[PYTHON] J'ai essayé de visualiser les données de course du jeu de course (Assetto Corsa) avec Plotly

introduction

J'aimais les jeux de course et jouais à Gran Turismo 5/6, mais après avoir déménagé à Assetto Corsa, j'ai réalisé que je ne courais pas très bien. Plus précisément, la situation est que le véhicule AI (Force = 100%) est séparé de près de 4 secondes par tour (lors de l'utilisation du circuit de Catalunya / TOYOTA GT86, manette de jeu). En GT6, j'ai obtenu tout l'or avec une assistance OFF autre que ABS = 1 / TCS = 1, donc je pensais que je n'étais pas si mal ...

Afin d'analyser pourquoi il y a une telle différence, j'ai également étudié l'outil de visualisation, acquis les données de fonctionnement de mon jeu et de mon jeu AI avec Python, et je les ai visualisés avec Plotly.

À propos, il existe un outil appelé Motec i2 Pro pour l'acquisition et la visualisation de données. Cette fois, j'étudie également des outils de visualisation, donc je n'utiliserai pas Motec.

L'acquisition des données

Assetto Corsa dispose d'un mécanisme appelé «application en jeu» qui permet aux utilisateurs de développer indépendamment des applications qui affichent des données de conduite sur l'écran de jeu en utilisant le langage Python. Des API d'acquisition de données de conduite et des API à afficher à l'écran sont préparées.

• Informations de référence --Tutoriel: Premiers pas avec le développement d'applications Assetto Corsa
• Documentation API: Documentation Assetto Corsa Python * Connexion requise

Sur la base de ces informations de référence, j'ai réalisé un programme pour acquérir les informations suivantes.

--Nombre de tours

• Temps écoulé (secondes) du tour actuel --Distance du point de départ (point de départ = 0 au point objectif = 1,0)
• Vitesse du véhicule (km / h)
• Ouverture de l'accélérateur (0.0-1.0) -Ouverture de frein (0.0-1.0)
• équipement
• Vitesse du moteur (rpm: tours par minute)
• Angle de rotation de l'escalier (poignée) (degré)
• Position actuelle du véhicule (coordonnées 3D)

ACTelemetry.py

ACTelemetry.py

class ACTelemetry:

(Abréviation)

    def logging(self):
        if self.outputFile == None:
            return
        
        lapCount = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.LapCount) + 1
        lapTime = ac.getCarState( self.carId, acsys.CS.LapTime)
        speed = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.SpeedKMH)
        throttle = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.Gas)
        brake = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.Brake)
        gear = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.Gear)
        rpm = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.RPM)
        distance = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.NormalizedSplinePosition)
        steer = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.Steer)
        (x, y, z) = ac.getCarState(self.carId, acsys.CS.WorldPosition)
        
        self.outputFile.write('{}\t{:.3f}\t{:.4f}\t{:.2f}\t{:.3f}\t{:.3f}\t{}\t{:.0f}\t{:.1f}\t{:.2f}\t{:.2f}\t{:.2f}\n'.format(\
        lapCount, lapTime/1000, distance, speed, throttle, brake, 
        gear, rpm, steer, x, y, z))
        
(Abréviation)

def acUpdate(deltaT):
    global telemetryInstance
    telemetryInstance.logging()

Je n'entrerai pas dans les détails du code, mais le mécanisme d'application du jeu exécute ʻacUpdate (deltaT) chaque fois qu'un graphique est mis à jour (60 fois par seconde dans mon environnement). L'acquisition des données et la sortie des fichiers sont effectuées dans ʻACTelemetry.logging () appelé depuis ʻacUpdate (deltaT)`.

Pour activer cette application en jeu, procédez comme suit:

1. Placez ACTelemetry.py sous "(dossier d'installation Steam) \ steamapps \ common \ asserttocorsa \ apps \ python \ AC Telemetry"
2. Cochez "ACTelemetry" dans "Options" ⇒ "General" ⇒ "UI Models" dans le jeu
3. Déplacez la souris vers le bord droit de l'écran pendant le jeu (même pendant la relecture) et sélectionnez "ACT télémétrie" dans les applications affichées.

L'interface utilisateur suivante sera affichée. Cliquez sur le bouton "Suivant" pour sélectionner le véhicule pour lequel les données seront acquises, et cliquez sur le bouton "Démarrer" pour démarrer l'acquisition du journal.

En conséquence, les données suivantes peuvent être obtenues. J'aimerais obtenir et comparer ces données pour mon jeu et celui de l'IA.

logger_20190817_1257.log

Course : ks_barcelona
Layout : layout_gp
Car Id : 0
Driver : abe.masanori
Driver : ks_toyota_gt86

lapCount	lapTime	distance	speed	throttle	brake	gear	RPM	steer	x	y	z
1	151.829	0.9399	115.7	1.00	0.00	4	6425	33	490.4	-14.6	-436.3
1	151.846	0.9400	115.8	1.00	0.00	4	6425	33	490.5	-14.6	-435.7
1	151.862	0.9401	115.8	1.00	0.00	4	6421	33	490.5	-14.7	-435.2
1	151.879	0.9402	116.0	1.00	0.00	4	6425	33	490.6	-14.7	-434.7

Mise en forme des données avant la visualisation

Cette fois, j'aimerais visualiser les données en utilisant la bibliothèque Javascript de Plotly. Le fichier délimité par des tabulations ci-dessus avec en-tête peut être traité tel quel, mais c'est un peu gênant, alors ajoutez à l'avance le traitement et la mise en forme suivants.

--Supprimer l'en-tête (5 premières lignes d'informations et lignes d'article) --Supprimer les lignes de données autres que le tour concerné --Supprimer les 5 premières lignes et les 5 dernières lignes des données du tour correspondant (pour supprimer les données étranges qui se produisent avant et après le départ / objectif)

• Conversion de format de tabulation délimitée en tableau Javascript

Le fichier ressemblera à celui ci-dessous.

my_data_before.js

my_data = [
    [2, 0.125, 0.0017, 155.96, 1.000, 0.000, 5, 6672, 0.0, 365.52, -18.43, -187.32],
    [2, 0.142, 0.0019, 155.96, 1.000, 0.000, 5, 6672, 0.0, 365.13, -18.43, -186.72],
    [2, 0.158, 0.0020, 156.11, 1.000, 0.000, 5, 6674, 0.0, 364.73, -18.43, -186.11],
    [2, 0.175, 0.0022, 156.11, 1.000, 0.000, 5, 6676, 0.0, 364.34, -18.44, -185.51],
    (Ce qui suit est omis)

Visualisation des données acquises

Je voudrais faire la visualisation suivante en utilisant Plotly. Vous pouvez en fait le déplacer depuis (here. Il est un peu lourd, mais le GIF animé est [ici](https: // abe-masanori. github.io/AC_analysis/data_viz/ui.gif))

• Pour la vitesse, l'ouverture de l'accélérateur / frein, la vitesse, la vitesse du moteur et l'angle de braquage, affichez vos propres données et celles de l'IA (CPU) sur le côté gauche du graphique linéaire avec la distance depuis le début comme axe horizontal. --Affichez la position de course sur votre parcours sur le côté droit. --Si vous spécifiez la plage de l'axe horizontal (Zoom) dans le graphique de vitesse, d'autres graphiques la suivront.

Normalement, ce type de données affiche l'axe horizontal = temps et l'axe vertical = métriques, mais si vous faites cela cette fois, il sera difficile de comparer vos propres données avec les données AI (CPU), donc l'axe horizontal commencera au début. Utilisez les valeurs numériques (0,0: début à 1,0: objectif) qui représentent la distance de.

Création de fichier HTML

Commencez par créer un fichier HTML de base.

--Charger la bibliothèque de Plotly.

• Puisque le graphique sera inséré dans l'élément div avec Plotly, ajoutez ʻid au div` dans l'affichage du graphique.

viz_before.html

viz_before.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>moi même(Avant amélioration)Et comparaison de données AI</title>
        <script src='https://cdn.plot.ly/plotly-latest.min.js'></script>
        <style>
            html,
            body {
                margin: 0;
                padding: 0;
                height: 100%;
                display: flex;
            }
            </style>
    </head>
    <body>
        <div>
            <div id="div-speed"></div>
            <div id="div-throttle"></div>
            <div id="div-brake"></div>
            <div id="div-gear"></div>
            <div id="div-rpm"></div>
            <div id="div-steer"></div>

        </div>
        <div id="div-position"></div>
    </body>
    <script src="data/my_data_before.js"></script>
    <script src="data/cpu_data.js"></script>
    <script src="my_viz.js"></script>
</html>

Création de graphiques de vitesse, etc.

Étant donné que les graphiques pour la vitesse, l'ouverture de l'accélérateur / frein, le rapport, la vitesse du moteur et l'angle de braquage sont presque les mêmes, un graphique linéaire est transmis avec vos propres données, les données AI (CPU), la position de création du graphique et le titre de l'axe vertical comme arguments. Créez une fonction qui crée.

my_viz.js

my_viz.js

function plot_speed(my_x, my_y, cpu_x, cpu_y, divId, title_y){
    var data_me = {
        x: my_x,
        y: my_y,
        mode: 'lines',
        name: 'me'
    };

    var data_cpu = {
        x: cpu_x,
        y: cpu_y,
        mode: 'lines',
        name: 'cpu'
    };

    var layout = {
        autosize: false,
        yaxis: {title: title_y},
        width: 600,
        height: 250,
        margin: {l: 70, r: 70, b: 25, t: 25}
    };

    Plotly.newPlot(divId, [data_me, data_cpu], layout);
}

my_data_distance = Array.from(my_data, x => x[2]);
cpu_data_distance = Array.from(cpu_data, x => x[2]);

my_data_speed = Array.from(my_data, x => x[3]);
cpu_data_speed = Array.from(cpu_data, x => x[3]);
plot_speed(
    my_data_distance, my_data_speed, cpu_data_distance, cpu_data_speed, 
    'div-speed', 'la vitesse(km/h)'
);
(Ce qui suit est omis)

C'est un peu ennuyeux de ne pas pouvoir passer le tableau bidimensionnel tel quel.

Création d'un graphique de données de position

Cela crée également une fonction de création de graphique.

• Afin de réduire la distance par la suite, passez les limites inférieure et supérieure de la distance des données à afficher comme arguments, et affinez les données en fonction de ces informations. --Ce graphique sera recréé en échangeant des données, utilisez donc la fonction Plotly.react () au lieu de la fonction Plotly.newPlot () (de newPlot () selon la référence Plotly. Il semble que react () soit "beaucoup plus efficace", mais je ne suis pas surpris que seul react () soit utilisé ...)
• En ce qui concerne les données de position, la valeur nord-sud (z) est le sud du côté plus et le nord du côté moins, donc la spécification de range: [600, -600] est spécifiée et le haut et le bas sont inversés. ʻAutorange: 'inversé'` peut également être inversé, mais lors de la réduction des données, la plage de l'axe change et le rapport hauteur / largeur change, donc une valeur fixe est spécifiée.
• Lors de la réduction des données, définissez le diagramme du cours comme image d'arrière-plan du graphique afin qu'il soit facile de comprendre s'il correspond à la partie degré du cours.

my_viz.js

function plot_position(min_distance, max_distance) {
    my_x = Array.from(my_data.filter(v => (min_distance < v[2]) && (v[2] < max_distance)), x => x[9]);
    my_z = Array.from(my_data.filter(v => (min_distance < v[2]) && (v[2] < max_distance)), x => x[11]);

    my_pos = {
        x: my_x,
        y: my_z,
        mode: 'scatter',
        mode: 'line',
    };

    var layout = {
        xaxis: {autorange: false, range: [-600, 600]},
        yaxis: {autorange: false, range: [600, -600]},
        autosize: false,
        width: 300,
        height: 300,
        margin: {l: 50, r: 50, b: 50, t: 50, pad: 10},
        showlegend: false,
        images: [{
            source: 'pos_base.png',
            xref: 'x',
            yref: 'y',
            x: 500,
            y: 600,
            xanchor: 'right',
            yanchor: 'bottom',
            sizex: 1000,
            sizey: 1200,
            sizing: 'stretch',
            opacity: 0.4,
            layer: 'below'
        }]
    };

    Plotly.react('div-position', [my_pos], layout);
}

Coopération entre graphiques

Si vous sélectionnez une plage sur l'axe horizontal (Zoom) dans le graphique de vitesse, l'événement sera déclenché et le résultat sera reflété dans d'autres graphiques.

--Dans Plotly, le contenu de l'événement Zoom qui se produit lorsque vous sélectionnez une plage en faisant glisser et en déposant la souris est différent du contenu de l'événement Zoom qui se produit lorsque vous annulez le Zoom en double-cliquant sur le graphique, donc traiter avec ʻif..else ..` Diviser.

• Étant donné que l'ouverture de l'accélérateur / frein, le rapport, le régime moteur et l'angle de braquage ne modifient que la plage de l'axe horizontal, modifiez la disposition du graphique avec Plotly.relayout (). --Pour le graphe de position, il est nécessaire d'affiner les données d'affichage, donc recréez le graphe (exécutez la fonction plot_position () créée ci-dessus).

my_viz.js

document.querySelector('#div-speed').on(
    'plotly_relayout',
    function(eventdata) {
        if(eventdata['xaxis.autorange']) {
            x_start = 0.0;
            x_end = 1.0;
            option = {'xaxis.autorange': true};
        } else {
            x_start = eventdata['xaxis.range[0]'];
            x_end = eventdata['xaxis.range[1]'];
            option = {'xaxis.range': [x_start, x_end]}
        }

        Plotly.relayout('div-throttle', option);
        Plotly.relayout('div-brake', option);
        Plotly.relayout('div-gear', option);
        Plotly.relayout('div-rpm', option);
        Plotly.relayout('div-steer', option);

        plot_position(x_start, x_end);
    }
);

Confirmation des résultats de visualisation

Vous pouvez maintenant analyser avec le flux suivant.

1. Regardez le graphique de vitesse et voyez où vous êtes plus lent que AI (CPU).
2. Effectuez un zoom sur la pièce identifiée comme lente.
3. Vérifiez les autres paramètres pour identifier la cause de la lenteur.

(Double-cliquez sur le graphique de vitesse pour annuler le zoom)

Eh bien, je n'avais pas besoin d'aller aussi loin pour voir pourquoi c'était lent, c'était juste que l'angle de braquage était trop grand. C'est simple une fois que la cause est connue, mais GT5 / 6 a une limite supérieure sur l'angle de braquage (il semble changer dynamiquement), il semble donc que la situation n'était pas si mauvaise.

En jouant avec la conscience que la cause était trop de pilotage, j'ai pu réduire la différence avec l'IA (CPU) de 4 secondes à 1 seconde ou moins. Cependant, lorsque je vérifie à nouveau les données, il semble que la direction est encore trop brusque et que le virage est raide, donc je dois encore m'améliorer.

[Comparaison des données entre moi-même (après amélioration) et AI](http: // localhost: 8000 / viz_after.html)

Impression compliquée

Cette fois, en visualisant les données, j'ai essayé les outils suivants autres que Plotly, alors donnez-moi une petite impression.

• Tableau、Qlik Sense ――Il n'y a que des produits commerciaux et de nombreuses fonctions, vous pouvez donc créer rapidement les graphiques et les tableaux de bord que vous souhaitez créer.
• Grafana «Je ne savais pas comment créer un graphique dont l'axe horizontal n'est pas le temps. (Je pense que je peux le faire)
• Metabase、Superset、Redash ――Il est très très facile de créer un graphique à partir des données sur DB. ――Quand il s'agit de réduire le tableau de bord et de lier plusieurs graphiques, ce n'est pas impossible, mais cela a tendance à être une interface utilisateur assez difficile ou difficile à utiliser.
• picasso.js
• J'ai essayé de l'utiliser car c'est la bibliothèque de visualisation Javascript utilisée derrière Qlik Sense, mais la quantité de code a tendance à être importante et je ne comprends pas même si je lis le manuel.
• Plotly
• Comme les données ne peuvent pas être acquises à partir de la base de données, le codage est requis séparément.
• Vous pouvez créer des graphiques avec une petite quantité de code et les fonctions de zoom, d'exportation d'image et de survol sont activées par défaut. «C'est relativement facile si vous comprenez le mécanisme, bien que le codage soit nécessaire pour affiner et relier les données à travers plusieurs graphiques sur le tableau de bord.

En résumé, Plotly est très bon.