分形几何与分形艺术
分形与分形艺术
分形与分形艺术我们人类生活的世界是一个极其复杂的世界，例如，喧闹的都市生活、变幻莫测的股市变化、复杂的生命现象、蜿蜒曲折的海岸线、坑坑洼洼的地面等等，都表现了客观世界特别丰富的现象。
基于传统欧几里得几何学的各门自然科学总是把研究对象想象成一个个规则的形体，而我们生活的世界竟如此不规则和支离破碎，与欧几里得几何图形相比，拥有完全不同层次的复杂性。
分形几何则提供了一种描述这种不规则复杂现象中的秩序和结构的新方法。
一、分形几何与分形艺术什么是分形几何？通俗一点说就是研究无限复杂但具有一定意义下的自相似图形和结构的几何学。
什么是自相似呢？例如一棵苍天大树与它自身上的树枝及树枝上的枝杈，在形状上没什么大的区别，大树与树枝这种关系在几何形状上称之为自相似关系；我们再拿来一片树叶，仔细观察一下叶脉，它们也具备这种性质；动物也不例外，一头牛身体中的一个细胞中的基因记录着这头牛的全部生长信息；还有高山的表面，您无论怎样放大其局部，它都如此粗糙不平等等。
这些例子在我们的身边到处可见。
分形几何揭示了世界的本质，分形几何是真正描述大自然的几何学。
“分形” 一词译于英文Fractal，系分形几何的创始人曼德尔布罗特（B.B.Mandelbrot）于1975年由拉丁语Frangere一词创造而成，词本身具有“破碎”、“不规则”等含义。
Mandelbrot研究中最精彩的部分是1980年他发现的并以他的名字命名的集合，他发现整个宇宙以一种出人意料的方式构成自相似的结构（见图1）。
Mandelbrot 集合图形的边界处，具有无限复杂和精细的结构。
如果计算机的精度是不受限制的话，您可以无限地放大她的边界。
图2、图3 就是将图1中两个矩形框区域放大后的图形。
当你放大某个区域，它的结构就在变化，展现出新的结构元素。
这正如前面提到的“蜿蜒曲折的一段海岸线”，无论您怎样放大它的局部，它总是曲折而不光滑，即连续不可微。
微积分中抽象出来的光滑曲线在我们的生活中是不存在的。
几何里的艺术家——分形几何
几何里的艺术家——分形几何【摘要】分形几何是一门独特的数学领域，它以非整数维度的几何形状为研究对象。
本文将深入探讨分形几何的历史、基本概念和数学原理，以及在自然界中的展现和艺术中的运用。
分形几何不仅仅是一种数学理论，它还具有广泛的应用价值，在自然界的各个领域中都有着重要作用。
分形几何的未来发展也备受关注，展示着一种新颖的数学思维和艺术创意。
几何里的艺术家——分形几何，展现着独特的美学魅力，引领着无限的想象力和创造力，让我们一起探索分形几何的奥秘与魅力。
【关键词】分形几何、艺术家、几何、应用、历史、基本概念、数学原理、自然界、展现、艺术、运用、未来发展、魅力1. 引言1.1 什么是分形几何分形几何是一种研究自然和人造现象中形态结构的几何学领域，它研究的是那些不规则、复杂、自相似的图形或结构。
分形几何的研究对象不同于传统几何学中的简单几何图形，而是更接近自然界和人类创造的复杂形态。
分形几何通过数学建模和图形分析，试图揭示自然现象中隐藏的规律和结构。
在分形几何中，“分形”一词来源于拉丁文中的“fractus”，意为“破碎的”或“不规则的”。
分形几何的主要特点是自相似性和尺度不变性，即无论放大还是缩小，图形的结构都保持不变。
这种自相似性使得分形几何能够描述复杂的、非线性的系统，例如云彩、海岸线、树木等自然现象，以及数字信号处理、人工智能等人造结构。
通过分形几何的研究，人们可以更好地理解自然界中丰富多样的形态结构，探索规律和规律背后的美学。
分形几何的应用领域也越来越广泛，涵盖了物理学、生物学、经济学、艺术等多个领域。
在当今数字化时代，分形几何不仅是一门独具魅力的数学学科，更是连接自然、艺术和科学的桥梁。
1.2 分形几何的应用价值分形几何的应用价值非常广泛，涉及到许多领域，包括科学、工程、医学和艺术等。
在科学领域，分形几何被广泛应用于天文学、气象学、地质学和生物学等领域。
在天文学中，分形几何被用来研究星系和星云的形态，帮助科学家更好地理解宇宙的结构和演化过程。
什么是分形艺术？
什么是分形艺术？
作者：韩妙第
首先明确“什么是分形”的定义，先明确分形的定义然后再阐述什么是分形艺术？
什么是分形？其实很简单：局部就是整体的缩影，这些局部几何形状和整体几何形状之间的关系具有固定或相对函数影响下无限递归，或者变大，或着变小或者逆向递归。
所有的变化的几何形状具有相似性、重复性、无限性。
所以，分形说简单了就中国盒一样，一个套一个，不停地循环。
说得严谨点就是各组织之间都有自相似的特性，这就是递归性。
有正向递归和逆向递归二种主要形式。
分型艺术理论的阐述简而概之：利用艺术的手段创作出具有分形几何特征的艺术品的艺术创作行为即为分形艺术。
分形艺术的几何元素在视觉上具有相似性、重复性、无限性；
分形艺术在心理上能够引发人类的探索性、求知性以及无穷性的趣味；
分形艺术在玩具上表现为“万花筒”的特征；。
数学与艺术的奇妙结合用数学创作艺术作品
数学与艺术的奇妙结合用数学创作艺术作品数学与艺术的奇妙结合：用数学创作艺术作品数学和艺术似乎是两个看似截然不同的领域，前者涉及逻辑、推算和精确性，而后者则强调创造力、表达和审美。
然而，在一些令人惊叹的作品和项目中，我们可以发现数学和艺术的奇妙结合。
本文将探讨一些数学和艺术相互交织的例子，并介绍数学如何成为艺术创作的灵感源泉。
首先，让我们来看看平面图形和几何学在艺术中的应用。
几何学是数学的一个分支，研究点、线、面和体等数学对象之间的关系。
艺术家们利用几何学的原理来构造平面图形，并在设计中运用到对称性、比例和形状等元素，从而创造出令人赞叹的作品。
例如，荷兰画家埃舍尔（M.C. Escher）的作品以几何图案和错觉见长，通过精确的几何构造营造出令人难以置信的效果，深受观众的喜爱。
另一个数学与艺术结合的领域是分形艺术。
分形艺术是一种通过重复模式和自相似性来创作作品的方式。
分形艺术家使用数学的分形几何学原理，通过不断缩放和变化的过程，创造出令人惊叹的图像。
这种艺术形式常常被用来描绘大自然中的形态，如树叶的分支结构、山脉的轮廓等。
分形艺术既是数学的表达方式，也是对自然美的再现，使观众在审美的同时也对数学原理有了更深一层的理解。
除了几何学和分形艺术，数学在绘画、雕塑和音乐等艺术形式中也发挥着重要的作用。
在绘画中，艺术家们利用透视原理和色彩理论等数学原理来创造立体感和色彩的和谐。
在雕塑中，数学则帮助艺术家准确地计算出形状和比例，使作品达到更高的艺术境界。
在音乐中，数学可以帮助作曲家解决和弦、调性和节奏等问题，并塑造出动人心弦的音乐作品。
正是由于数学的参与，艺术作品得以呈现出独特的美学效果。
除了艺术作品本身，数学还可以激发艺术家的创造力，并成为他们的灵感源泉。
艺术家可以从数学的美学原理、规律和对称性中汲取灵感，并将其转化为独特的艺术形式。
数学的逻辑性和精确性能够为艺术家提供一种思考问题和解决问题的方法。
艺术创作需要的构思和设计过程中可以受到数学的指导，从而创造出令人惊艳的艺术作品。
分形 数学与艺术结合的明珠
分形数学与艺术结合的明珠大家注意到最近google 图标变成这个样子很多人不明白，这是什么意思，其实这是为了纪念法国数学家Gston Julia是，他发现了在数论中有名的julia序列，就是在这个google LOGO上面看到的数学公式。
通过这个数学公式可以在解析几何上实现很多不规则边的图形。
学名，也叫做分形。
我们在网上搜索了一些资料，为大家做一下分形这个图形学上的概念普及。
认识分形作为一门新兴学科，分形不但受到了科研人员的青睐，而且因为其广泛的应用价值，正受到各行各业人士的关注。
那么，在我们开始学习分形之前，首先应该明白的一件事情是：什么是分形？严格地而且正式地去定义分形是一件非常复杂而且困难的事情。
但是，有一些不太正规的定义却可以帮助我们理解分形的含义。
在这些定义中，最为流行的一个定义是：分形是一种具有自相似特性的现象、图象或者物理过程。
也就是说，在分形中，每一组成部分都在特征上和整体相似，只仅仅是变小了一些而已。
让我们来看下面的一个例子。
下图是一棵厥类植物，仔细观察，你会发现，它的每个枝杈都在外形上和整体相同，仅仅在尺寸上小了一些。
而枝杈的枝杈也和整体相同，只是变得更加小了。
那么，枝杈的枝杈的枝杈呢？自不必赘言。
如果你是个有心人，你一定会发现在自然界中，有许多景物和都在某种程度上存在这种自相似特性，即它们中的一个部分和它的整体或者其它部分都十分形似。
其实，远远不止这些。
从心脏的跳动、变幻莫测的天气到股票的起落等许多现象都具有分形特性。
这正是研究分形的意义所在。
例如，在道·琼斯指数中，某一个阶段的曲线图总和另外一个更长的阶段的曲线图极为相似。
上图中的风景图片又是说明分形的另一很好的例子。
这张美丽的图片是利用分形技术生成的。
在生成自然真实的景物中，分形具有独特的优势，因为分形可以很好地构建自然景物的模型。
除了自相似性以外，分行具有的另一个普遍特征是具有无限的细致性。
上面的动画所演示的是对Mandelbrot集的放大，只要选对位置进行放大，就会发现：无论放大多少倍，图象的复杂性依然丝毫不会减少。
分形艺术
股票交易收益实例分析表
6
分形赏析
7
英国海岸线有多长
英国的海岸线有多长？这个问题是没有答案的，它完全取决于观察 尺度的选取。显然，用人的脚步来测量，和让一只蚂蚁来测量，得 出的结果将有天壤之别，因为蚂蚁会爬过比人多得多的弯曲，从而 测量的结果将比人的结果大得多。假设有一种无限小的生物，那么 测量结果将是无穷大。不要忘了，在蚂蚁眼中，我们是比鲸还要大 的庞然大物。关于观察尺度，《格列佛游记》里面有精彩的描述。 当格列佛到了巨人国，他发现没有一个女人是漂亮的，因为在他小 小的眼睛里，女人每一个狰狞的毛孔他都看得清清楚楚。作为阅读 对象的文本可以比作英国的海岸线，说文本无定解，不是说文本什 么都不是，它是英国的海岸线，可是它究竟有多长，不同的读者有 不同的测量结果。可是以谁为准？蚂蚁的结果就不算数吗？
8
FFT
3
典型的分形
维尔斯特拉斯函数
康托尔三分集
Koch曲线
谢尔宾斯基地毯
皮亚诺曲线
曼德尔布罗特 4
分形的运用
分形艺术应用 （1）分形模拟自然现象
分形生长及其应用 （1）癌症增殖模型—艾登模型 （2）DLA模型 （3）渗流模型
5
分形的运用
分形图像压缩 分形在地震预报中的应用 分形在股票市场的运形
分形是一种具有自相似特性的现象、图象或者物理过程。 （最流行） 分形是其组成部分以某种方式与整体相似的形。（曼德 布罗特）
FFT
2
分形的诞生
曼德勃罗在美国《科学》杂志上发表论文 《英国的海岸线有多长》 （1967年） 法兰西学院 讲演报 （1973年） “病态”“数学怪物”命名——分形（Fractal） （ 1975年） 法文版《分形对象：形、机遇和维数》出版 （1975年） 英文版《分形：形、机遇和维数》出版 （1977年） 英文版《大自然的几何学》出版 （1982年）
分形艺术图片选(上)
分形艺术图片选（上）PPS 制作：MJF 2010.02.14背景音乐：莫札特《D 大调嬉游曲》分形几何的创始人B.B.曼德尔布罗特B.B.Mandelbrot，1924年出生,1936年迁居到巴黎，1945～1947年在高等多艺学校学习,1948年在帕萨迪讷获航空学硕士,1952年在巴黎大学获数学博士.在他1958年移住美国之前,是普林斯顿、日内瓦、巴黎的访问教授.曾是IBM公司的研究成员和会员,1984年任哈佛大学“数学实践讲座”教授。
1973年,他在法兰西学院讲课时,首次提出了分维和分形几何的设想.分形（Fractal）一词也是他创造出来的，其原意是具有不规则、支离破碎等意义。
1975年他出版了法文专著《分形对象：形、机遇与维数》，标志着分形理论正式诞生。
1982年又出版了他的另一历史著作《大自然的分析几何》。
分形几何学是一门以非规则几何形态为研究对象的几何学。
由于不规则现象在自然界是普遍存在的，因此分形几何又称为描述大自然的几何学。
分形几何建立以后，很快就引起了许多学科的关注，这是由于它不仅在理论上，而且在实用上都具有重要价值。
分形几何的浅例叶脉自然界提供了许多分形实例用数学方法对分形图形的放大区域进行着色处理，这些区域就变成一幅幅精美的艺术图案，这些艺术图案人们称之为“分形艺术”。
“分形艺术”以一种全新的艺术风格展示给人们，使人们认识到该艺术和传统艺术一样具有和谐、对称等特征的美学标准。
分形图形——任意一个细节均可以无限放大—只要你的计算机具有足够的计算精度。
艺术家在分形画面的不同区域涂上不同的色彩，展现在我们面前的，就是非常美丽的图片。
这就是在同一图形涂上了不同的色彩－“同图异彩”。
分形与艺术
分形几何与传统几何有什么区别？
⑴从整体上看，分形几何图形是处处不规则的。例 如，海岸线和山川形状，从远距离观察，其形状是极 不规则的。 ⑵在不同尺度上，图形的规则性又是相同的。上 述的海岸线和山川形状，从近距离观察，其局部形状 又和整体形态相似，它们从整体到局部，都是自相似 的。当然，也有一些分形几何图形，它们并不完全是 自相似的。其中一些是用来描述一般随即现象的，还 有一些是用来描述混沌和非线性系统的。
什么是分维？
在欧氏空间中，人们习惯把空间看成三维的，平面或球面看成二维，而把直线或曲线看成一维。 也可以梢加推广，认为点是零维的，还可以引入高维空间，但通常人们习惯于整数的维数。分形 理论把维数视为分数，这类维数是物理学家在研究混沌吸引子等理论时需要引入的重要概念。为 了定量地描述客观事物的“非规则”程度，1919年，数学家从测度的角度引入了维数概念，将 维数从整数扩大到分数，从而突破了一般拓扑集维数为整数的界限。 分维的概念我们可以从两方面建立起来：一方面，我们首先画一个线段、正方形和立方体，它 们的边长都是1。将它们的边长二等分，此时，原图的线度缩小为原来的1/2，而将原图等分为若 干个相似的图形。其线段、正方形、立方体分别被等分为2^1、2^2和2^3个相似的子图形，其中 的指数1、2、3，正好等于与图形相应的经验维数。一般说来，如果某图形是由把原图缩小为 1/a的相似的b个图形所组成，有： a^D=b, D=logb/loga的关系成立，则指数D称为相似性维数，D可以是整数，也可以是分 数。另一方面，当我们画一根直线，如果我们用0维的点来量它，其结果为无穷大，因为直线中 包含无穷多个点；如果我们用一块平面来量它，其结果是0，因为直线中不包含平面。那么，用 怎样的尺度来量它才会得到有限值哪？看来只有用与其同维数的小线段来量它才会得到有限值， 而这里直线的维数为1（大于0、小于2）。与此类似，如果我们画一个Koch曲线，其整体是一条 无限长的线折叠而成，显然，用小直线段量，其结果是无穷大，而用平面量，其结果是0（此曲 线中不包含平面），那么只有找一个与Koch曲线维数相同的尺子量它才会得到有限值，而这个 维数显然大于1、小于2，那么只能是小数（即分数）了，所以存在分维。其实，Koch曲线的维 数是1.2618……。
分形艺术，数学与艺术完美的结合
分形艺术，数学与艺术完美的结合让人惊叹美丽美丽的不真实这些虚幻的美丽，却被人们真实绘画出来这些图片来自于分形艺术（fractal art），是由IBM研究室的数学家曼德布洛特（Benoit.Mandelbrot，1924-2010）提出。
其维度并非整数的几何图形，而是在越来越细微的尺度上不断自我重复，是一项研究不规则性的科学。
分形诞生在以多种概念和方法相互冲击和融合为特征的当代。
分形混沌之旋风，横扫数学、理化、生物、大气、海洋以至社会学科，在音乐、美术间也产生了一定的影响。
分形所呈现的无穷玄机和美感引发人们去探索。
即使您不懂得分形艺术图片，分形艺术图片其中深奥的数学哲理，也会为之感动。
分形使人们觉悟到科学与艺术的融合，数学与艺术审美上的统一，使昨日枯燥的数学不再仅仅是抽象的哲理，而是具体的感受；不再仅仅是揭示一类存在，而是一种艺术创作，分形搭起了科学与艺术的桥梁。
分形把数学方程式的抽象转化为可见、易懂的艺术图画。
分形是神奇之术是现实与想象力的统一。
分形艺术作品体现出许多传统美学的标准，如平衡、和谐、对称等等，但更多的是超越这些标准的新的表现。
分形艺术内在的秩序，局部与整体的对称屏弃了欧几里德几何形式的对称给人带来呆板的感觉，其结构丰富饱满却不杂乱。
混乱中的秩序，统一中的丰富，形成的强烈视觉冲击力能带给人独特的审美快感。
分形艺术作品中酝涵着无穷的嵌套结构，这种结构的嵌套性给了画面极大的丰富性。
分形艺术具有传统艺术所不具备的一种对称：不同标度下的局部与整体的对称，阐释了“一沙一世界”的哲学美感。
欣赏者不能轻而易举的看出里面的所有内含。
“分形艺术”不同于普通的“电脑绘画”，普通的“电脑绘画”概念是用电脑为工具从事美术创作，创作者要有很深的美术功底，且作品的创作几乎完全依赖于作者的个人意愿。
“分形艺术”则是利用分形几何学原理，借助计算机强大的运算能力，将数学公式反复迭代运算，再结合作者的审美及艺术性的塑造，从而将抽象神秘的数学公式变成一幅幅精美绝伦的艺术画作。
校本课程 趣味数学5 分形几何
美国数学家B.Mandelbrot曾出这样一个 著名的问题：英格兰的海岸线到底有多 长？这个问题在数学上可以理解为：用 折线段拟合任意不规则的连续曲线是否 一定有效？这个问题的提出实际上是对 以欧氏几何为核心的传统几何的挑战。 实际上，数学家们很早就认识到，有的 曲线不能用欧式几何与微积分研究其长 度。但那时解决办法是讨论具备什么条 件的曲线有长度。而没有长度的曲线就 没有深入研究。此外，在湍流的研究。 自然画面的描述等方面，人们发现传统 几何依然是无能为力的。因此就产生一 种新的能够更好地描述自然图形的几何 学，就是分形几何。
曼德勃罗集逐步放大图
Sierpinski三角形
Sierpinski三角形也是比较典型的分形图形，具有严格的 自相似特性（但是在前面说述的Mandelbrot集合却并不 严格自相似）
谢尔宾斯基地毯
谢尔宾斯基地毯的构造与谢尔宾斯基三角形相似，区别 仅在于谢尔宾斯基地毯是以正方形而非等边三角形为基 础的。将一个实心正方形划分为的9个小正方形，去掉 中间的小正方形，再对余下的小正方形重复这一操作便 能得到谢尔宾斯基地毯。
第一步，给定一个初始图形——一条线段； 第二步，将这条线段中间的 1/3 处向外折起； 第三步，按照第二步的方法不断的把各段线段 中间的 1/3 处向外折起。这样无限的进行下去， 最终即可构造出Koch曲线。
Koch雪花（Koch星）
Cantor集
康托三分集 由重复删除直线段中间的三分之一开区间 而创造出来的。 康托集的被扣下去的部分是等比级数，其长度
这样，康托集的总长度为1-1=0。计 算表明康托集不包括任何非零的长度 。事实上，令人惊讶的是，它可能在 所有中间被扣掉的部分之和就等于它 的最初的长度。然而，仔细观察这个 过程却有很重要的东西被剩下，因为 重复地消除只是中间的1/3开集（这 个集合不包含它的端点）。从最初的 [0，1]线段中除去(1/3, 2/3)，而两个 端点1/3和 2/3被留下。随后的操作， 不移动这些端点，因为被移除的部分 总是在剩余部分的内部。所以康托集 是非空的，而事实上，它包括无限多 个点。
几何里的艺术家——分形几何
几何里的艺术家——分形几何1. 引言1.1 什么是分形几何分形几何是一种数学理论，包括了自相似性、不规则性和复杂性等特点，它能够描述自然界和人造物体中所存在的复杂形态。
分形几何可以将复杂的形状分解为简单的结构单元，从而更好地解释和描述复杂系统的特征。
分形几何的研究对象可以是自然界中的云雾、山脉、植物等，也可以是人类创造的艺术作品、城市景观等。
通过分形几何的研究，人们能够更深入地理解形态的形成规律和演化过程，为科学研究和艺术创作提供了新的视角。
分形几何的特点在于其不规则性和自相似性。
不规则性指的是形状的复杂度和不规则程度，而自相似性则是指在不同尺度上体现相似性。
分形几何的特点使得人们可以用简单的数学模型来描述复杂的自然现象，从而更好地理解事物的本质及其演变规律。
分形几何是一种独特的数学理论，它不仅在科学领域有着广泛的应用，还在艺术领域中扮演着重要的角色。
通过分形几何的研究和应用，人们能够更好地理解世界的复杂性和多样性，从而为人类的进步和发展提供新的思路和方向。
1.2 分形几何的应用分形几何在应用领域有着广泛的用途，其独特的性质和特点使其在科学、工程、医学等领域发挥着重要作用。
分形几何在图像压缩和图像处理中有着重要的应用。
通过分形图像压缩技术，可以大大减少图像传输和存储时所需的数据量，从而提高图像的传输速度和保存效率。
分形图像处理技术还可以用于图像的放大和缩小，不会出现传统方法中所产生的模糊和失真现象。
在地理信息系统中，分形几何可以用来模拟地形特征，以实现更加逼真的地形图像。
分形几何在地震预测、金融市场分析、气象预测等领域也有着广泛的应用。
分形几何的应用领域十分广泛，不断地为各个领域带来新的发展和突破。
1.3 分形几何在艺术中的作用分形几何在艺术中的作用主要体现在其能够呈现出独特而美丽的几何形状和图案。
分形几何的特点使得它能够生成各种复杂、丰富并且具有自相似性的图像。
这种自相似性使得分形几何产生的图案看起来既具有整体性又具有细节性，给人以视觉上的愉悦和惊叹。
分形几何学的基本概念与应用
分形几何学的基本概念与应用分形几何学是指一种可以描述自然界中各种复杂结构的数学理论。
它的出现不仅丰富了数学领域，而且在各个学科领域都有广泛的应用。
本文将介绍分形几何学的基本概念，并探讨其在科学、艺术和工程等领域中的应用。
第一部分：分形几何学的基本概念分形几何学是由波兰数学家Mandelbrot于1975年首次提出的。
它主要研究的是那些具有自相似性质的图形和空间结构。
分形的特点是无论放大多少倍，都能看到相似的图案。
为了更好地理解分形的概念，我们来看一个最经典的例子——科赫雪花曲线。
科赫雪花曲线是一条以等边三角形为起始形状，通过无限次迭代生成的曲线。
每次迭代过程中，在当前形状的每条边上绘制1/3长度的等边三角形，然后将中间一段边替换为相同长度的曲线，如此重复进行下去。
无论迭代多少次，科赫雪花曲线始终保持不变的自相似性质。
除了科赫雪花曲线，分形几何学还包括其他一些经典的分形图形，如曼德勃罗集合、朱利亚集合等。
这些分形图形都具有自相似和无穷细节的特点，可以通过数学公式和计算机算法进行生成和描述。
第二部分：分形几何学的应用2.1 科学领域分形几何学在科学领域有着广泛的应用，特别是在物理学、天文学和生物学等领域。
例如，在物理学中，分形几何学被用来研究复杂结构的性质和特征。
分形维度可以描述物质的空间分布和表面形态，帮助科学家理解和解释一些复杂现象，如分形状的树叶、云朵和山脉等。
2.2 艺术领域分形几何学为艺术家提供了一种新的创作思路和工具。
艺术家可以通过分形生成算法来创作出具有分形特征的图像和艺术品。
这些分形艺术作品通常具有丰富的细节、自相似的结构和迷人的美学效果。
分形艺术的应用不仅仅局限于绘画，还包括音乐、建筑和设计等领域。
2.3 工程领域分形几何学在工程领域有着重要的应用价值。
例如，在通信领域，通过分形天线的设计，可以提高天线的频带宽度和增益性能。
此外，分形几何学还可以应用于图像压缩和信号处理等领域，提高数据的传输效率和质量。
分形在摄影中的运用
分形在摄影中的运用分形在摄影中的运用摄影是一门艺术，它可以记录下人们生活中的点点滴滴，记录下自然中的美景，即使是平凡无奇的事物也可以被摄影师通过他们的镜头拍摄下来，成为一幅可以感人的作品。
现如今，科技的发展已经让摄影这门艺术更加的丰富多彩，其中，分形艺术就是一种近年来被广泛应用于摄影中的技术手段。
什么是分形艺术？分形艺术最早是由数学家曼德布洛（Benoit Mandelbrot）在20世纪70年代发明的。
它通过对图像进行几何结构重复，产生出自相似的规则几何图形，这些图形就被称为“分形”，而分形艺术就是将这些分形应用到艺术中，形成的一种独特的艺术风格。
分形在摄影中的应用随着数字摄影技术的不断发展，分形艺术被广泛应用于摄影中，不仅可以让照片更加独特，还可以让人感受到它所蕴含的美学价值。
通过分形艺术，我们可以轻松地制作出形态各异、层次分明的照片。
一、纹理与图案分形艺术可以创建出独特的纹理和图案，这些图案和纹理可以在照片中营造出奇特的效果，让照片更加饱满。
在拍摄自然风景时，可以尝试通过分形处理，营造出大自然中的复杂纹理，比如树皮的纹理、植物的纹路等等。
这些纹理和图案会让图像更丰富，更加具有立体感。
二、增强比色度和清晰度在分形处理过程中，可以调整曲线和颜色等参数，进一步增强照片的对比度和饱和度。
通过这样的处理，可以让颜色更加鲜艳、图像更加清晰，让观众在欣赏照片时感受到更加强烈的视觉冲击力和观感美感。
三、创造出立体感和景深感分形艺术不仅可以带来丰富的图案和纹理，还可以派生出更加复杂的分形结构，在拍摄建筑物和城市风景时，我们可以运用分形处理的技术，让建筑物更加鲜明有力，带来强烈的立体感，让观众感受到建筑物的实际高低与远近，进而使得照片的画面更加生动有力。
四、创造出梦幻效果通过增强颜色与视觉效果，分形艺术也可营造出一种梦幻的效果。
对于拍摄人像和静物等照片，我们可以尝试使用分形处理技术，让整个画面更像是一次梦幻的旅行，给人带来一种与众不同的视觉体验。
解析分形艺术之美
解析分形艺术之美分形是近年来在非线性科学中发展出来的一个概念，分形以自然美为中介，将数学创作手段引入美学领域，具有独特的审美特征。
它是一个全新的科技领域，它用一种新的“语言”来描述自然中的复杂形状，分形图形神奇美丽、变幻莫测、蕴含着科学之美。
分形艺术——大自然的美学艺术“分形”（fractal）的概念由数学家伯诺孔·曼得布罗特提出的，其原意具有不规则、支离破碎等意义。
根据非线性科学原理，通过计算机数值计算，生成某种同时具有审美情趣和科学内涵的图形、动画，并以某种方式向观众演示、播放、展览，这样的一门艺术叫做分形图形艺术。
分形图形指具有内部相似性特征的图形及其变化过程。
分形方法能够表现各种和谐，分形图形艺术的兴起有助于现代科学与现代艺术的完美结合，分形是最讲究图形的，而图形有助于形象思维，是表达事物的最好工具。
分形艺术的美学特征什么是艺术？艺术是审美的劳动，是人的精神的生活方式，有了人类就有了艺术，艺术的起源要比科学早得多。
分形几何是大自然的几何，是混沌的几何、是复杂的几何、分形从提出那天起，它就紧紧地与艺术联系在一起。
1.自相似性：别样的对称分形艺术的自相似性（self-similar）揭示了新的对称性，它不是传统意义的左右对称或上下对称，而是画面局部与整体的对称。
这种对称是由整体和局部图形的自相似性构成的。
当然，自然事物的形态（如云彩的边界、地表的形状；海岸线等）并不具有严格自相似的特点，它们只是在一定的范围内才呈现出自相似性，这就是一般所说的“近似相似性”或“无规自相似”；但这并妨碍分形几何用于研究自然事物的形态，正像现实中不存在严格的点、线、面、体，而不影响欧式几何用于近似解决现实的数学问题一样。
2.分数维数：从拓扑维到度量维整数维数是整数，这还好理解，原来我们知道的整数维数是拓扑维数，只能取整数，维数表示描述一个对象所需的独立变量的个数。
除拓扑维数外，还有度量维数，它是从测量的角度定义的。
fractal 分形艺术
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/zttj/ShowArticle.asp?ArticleID=382分形幾何與分形藝術作者：苑玉峰知識區來源：webmaster@ 點擊數：283 更新時間：2004-10-31我們人類生活的世界是一個極其複雜的世界，例如，喧鬧的都市生活、變幻莫測的股市變化、複雜的生命現象、蜿蜒曲折的海岸線、坑坑窪窪的地面等等，都表現了客觀世界特別豐富的現象。
基於傳統歐幾裏得幾何學的各門自然科學總是把研究物件想像成一個個規則的形體，而我們生活的世界竟如此不規則和支離破碎，與歐幾裏得幾何圖形相比，擁有完全不同層次的複雜性。
分形幾何則提供了一種描述這種不規則複雜現象中的秩序和結構的新方法。
一、分形幾何與分形藝術什麼是分形幾何？通俗一點說就是研究無限複雜但具有一定意義下的自相似圖形和結構的幾何學。
什麼是自相似呢？例如一棵蒼天大樹與它自身上的樹枝及樹枝上的枝杈，在形狀上沒什麼大的區別，大樹與樹枝這種關係在幾何形狀上稱之為自相似關係；我們再拿來一片樹葉，仔細觀察一下葉脈，它們也具備這種性質；動物也不例外，一頭牛身體中的一個細胞中的基因記錄著這頭牛的全部生長資訊；還有高山的表面，您無論怎樣放大其局部，它都如此粗糙不平等等。
這些例子在我們的身邊到處可見。
分形幾何揭示了世界的本質，分形幾何是真正描述大自然的幾何學。
"分形"一詞譯于英文Fractal，系分形幾何的創始人曼德爾布羅特（B.B.Mandelbrot）於1975年由拉丁語Frangere一詞創造而成，詞本身具有"破碎"、"不規則"等含義。
Mandelbrot研究中最精彩的部分是1980年他發現的並以他的名字命名的集合，他發現整個宇宙以一種出人意料的方式構成自相似的結構（見圖1）。
Mandelbrot 集合圖形的邊界處，具有無限複雜和精細的結構。
如果電腦的精度是不受限制的話，您可以無限地放大她的邊界。
分形 数学与艺术结合的明珠
分形数学与艺术结合的明珠很多人不明白，这是什么意思，其实这是为了纪念法国数学家Gston Julia是，他发现了在数论中有名的julia序列，就是在这个google LOGO上面看到的数学公式。
通过这个数学公式可以在解析几何上实现很多不规则边的图形。
学名，也叫做分形。
我们在网上搜索了一些资料，为大家做一下分形这个图形学上的概念普及。
认识分形作为一门新兴学科，分形不但受到了科研人员的青睐，而且因为其广泛的应用价值，正受到各行各业人士的关注。
那么，在我们开始学习分形之前，首先应该明白的一件事情是：什么是分形？严格地而且正式地去定义分形是一件非常复杂而且困难的事情。
但是，有一些不太正规的定义却可以帮助我们理解分形的含义。
在这些定义中，最为流行的一个定义是：分形是一种具有自相似特性的现象、图象或者物理过程。
也就是说，在分形中，每一组成部分都在特征上和整体相似，只仅仅是变小了一些而已。
让我们来看下面的一个例子。
下图是一棵厥类植物，仔细观察，你会发现，它的每个枝杈都在外形上和整体相同，仅仅在尺寸上小了一些。
而枝杈的枝杈也和整体相同，只是变得更加小了。
那么，枝杈的枝杈的枝杈呢？自不必赘言。
如果你是个有心人，你一定会发现在自然界中，有许多景物和都在某种程度上存在这种自相似特性，即它们中的一个部分和它的整体或者其它部分都十分形似。
其实，远远不止这些。
从心脏的跳动、变幻莫测的天气到股票的起落等许多现象都具有分形特性。
这正是研究分形的意义所在。
例如，在道·琼斯指数中，某一个阶段的曲线图总和另外一个更长的阶段的曲线图极为相似。
上图中的风景图片又是说明分形的另一很好的例子。
这张美丽的图片是利用分形技术生成的。
在生成自然真实的景物中，分形具有独特的优势，因为分形可以很好地构建自然景物的模型。
除了自相似性以外，分行具有的另一个普遍特征是具有无限的细致性。
上面的动画所演示的是对Mandelbrot集的放大，只要选对位置进行放大，就会发现：无论放大多少倍，图象的复杂性依然丝毫不会减少。
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分形几何与分形艺术 Revised as of 23 November 2020分形几何与分形艺术作者：我们人类生活的世界是一个极其复杂的世界，例如，喧闹的都市生活、变幻莫测的股市变化、复杂的生命现象、蜿蜒曲折的海岸线、坑坑洼洼的地面等等，都表现了客观世界特别丰富的现象。
基于传统欧几里得几何学的各门自然科学总是把研究对象想象成一个个规则的形体，而我们生活的世界竟如此不规则和支离破碎，与欧几里得几何图形相比，拥有完全不同层次的复杂性。
分形几何则提供了一种描述这种不规则复杂现象中的秩序和结构的新方法。
一、分形几何与分形艺术什么是分形几何通俗一点说就是研究无限复杂但具有一定意义下的自相似图形和结构的几何学。
什么是自相似呢例如一棵苍天大树与它自身上的树枝及树枝上的枝杈，在形状上没什么大的区别，大树与树枝这种关系在几何形状上称之为自相似关系；我们再拿来一片树叶，仔细观察一下叶脉，它们也具备这种性质；动物也不例外，一头牛身体中的一个细胞中的基因记录着这头牛的全部生长信息；还有高山的表面，您无论怎样放大其局部，它都如此粗糙不平等等。
这些例子在我们的身边到处可见。
分形几何揭示了世界的本质，分形几何是真正描述大自然的几何学。
"分形"一词译于英文Fractal，系分形几何的创始人曼德尔布罗特（）于1975年由拉丁语Frangere一词创造而成，词本身具有"破碎"、"不规则"等含义。
Mandelbrot研究中最精彩的部分是1980年他发现的并以他的名字命名的集合，他发现整个宇宙以一种出人意料的方式构成自相似的结构（见图1）。
Mandelbrot 集合图形的边界处，具有无限复杂和精细的结构。
如果计算机的精度是不受限制的话，您可以无限地放大她的边界。
图2、图3 就是将图1中两个矩形框区域放大后的图形。
当你放大某个区域，它的结构就在变化，展现出新的结构元素。
这正如前面提到的"蜿蜒曲折的一段海岸线"，无论您怎样放大它的局部，它总是曲折而不光滑，即连续不可微。
微积分中抽象出来的光滑曲线在我们的生活中是不存在的。
所以说，Mandelbrot集合是向传统几何学的挑战。
图 1 Mandelbrot集合图 2 Mandelbrot集合局部放大图 3 Mandelbrot集合局部放大用数学方法对放大区域进行着色处理，这些区域就变成一幅幅精美的艺术图案，这些艺术图案人们称之为"分形艺术"。
"分形艺术"以一种全新的艺术风格展示给人们，使人们认识到该艺术和传统艺术一样具有和谐、对称等特征的美学标准。
这里值得一提的是对称特征，分形的对称性即表现了传统几何的上下、左右及中心对称。
同时她的自相似性又揭示了一种新的对称性，即画面的局部与更大范围的局部的对称，或说局部与整体的对称。
这种对称不同于欧几里德几何的对称，而是大小比例的对称，即系统中的每一元素都反映和含有整个系统的性质和信息。
这一点与上面所讲的例子："一头牛身体中的一个细胞中的基因记录着这头牛的全部生长信息"，完全吻合。
不管你是从科学的观点看还是从美学的观点看，她都是那么富有哲理，她是科学上的美和美学上的美的有机结合。
二、复平面中的神奇迭代Mandelbrot集合是Mandelbrot在复平面中对简单的式子 Z <- Z^2 + C 进行迭代产生的图形。
虽然式子和迭代运算都很简单，但是产生的图形出现那么丰富多样的形态及精细结构简直令人难以置信以至于不可思议。
在传统几何学中难以找到如此简单的规律隐藏着如此复杂而生动的例子。
Mandelbrot集合告诉我们自然界中简单的行为可以导致复杂的结果。
例如，大型团体操中每个人穿的衣服只有几种颜色中的一种，每个人的动作也只是导演规定的几种之一。
但是整体上可以显示出多种多样的复杂形态。
Julia 集合在复平面上，水平的轴线代表实数，垂直的轴线代表虚数。
每个Julia集合（有无限多个点）都决定一个常数C，它是一个复数。
现在您在复平面上任意取一个点，其值是复数Z。
将其代入下面方程中进行反复迭代运算：就是说，用旧的Z自乘再加上C后的结果作为新的Z。
再把新的Z作为旧的Z，重复运算。
当你不停地做，你将最后得到的Z值有3种可能性：1、Z值没有界限增加（趋向无穷）2、Z值衰减（趋向于零）3、Z值是变化的，即非1或非2趋向无穷和趋向于零的点叫定常吸引子，很多点在定常吸引子处结束，被定常吸引子所吸引。
非趋向无穷和趋向于零的点是"Julia集合"部分，也叫混沌吸引子。
问题是我们怎样才能让计算机知道哪一个点是定常吸引子还是"Julia集合"。
一般按下述算法近似计算：n=0;while ((n++ < Nmax) && (( Real(Z)^2 + Imag(Z)^2) < Rmax)){Z=Z*Z+C;其中：Nmax为最大迭代次数Rmax为逃离界限退出while循环有两种情况，第一种情况是：(Real(Z)^2 + Imag(Z)^2) >= Rmax属于这种情况的点相当于"1、Z值没有界限增加（趋向无穷）"，为定常吸引子,我们把这些区域着成白色。
第二种情况是：n >= Nmax属于这种情况的点相当于"2、Z 值衰减（趋向于零）"或"3、Z 值是变化的"，我们把这些区域着成黑色。
黑色区域图形的边界处即为"Julia集合"。
"Julia集合"有着极其复杂的形态和精细的结构。
黑白两色的图形艺术感染力不强。
要想得到彩色图形，最简单的方法是用迭代返回值n来着颜色。
要想获得较好的艺术效果，一般对n做如下处理：Red = n*Ar+Br;Grn = n*Ag+Bg;Blu = n*Ab+Bb;if ((Red & 0x1FF) > 0xFF) Red = Red ^ 0xFF;if ((Grn & 0x1FF) > 0xFF) Grn = Grn ^ 0xFF;if ((Blu & 0x1FF) > 0xFF) Blu = Blu ^ 0xFF;其中：Ar、Ag、Ab及Br、Bg、Bb为修正量获得的Red、Grn、Blu为RGB三基色，着色效果为周期变化，具有较强的艺术感染力，而且等位线也蕴藏在周期变化的色彩之中。
你可以想象得出，在屏幕上顺序的试用每个像素点来反复迭代方程要花费很长的时间。
一幅 1024x768 屏幕尺寸的画面有786432个点。
其中一些点在计算机上要反复迭代方程次数达1000次（取决于Nmax的取值）或更多次才放弃运算。
运算产生一幅Julia集合需要花费很长的时间，有时需要产生一幅做海报用的大图像时，如 10240x7680，要花几天的时间。
当然，你使用高速计算机会缩短这个时间。
图 4、5、6是三幅Julia集合：图 4 象尘埃一样的结构图 5 稳定的固态型图 6 象树枝状Mandelbrot 集合将Mandelbrot集合和Julia集合联系在一起，Julia集合有若干类型，都包含在Mandelbrot集合之中。
Julia集合中的C是一个常量，而Mandelbrot集合的C是由进入迭代前的Z值而定。
迭代结果，Z值同样有3种可能性，即：1、Z值没有界限增加（趋向无穷）2、Z值衰减（趋向于零）3、Z值是变化的，即非1或非2Mandelbrot集合是所有的朱莉娅集合的合并，Mandelbrot集合的某个区域放大后就是这个点的Julia集合。
Mandelbrot集合有着一些很异国情调并且古怪的形状（见图1）。
你能不停地永远放大Mandelbrot集合，但是受到计算机精度的限制。
Newton/Nova 分形Newton奠定了经典力学、光学和微积分学的基础。
但是除了创造这些自然科学的基础学科外，他还建立了一些方法，这些方法虽然比不上整个学科那么有名，但已被证明直到今天还是非常有价值的。
例如，牛顿建议用一个逼近方法求解一个方程的根。
你猜测一个初始点，然后使用函数的一阶导数，用切线逐渐逼近方程的根。
如方程 Z^6 + 1 = 0有六个根，用牛顿的方法"猜测"复平面上各点最后趋向方程的那一个根，你就可以得到一个怪异的分形图形。
和平常的Julia分形一样，你能永远放大下去，并有自相似性。
牛顿分形图形中的颜色显示每个答案的种类及性质，即迭代到目的地花费的时间，如图7所示：图7 Newton分形Paul Derbyshire研究牛顿分形图形时，他把Julia集合的常值C加入进去改变了一下算法，并用同样的方法去估算Z，逼近答案，产生奇特的并称之为"Nova"的分形图形。
"Nova"类型分形图形如图8所示：图 8 Nova分形三、关于分形艺术的争论把计算机产生的图形看成是艺术，有人可能要提出一些疑问。
这些图形可以利用高品质的打印机产生任意多幅同样质量的"原作"，从而在商业化的艺术市场上造成混乱，因此她没有收藏价值，没有收藏价值的作品还能算得上是艺术吗这是一个十分敏感的问题。
早在六十年代初有些数学家和程序设计人员就开始利用计算机及绘图设备从事这方面的工作。
但他们大部分人避免将自己的工作与"艺术"一词挂起钩来，以免与艺术界的人们发生冲突。
但是有一些人还是挺着腰杆去面对批评，承认计算机是视觉艺术的一种新工具，称他们自己的方法为"计算机艺术"。
在批评面前，他们没有受到影响。
他们不顾理论界的反对而继续自己的探索。
他们积累了大量令人难忘的成果。
正因为他们的努力才出现了今天的PhotoShop、Corel DRAW等等着名的软件，以及各种计算机艺术团体组织。
PhotoShop也成了某些美术专业学生的必修课。
当今时代出现的充满科技含量的"分形艺术"又不同于运用PhotoShop从事的计算机艺术创作。
"分形艺术"是纯数学产物，是否能算得上艺术必然会引起新的争论。
争论最活跃的问题是：分形图形是纯数学产物能算得上艺术吗既然学习数学和程序设计就可以从事艺术创作了，学习美术专业还有什么用处呢这个问题提的好。
从事分形艺术创作的人要研究产生这些图形的数学算法，这些算法产生的图形是无限的。
他们没有结束，你永远不能看见它的全部。
你不断放大她们的局部，也许你可能正在发现前人没曾见到过的图案。
这些图案可能是非常精彩的。
她们与现实世界相符合，从浩瀚广阔的宇宙空间到极精致的细节，是完全可以用数学结构来描述的。