Фрактальная графика

Фрактал – это объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур.

Фрактальными свойствами обладают многие природные объекты, такие как снежинка, кристаллы, растения.

Таким образом можно получить объекты любого уровня сложности по простому алгоритму, и вся информация, необходимая для восприятия?? этого рисунка будет занимать 10-ки байт.

Сейчас исследование фракталов развивается по 2-м направлениям:

1. Фрактал – наилучшее направление живой природы

2. Фрактал как способ сжатия информации

Фрактальная геометрия появилась в конце 70-х годов.

Слово фрактал образовано от латинского fractus – состоящий из фрагментов. Термин фрактал предложил Бенуа Мандельброт. По его определению фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому.

В 1977г. Мандельброт издал книгу «Фрактальная геометрия в природе». Это и считается началом фрактальной графики и геометрии. В любом фрактале найдется такая часть, которая содержит информацию о всем фрактале.

Построение геометрического фрактала

Фракталы в 2-хмерном случае получают с помощью некоторой ломанной. В 3-хмерном случае некоторой поверхностью, называемой генератором.

За один шаг алгоритма каждый из отрезков, составляющих ломанную, заменяется на ломанную- генератор в соответствующем масштабе. В результате такой замены получается следующее поколение элементов.

Для снежинки Кох в 1-ом поколении каждый отрезок заменяется на 4 звена каждое по 1/3 отрезка.

Для получения следующего поколения каждое звено нового элемента заменяется на уменьшенный образующий элемент, так называемый ломанной-генератор.

Кривая n-го поколения при любом конечном n называется предфракталом. При n → ∞ получится фрактал.

Построение графического фрактала

Выбирается точка на комплексной плоскости.

Действуем на нее отображением х → х² + с, в результате чего точка перемещается на плоскость. На полученную точку повторно действуем отображением.

Если в результате точка убегает на бесконечность, красим ее в один цвет, если прыгает вокруг исходного положения, то красим ее в черный цвет. Эти действия повторяем для всех точек плоскости. Таким образом получаем 2-хцветный фрактал – он называется множеством Жулиа. Форма множества Жулиа меняется в зависимости от коэффициента с.

Многоцветный фрактал получают таким образом. Точки не убегающие на бесконечность красят в один цвет, убегающие за одну итерацию – во второй цвет и т.д.