. Beim Neustart fehlt der Startton. Es wird nur noch 1 GB Speicher erkannt.

Tja. Und damit bin ich wohl Opfer eines Serienfehlers geworden. Der untere Speicherslot ist kaputt (oder tut zumindest so…). Es gibt auch eine Petition, die Apple auffordert, defekte Logic Boards zu reparieren. Apple hat zwar bis zum Juli 2008 eine kostenlose Reparatur angeboten, aber nur für bestimmte Seriennummernbereiche, die Powerbooks von Januar bis Mai 2005 einschließen. Meins und die mehr als 4200 Powerbooks der Petitions-Unterzeichner sind da nicht dabei. 

Daß nach dem Absturz nur noch 1 GB übrig war, ist wohl dadurch zu erklären, daß der Speicher im unteren Slot als defekt abgestempelt wird. Tauscht man die Speicherriegel wieder untereinander aus, werden beim nächsten Start wieder volle 2 GB angezeigt.

Memtest / Rember bringen das System dann erfolgreich zum Freeze und nach dem Neustart bleibt nur der obere Riegel übrig.

Das Ausbleiben des Starttons erklärt sich dann durch den fehlgeschlagenen Power-On-Self-Test:

Selbsttest beim Einschalten:

  Zuletzt ausgeführt: 29.08.08 15:45
  Ergebnis: Fehlgeschlagen
  Fehlerart: Speicher
  Speicher-Steckplätze: SODIMM0/J25LOWER
 

Nun bleibt mir wohl nichts anderes übrig, als mich mit 1 GB Speicher zufriedenzugeben. Toll

Die Herleitung der Bewegungsgleichungen ist dank zwei Semestern theoretischer Physik und Lagrange II nicht schwer, wird aber auch bei Eric Weisstein’s World Of Physics sehr schön beschrieben. 

Die dort hergeleiteten Gleichungen sind

mit   als Gesamtmasse.

Bleibt noch das Problem sie zu lösen. Analytisch ist das aber ohne Näherung nicht möglich. (Schon das einfache Fadenpendel läßt sich analytisch nur für kleine Winkel exakt lösen!)

Also numerisch.

Angefangen mit Python und dem Rechenpaket SciPy habe ich also ein Einfach- und ein Doppelpendel nebeneinander aufgehängt. (Für die Grafkausgabe OpenGL und Pyglet)

Das gekoppelte Differentialgleichungssystem 2. Ordnung muß man hierbei zur numerischen Lösung in ein Differentialgleichungssystem 1. Ordnung umformen, damit die Integrationsroutinen aus SciPy anwendbar sind. Aber das ist zum Glück immer möglich.

Weil es aber langweilig ist, eine fertige Funktion zu nutzen, habe ich auch diese Routinen noch umgesetzt. Genauer gesagt drei verschiedene: das Euler-Verfahren, das klassische Runge-Kutta-Verfahren mit fester Schrittweite und das Runge-Kutta-Verfahren nach Dormand und Prince mit einer sich anpassenden Schrittweite, wie es in Numerical Recipes beschrieben ist.

Lange Rede, kurzer Sinn. Den Python-Code gibt’s hier: klick. Ausführen mit „python -O simulation.py“.

Zur Ausführung wird, wie gesagt, weiterhin das Modul Pyglet benötigt. In ode.py findet sich die Implementation der ODE-Integrationsroutinen. Um die Pendelparameter zu ändern, liefere ich eine einfaches und schnell zusammengeschustertes Widget-Toolkit mit, das das Unterfenster erzeugt.

Da ich aber auch mal wieder was mit Java machen wollte, habe ich das Doppelpendel noch mit Java, NetBeans und JOGL (OpenGL-Binding für Java) umgesetzt. „umgesetzt“ heißt hierbei, daß ich den Code nahezu 1:1 von meinem ursprünglichen Python-Code übersetzt habe. Die Java-Simulation läuft etwas schneller und dank Java Web Start kann ich hier auch einen Link bieten, um sich das ganze sofort anzuschauen.

Den Quelltext gibt’s natürlich auch.

Eigentlich schade drum

Was ein Häkchen werden will, muß sich beizeiten krümmen.

Wie’s funktioniert

• Das Opfer in möglichst hoher Qualität und Auflösung einscannen. Mehr als 600 dpi sind aber wohl nicht nötig. Das Bild sollte in Gimp eine eigene Ebene („Original“) bekommen.
• Die Original-Ebene duplizieren („Reparatur“). Mit dem „Heilen“-Werkzeug und den richtigen Pinseln lassen sich kleinere Bildstörungen kaschieren. Das „Klonen“-Werkzeug hilft, größere Unebenheiten zu rekonstruieren.
• Wenn alle Störungen beseitigt sind, lohnt es sich, verschiedene Filter auf das Bild anzuwenden
  • Filter → Verbessern → Flecken entfernen: Entfernt Staub und kleinere Kratzer.
• Filter → Verbessern → Unscharf maskieren: Hilft beim Nachschärfen.
• An den Farben drehen: eine Tonwertkorrektur in Farben → Werte oder die Bearbeitung der Farbkurven in Farben → Kurven wirken meist Wunder.

• Zuletzt evtl. noch einen Sepia-Effekt hinzufügen: Farben → Einfärben wählen und etwas mit den Parametern spielen. Etwa Farbton: 30, Sättigung: 40, Helligkeit: 20.

Hier ein Beispiel:

Hier ein paar Links zum Einstieg:

• Unter den meisten Linux-Distributionen ist es meist schon standardmäßig installiert. Wenn nicht, dann hilft der Paketmanager weiter. Release Candiates der Version 2.4 gibt es z.B. als Ubuntu-Paket hier (oder im Repository von Gutsy Gibbon, das im Oktober erscheinen wird).
• Auf dem Mac ist es etwas komplizierter. Für Leute mit Intel-Mac gibt es hier schon mal den Release Candidate 3 zum Download. Ein Universal Binary soll folgen, wenn Gimp 2.4 „stabil“ wird. Wer etwas mehr Elan hat, nimmt sich MacPorts und installiert sich einen ‚ordentlichen‘ Paketmanager unter Mac OS X. Stets frische Software, mit dem kleinen Nachteil der langen Wartezeit auf die Installation; alles wird aus den Quelltexten frisch gebacken. Ausführliche Anleitungen hierzu finden sich bei Nasendackel unter der Rubrik Gimp. Der bastelt nur grade seine Website um.

• Unter Windows gibt es Pakete bei der Gimp-Windows-Seite. Version 2.4 hier.

Hier noch ein paar Seiten für gute Tutorials:

• gimp-tutorials.net
• gimpusers.de
• Kurze Tips bei Gimps
• Bei der Gimp-User-Group

• Bei Pixel2life

Hilfe bei Problemen gibt’s beim Gimp-Forum.

Nachtrag: Wer ein gutes Tutorial zum Webdesign mit Gimp sucht, der schaut sich am besten das Tutorial „SimplyBlue web layout“ bei TechnoMono an: Teil 1 und Teil 2. Die Idee mit den Streifen, dem Glanz und der Reflektion im Seitenkopf meiner Website hab ich von dort.