📜  计算机图形学分形

📅  最后修改于: 2021-01-13 09:41:37             🧑  作者: Mango


法国/美国数学家Benoit Mandelbrot博士发现了Fractals。分形这个词来源于拉丁词“ fractus” ,意思是“破碎”。

什么是分形?

分形是由计算机根据单个公式生成的非常复杂的图像。它们是使用迭代创建的。这意味着一遍又一遍以一个略有不同的值重复一个公式,同时考虑到前一次迭代的结果。

分形被用于许多领域,例如-

  • 天文学-用于分析星系,土星环等。

  • 生物学/化学-用于描绘细菌培养,化学反应,人体解剖学,分子,植物,

  • 其他-用于描绘云,海岸线和边界线,数据压缩,扩散,经济,分形艺术,分形音乐,风景,特殊效果等。

分形

分形的产生

分形可以通过反复重复相同的形状来生成,如下图所示。在图(a)中示出了等边三角形。在图(b)中,我们可以看到三角形被重复以形成一个星形。在图(c)中,我们可以看到图(b)中的星形形状一次又一次地重复以创建一个新形状。

我们可以进行无限次迭代以创建所需的形状。用编程术语来说,递归用于创建这样的形状。

分形的产生

几何分形

几何形分形处理的是自然界中具有非整数或分形维数的形状。为了以几何方式构造确定性(非随机)自相似分形,我们从给定的几何形状开始,称为引发器。然后,将启动器的子部分替换为称为generator的模式。

引发剂和发生器的分形

例如,如果使用上图所示的启动器和生成器,则可以通过重复它来构造良好的模式。在每个步骤中,将引发器中的每个直线段替换为四个等长的线段。比例因子为1/3,因此分形维数为D = ln 4 / ln 3≈1.2619。

另外,引发器中每个线段的长度在每个步骤上增加了4/3倍,因此,随着向曲线添加更多细节,分形曲线的长度趋于无穷大,如下图所示-

分形曲线