4.2 Funktionsweise

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4.2 Funktionsweise

An dieser Stelle wird das konzipierte animated zooming Skalierungsmodell im Detail vorgestellt. Dazu wird zunächst der gesamte Zoomprozess bei Nutzung des Zoomsliders erläutert und anschließend die Besonderheiten des ZoomOut-Vorgangs beschrieben.
Es seien Z_n die momentan aktuelle Zoomstufe der Hauptkarte, Z_max die maximale Zoom(In)stufe und Z_min = 0 die minimale Zoom(Out)stufe für die gelten:
Z ∈ N und Z_min ≤ Z_n ≤ Z_max

Die folgenden Schritte beschreiben das entwickelte Skalierungsmodell und das genaue Vorgehen, solange der Benutzer den Zoomslider bedient. Ein Zustandsdiagramm (Abb. 4.2) und ein Aktivitätsdiagramm (Abb. 4.2) veranschaulichen dieses Modell. Dabei beziehen sich die Zahlen in den Aktionszuständen des Aktivitätsdiagramms auf diese einzelnen Schritte:

1. Der Nutzer drückt mit der linken Maustaste auf den Zoomslider und hält diese Taste bis auf weiteres gedrückt. Sobald der Nutzer die Taste wieder loslässt, wird der Prozess an dieser Stelle gestoppt und mit Schritt 8 abgeschlossen.
2. Die aktuelle Zoomstufe Z_n wird bestimmt.
3. Alle Kacheln k innerhalb der Zoomstufe Z_n, die ganz oder teilweise im sichtbaren Bereich liegen, und alle bereits vorgeladenen Kacheln, die an diesen Bereich angrenzen, werden bestimmt.
4. Der Nutzer entscheidet sich für eine Zoomrichtung (ZoomIn oder ZoomOut).
5. Nun wird geprüft, ob die Entscheidung von (4) mit der aktuellen Zoomstufe Z_i (beim 1. Durchgang ist Z_i = Z_n) vereinbar ist; d. h. wenn Z_i = Z_min bzw. Z_i = Z_max gilt, ist kein ZoomOut bzw. ZoomIn möglich. In diesem Fall muss der Nutzer sich erneut für eine Zoomrichtung entscheiden (Schritt 4). Im anderen Fall geht es mit (6) weiter.
6. Parallel zur Bewegung des Zoomsliders in die unter (4) ausgewählte Richtung wird nun der entsprechende Zoom-Skaliervorgang durchgeführt:
   • a) Die neue Zoomsliderposition P_i wird bestimmt.
   • b) Daraus wird die neue Zoomstufe Z_i = Z(P_i) berechnet.
   • c) Die neue (skalierte) Kachelgröße K(Z_i) der aktuellen Zoomstufe Z_i wird auf Basis von Z_n berechnet. Als Regeln gelten:  
     K(Z_i) = 2^{Z_i - Z_n} * K(Z_n) für Z_n < Z_i
     K(Z_i) = K(Z_n) für Z_n = Z_i
     K(Z_i) = 1 / (2^{(Z_n - Z_i)} * K(Z_n)) für Z_n > Z_i
     Ausgehend von der Zoomstufe Z_n wird mit jeder neuen Zoomstufe Z_i die gegebene Kachelgröße K(Z_n) verdoppelt (für Z_n<Z_i; vgl. Gleichung 4.1) bzw. halbiert (für Z_n>Z_i; vgl. Gleichung 4.3), um die neue Kachelgröße K(Z_i) der aktuellen Zoomstufe Z_i zu erhalten. Bei Zoomstufengleichheit (Z_n=Z_i) sind die Kachelgrößen gleich groß (vgl. Gleichung 4.2). Anmerkung: Die einzelnen Zoomstufen dienen lediglich als definierte Zwischenwerte. Der Skaliervorgang selbst verläuft komplett stufenlos.
   • d) Alle momentan geladenen (sichtbaren und nicht sichtbaren) Kacheln werden beim ZoomIn- bzw. ZoomOut-Vorgang auf die errechnete Kachelgröße K(Z_i) skaliert (genauer: vergrößert bzw. verkleinert).
   • e) Nur für ZoomOut: Sobald alle unter (3) bestimmten Kacheln k soweit verkleinert werden, dass sie alle in den sichtbaren Bereich treten, müssen weitere Kacheln im Hintergrund nachgeladen werden, um einen weißen Rahmen beim ZoomOut zu vermeiden. Eine detaillierte Erläuterung, wie mit diesem Tilepreloading beim ZoomOut-Vorgang umgegangen wird, gibt der nachfolgende Abschnitt »Besonderheiten beim ZoomOut«.
7. Solange die linke Maustaste gedrückt wird (siehe Schritt 1), kann der Nutzer sich jederzeit für eine andere Zoomrichtung entscheiden und springt damit wieder zu (4). Lässt der Nutzer die Maustaste los, wird der Zoomvorgang mit (8) beendet.
8. Der sichtbare Bereich wird in der aktuellen Zoomstufe Z_i mit allen dafür benötigten Kacheln in der Standardkachelgröße K(Z_n) neu gezeichnet. Zusätzlich werden (nach Prinzip des Tiling-Verfahrens; vgl. Abschnitt 2.3.5) alle angrenzenden, nicht sichtbaren Kacheln in der gleichen Größe vorgeladen. Der Zoomprozess ist damit beendet.

Besonderheiten beim ZoomOut

Nachfolgend werden zwei Lösungen vorgestellt, wie im Schritt 6e des ZoomOut-Prozesses mit dem Vorladen der Kacheln umgegangen werden kann. Wichtigstes Ziel dabei ist, dem Benutzer ein möglichst schnelles, verzögerungsfreies Nachladen der Kacheln zu gewährleisten und damit einen weißen Rahmen um die kleiner werdende Karte zu vermeiden. Die zwei unterschiedlichen Lösungsansätze versuchen, dieses Ziel umzusetzen:

• A) Sobald eine der vorher nicht sichtbaren Kacheln von k in den sichtbaren Bereich eintritt, werden alle nun nicht sichtbaren Kacheln neu bestimmt. Dabei werden die noch unbekannten Kacheln im Hintergrund in der Zoomstufe Z_n vorgeladen. Sie werden als neue, nicht sichtbare Kacheln in dem DOM-Baum vorgehalten. Darüber hinaus passen sich alle nachgeladenen Kacheln sofort dem momentanen Skalierungsstand an, d. h. sie werden ebenfalls synchron zu den restlichen Kacheln auf die berechnete Kachelgröße K(Z_i) skaliert. Nachteil dieser Lösung ist, dass mit stetigem Herauszoomen immer mehr Kacheln nachgeladen und zusammen mit den bisherigen Kacheln skaliert werden müssen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Performance bei zunehmender Kachelanzahl dadurch stark beeinträchtigt wird.
• B) Die Besonderheit der zweiten Lösungsvariante ist eine neu definierte »ZoomOut-Kachel«. Zusätzlich zu den unter Schritt 3 bestimmten Kacheln k wird einmalig beim Initialisieren der Anwendung eine weitere Kachel k_* vorgeladen, um den ZoomOut-Prozess durchzuführen. k_* bildet die geografische Ausdehnung der Gesamtkarte auf einer Kachel ab. Die vordefinierte Kachelpixelgröße K_* von k_* sei um den Faktor x größer als die vordefinierte Kachelgröße K_k aller Kacheln k: K_* = x * K_k, wobei x ≥ 1 und x ∈ R ist. Ein geeigneter Wert für x ist abhängig von der Gesamtkartengröße sowie der Anzahl der möglichen Zoomstufen und wird in der Realisierung (vgl. Abschnitt 5.2.3) ermittelt. Das Zentrum der Gesamtkarte sei die geometrische Mitte von k_*. Ziel dieses Lösungsansatzes ist es, das aufwändige Nachladen der Kacheln aus Lösung (A) beim On-the-fly-Herauszoomen zu reduzieren. Statt dessen wird k_* als eine Art Basiskachel genommen, mit der sich der Großteil der Skalierungsvorgänge durchführen lässt. Dadurch müssen nicht, wie in Lösung A, zahlreiche zum »Abdecken« des weißen Rands benötigte Kacheln nachgeladen und skaliert werden. Zumal die hohe Detailstufe dieser Kacheln für eine ZoomOut-Skalierung (Verkleinern) gar nicht benötigt wird. Nachteilig wird sich die starke »Verpixelung« von k_* bei hinreichend weiter Vergrößerung auswirken. Abhängig vom Zoomstufenintervall kann dies dazu führen, dass Kartenausschnitte im hohen Skalierungsprozess nicht mehr identifiziert werden können.

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