分形PPT作业
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创作特点
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。而"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。 当然,如果你有着较好的数学和计算机编程功底,那么对于绘 制分形图案将大有裨益,但这些并不是必要的。如果你有一定 的美术功底和对色彩与造型方面的基本认识,那么创作出分形 图形并不是难于登天。随着技术的发展,诞生了许多优秀的分 形艺术创作软件,简化了分形艺术的创作过程,从而使得没有 良好数学功底的人也能利用软件做出美丽的分形艺术作品。
三分康托集
1883年,德国数学家康托(G.Cantor)提出了如今广为人知 的三分康托集。三分康托集是很容易构造的,然而,它却 显示出许多最典型的分形特征。它是从单位区间出发,再 由这个区间不断地去掉部分子区间的过程构造出来的。其 详细构造过程是:第一步,把闭区间[0,1]平均分为三段, 去掉中间的 1/3 部分段,则只剩下两个闭区间[0,1/3]和 [2/3,1]。第二步,再将剩下的两个闭区间各自平均分为 三段,同样去掉中间的区间段,这时剩下四段闭区间:[0, 1/9],[2/9,1/3],[2/3,7/9]和[8/9,1]。第三步,重复 删除每个小区间中间的 1/3 段。如此不断的分割下去, 最后剩下的各个小区间段就构成了三分康托集。 三分康 托集的 Hausdorff维数是0.6309。
分形艺术
分形艺术的英文表述:fractal art,不规则几何元素 Fractal,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。 中文名称:分形艺术 外文名称:fractal art 提出者:曼德布洛特 提出时间:不详
基本特征
分形艺术作品具有以下基本特征: 一、自相似性 如果一个几何对象的某个局部放大后,与其整体相似,这 种性质就叫做自相似性。 二、无限精细 任意小尺度下依然有精细的结构。随着图像的放大,不但 不会丢失细节,相反会看到越来越精细的细节。 三、极不规则 很多有分形特征的事物不能用简单的几何图形去描述。
基本原则 自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要则。它表征 分形在通常的几何变换下具有不变性,即标度无关性。由 自相似性是从不同尺度的对称出发,也就意味着递归。分 形形体中的自相似性可以是完全相同,也可以是统计意义 上的相似。标准的自相似分形是数学上的抽象,迭代生成 无限精细的结构,如科契雪花曲线、谢尔宾斯基地毯曲线 等。这种有规分形只是少数,绝大部分分形是统计意义上 的无规分形。
Julia集
Julia 集是由法国数学家 Gaston Julia 和 Pierre Faton 在发展了复变函数迭代的基础理论后获得 的。Julia 集也是一个典型的分形,只是在表达上 相当复杂,难以用古典的数学方法描述。 Julia 集Julia 集由一个复变函数。尽管这个复变函数看 起来很简单,然而它却能够生成很复杂的分形图 形。
分形 变形雕塑
分形
分形理论是指部分与整体以某种 方式相似的形体称为分形。 中文名称:分形理论 外文名称:Fractal Theory 提出:芒德勃罗(B.B.Mandelbrot) 含义:形成研究分形性质及其应 用的科学
分形理论简介
分形理论是当今世界十分风靡和活跃的新理论、新学科。分形 的概念是美籍数学家曼德布罗特(B.B.Mandelbort)首先提出的。 1967年他在美国权威的《科学》杂志上发表了题为《英国的海 岸线有多长》的著名论文。海岸线作为曲线,其特征是极不规则, 极不光滑的,呈现极其蜿蜒复杂的变化。我们不能从形状和结构 上区分这部分海岸与那部分海岸有什么本质的不同,这种几乎同 样程度的不规则性和复杂性,说明海岸线在形貌上是自相似的, 也就是局部形态和整体形态的相似。在没有建筑物或其他东西 作为参照物时,在空中拍摄的100公里长的海岸线与放大了的10 公里长海岸线的两张照片,看上去会十分相似。事实上,具有自 相似性的形态广泛存在于自然界中,如:连绵的山川、飘浮的云 朵、岩石的断裂口、布朗粒子运动的轨迹、树冠、花菜、大脑 皮层……曼德布罗特把这些部分与整体以某种方式相似的形体 称为分形。1975年,他创立了分形几何学。在此基础上,形成 了研究分形性质及其应用的科学,称为分形理论。
基Βιβλιοθήκη Baidu意义
上世纪80年代初开始的“分形热”经久不息。分形作为一 种新的概念和方法,正在许多领域开展应用探索。美国物 理学大师约翰· 惠勒说过:今后谁不熟悉分形,谁就不能 被称为科学上的文化人。由此可见分形的重要性。 中国 著名学者周海中教授认为:分形几何不仅展示了数学之美, 也揭示了世界的本质,还改变了人们理解自然奥秘的方式; 可以说分形几何是真正描述大自然的几何学,对它的研究 也极大地拓展了人类的认知疆域。 分形几何学作为当今 世界十分风靡和活跃的新理论、新学科,它的出现,使人 们重新审视这个世界:世界是非线性的,分形无处不在。 分形几何学不仅让人们感悟到科学与艺术的融合,数学与 艺术审美的统一,而且还有其深刻的科学方法论意义。
Koch 曲线
1904年,瑞典数学家柯赫构造了 “Koch曲线”几何图形。 Koch曲线大于一维,具有无限的长度,但是又小于二维, 并且生成的图形的面积为零。它和三分康托集一样,是一 个典型的分形。根据分形的次数不同,生成的Koch 曲线 也有很多种,比如三次 Koch 曲线,四次 Koch 曲线等。下 面以三次 Koch 曲线为例,介绍 Koch 曲线的构造方法,其 它的可依此类推。 Koch 曲线的生成过程三次Koch曲线的 构造过程主要分为三大步骤: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。