Фрактальные графические редакторы. Рисование футуристических фракталов

Фрактал - это фигура с дробной размерностью (не 2D и не 3D, а, например, 1,5D или 2,3D). Благодаря такой особенности фигура получается самоподобной, т.е. состоящей из множества частей, каждая их которых является уменьшенной копией всей фигуры в целом. Понятие фрактала в математику ввел американский ученый польского происхождения Бенуа Мандельброт (1924-2010). Вот классическая книга по фракталам (в формате djvu) основоположника этого направления математики.

Apophysis

Для генерации, отображения фракталов и сохранения их в виде картинки существует не один десяток компьютерных программ. Apophysis - одна из самых популярных. Существует базовый вариант программы (текущая весрия Apophysis 2.09) и продвинутая версия (Apophysis 7X). В последней больше настроек, разнообразнее шаблоны и параметры, по которым шаблон можно изменять. В обеих версиях можно, кроме статичной картинки, создавать видео (морфинг одного фрактала в другой). В версиии 7X предусмотрены плагины для создания трехмерных фракталов. Интерфейс программ совпадает на 90%.

Изображение фракталов строится по сложноым математическим формулам. От пользователя программы математический аппарат спрятан, но дана возможность менять различные параметры формул, которые влияют на трансформации и цвет конечного изображения. Один из самых простых сценариев работы с программой: а) выбрать шаблон, который ближе всего к тому, что вы хотите получить в итоге; б) в редакторе назначить дополнительные трансформации или изменить параметры заданных для этого шаблона трансформаций; в) отрегулировать цветовую гамму; г) сохранить на диск в стандартном графическом формате png с прозрачным фоном. Шаблоны называются флеймами (flames). Сохранение на диск называется рендерингом (render flame).

Flames

В любую поставку программы включается большая или не очень коллекция флеймов. Каждый флейм - это сохраненный набор параметров фрактала. Внешне пользователь может видеть флеймы в виде списка в левой части окна программы. Это список названий в виде текста или превьюшки. Переключаться между режимами отображения можно по кнопкам Classic view и Trumbnail view на панели инструментов. Клик на пункт этого списка приведет к тому, что в центральное окно программы загрузится этот шаблон и вы увидите сгенерированное изображение. Скорость отрисовки изображения зависит от установки качества. За это отвечает элемент селект на панели инструментов со значениями 5, 10, 15, 50... Чем выше выставлено качество, тем дольше отрисовывается картинка. А картинка будет перерисовываться часто, при каждом изменении хотя бы одного параметра, поэтому рекомендую выставить качество самое слабое 5, и повышать его разово, если до сохранения на диск хочеться какие-то детали все же рассмотреть.

В Apophysis 7X можно сгенерировать новый флейм по кнопке New. В обеих версиях можно воспользоваться флеймом скачанным из Интернета - просто откройте в программе файл с диска с расширением flame. Также вы сами можете создать флейм в виде файла на диске - в меню File подпункт Save Parameters.

Для новичков работа с программой - это не столько целенаправленное изменение параметров, сколько выбор между вариантами, которые сгенерировала сама программа. На панели есть кнопка Mutation - по ней случайным образом создаются 8 вариаций относительно текущего флейма. В открывшемся окне - 9 комбинаций, ваш первоначальный вариант - в центре. Можно задать программе параметр, который будет участвовать в мутациях.

Редактор

Самый интересный модуль программы - это редактор (Editor). В редакторе вы производите тонкую и тончайшую настройку формул (которые все равно скрыты, но вы работаете с их параметрами). В редакторе также можно создать свой фрактал с нуля (самая левая кнопка New Flame на панеле инструментов редактора). Кнопкой New Transform добавляется новая трансформация, которая отображается на главном поле редактора в виде треугольника. На закладке Variations для трансформации выбирается параметр и выставляется его значение, отличное от 0 (если 0, то параметр не участвует в формуле). В поле Weight выставляется вес трансформации (степень влияния на всю картинку). Подробнее о работе с редактором вы можете почитать .

Цвета

Цветовую гамму для вашего фрактала можно назначать как для отдельной трансформации (это делается в редакторе на закладке Colors), так и для всей композиции (кнопка Gradient на панели главного окна Apophysis). Градиенты также как и флеймы можно сохранять на диск и обмениваться ими между пользователями. На закладке градиента можно регулировать цветовую гамму, контрастность, яркость, размытость, насышенность...

Apophysis - программа для создания фракталов

Apophysis-программа для создания фракталов

Фрактал - это целостная геометрическая фигура, состоящая из отдельных частей, каждая из которых подобна целому. Фракталы очень популярны в веб-дизайне, так как представляют собой сочетание простоты и гипнотической красоты.

Для тех, кто хочет научиться рисовать фракталы существует бесплатная программа Apophysis. Не смотря на английский интерфейс, программа довольно понятна, но в то же время имеет большое количество настроек и функций, позволяющих добиться неповторимых эффектов. Дополнительно к программе можно скачать специальные плагины.

Установка очень простая. С помощью этой программы можно получить следующие эффекты:

Так выглядит интерфейс программы:

Можете увеличить, кликнув мышкой по скриншоту. Интерфейс программы состоит из следующих частей:

1. Меню. В нем все команды программы, начиная с открытия файла, обработки изображения и, заканчивая сохранением фрактала на компьютер.

2. Панель инструментов - список наиболее часто применяемых функций.

3. Флеймы. Так в программе называется список готовых фракталов, видоизменяя которые, вы можете получить новые фрактальные изображения.

4. Просмотр фрактальной схемы. Здесь отображаются все изменения фрактала, которые происходят в результате видоизменений.

5. Строка состояния (не отмечена на скриншоте) расположена в самом низу программы. Она информирует нас о времени, которое тратится на то, чтобы отразить флейм.

Этапы работы в программе Apophysis:

1. Создание нового флейма (CTRL+N) или File - New

3. Теперь нужно открыть созданный файл, используя клавиши CTRL+O или File -Open.

4. Меняем параметры изображения на свое усмотрение (об этом ниже).

5. Сохраняем флейм на компьютер CTRL+S или кнопку . Для того, чтобы сохранить фрактал на компьютер нажимаем кнопки Ctrl + R или кнопку , выбираем нужный формат (PNG или JPG) изображения.

Основные функции программы Apophysis:

Editor. С помощью этой команды можно управлять составляющими фракталами. В открывшемся окне можно вручную (с помощью мышки) менять эти составные части, изменять размер, вращать, добавлять, удалять, перемещать и др.

Gradient изменяет цветовую гамму фрактала.

Adjust вызывает панель управления цветовой гаммой фрактала, его фона, его координатами и другими настройками программы.

Последней из рассматриваемых видов компьютерной графики - это фрактальная графика. Фрактальная графика является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся перспективных видов компьютерной графики.

Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия . Здесь в основу метода построения изображений положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников .

Понятия фрактал , фрактальная геометрия и фрактальная графика , появившиеся в конце 70-х, сегодня прочно вошли в обиход математиков и компьютерных художников. Слово фрактал образовано от латинского fractus и в переводе означает «состоящий из фрагментов» . Оно было предложено математиком Бенуа Мандель-Бротом в 1975 году для обозначения нерегулярных, но самоподобных структур, которыми он занимался.

Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому. Одним из основных свойств фракталов является самоподобие . Объект называют самоподобным , когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга. Перефразируя это определение, можно сказать, что в простейшем случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.

В центре фрактальной фигуры находится её простейший элемент -- равносторонний треугольник , который получил название «фрактальный» . Затем, на среднем отрезке сторон строятся равносторонние треугольники со стороной, равной (1/3a) от стороны исходного фрактального треугольника. В свою очередь, на средних отрезках сторон полученных треугольников, являющихся объектами-наследниками первого поколения, выстраиваются треугольники-наследники второго поколения со стороной (1/9а) от стороны исходного треугольника.

Таким образом, мелкие элементы фрактального объекта повторяют свойства всего объекта. Полученный объект носит название «фрактальной фигуры» . Процесс наследования можно продолжать до бесконечности. Таким образом, можно описать и такой графический элемент, как прямую .

Изменяя и комбинирую окраску фрактальных фигур можно моделировать образы живой и неживой природы (например, ветви дерева или снежинки), а также, составлять из полученных фигур «фрактальную композицию» . Фрактальная графика , также как векторная и трёхмерная , является вычисляемой. Её главное отличие в том, что изображение строится по уравнению или системе уравнений. Поэтому в памяти компьютера для выполнения всех вычислений, ничего кроме формулы хранить не требуется.

Только изменив коэффициенты уравнения, можно получить совершенно другое изображение. Эта идея нашла использование в компьютерной графике благодаря компактности математического аппарата, необходимого для ее реализации. Так, с помощью нескольких математических коэффициентов можно задать линии и поверхности очень сложной формы.

Итак, базовым понятием для фрактальной компьютерной графики являются «Фрактальный треугольник» . Затем идет «Фрактальная фигура» , «Фрактальный объект» ; «Фрактальная прямая» ; «Фрактальная композиция» ; «Объект-родитель» и «Объект наследник» . Следует обратить Ваше внимание на то, что фрактальная компьютерная графика , как вид компьютерной графики двадцать первого века получила широкое распространение не так давно.

Её возможности трудно переоценить. Фрактальная компьютерная графика позволяет создавать абстрактные композиции, где можно реализовать такие композиционные приёмы как, горизонтали и вертикали, диагональные направления, симметрию и асимметрию и др. Сегодня немногие компьютерщики в нашей стране и за рубежом знают фрактальную графику . С чем можно сравнить фрактальное изображение ? Ну, например, со сложной структурой кристалла, со снежинкой, элементы которой выстраивается в одну сложную структуру. Это свойство фрактального объекта может быть удачно использовано при составлении декоративной композиции или для создания орнамента. Сегодня разработаны алгоритмы синтеза коэффициентов фрактала , позволяющего воспроизвести копию любой картинки сколь угодно близкой к исходному оригиналу.

С точки зрения машинной графики фрактальная геометрия незаменима при генерации искусственных облаков, гор, поверхности моря. Фактически благодаря фрактальной графике найден способ эффективной реализации сложных неевклидовых объектов, образы которых весьма похожи на природные. Геометрические фракталы на экране компьютера -- это узоры , построенные самим компьютером по заданной программе. Помимо фрактальной живописи существуют фрактальная анимация и фрактальная музыка.

Создатель фракталов -- это художник, скульптор, фотограф, изобретатель и ученый в одном лице. Вы сами задаете форму рисунка математической формулой, исследуете сходимость процесса, варьируя его параметры, выбираете вид изображения и палитру цветов, то есть творите рисунок «с нуля». В этом одно из отличий фрактальных графических редакторов от прочих графических программ.

Например, в Adobe Photoshop изображение, как правило, «с нуля» не создается, а только обрабатывается. Другой самобытной особенностью фрактального графического редактора является то, что реальный художник, работающий без компьютера, никогда не достигнет с помощью кисти, карандаша и пера тех возможностей, которые возможны в фрактальных ГР программистами.

Основные генераторы фракталов

Доброго времени суток, дорогие любители фракталов!

Меня часто спрашивают с какой программы лучше начать изучение фрактальной графики. Ответа на этот вопрос нет. Вы должны сами решить какие фракталы вам нравятся и начинать изучение, именно, с той программы которая делает понравившиеся вам фракталы.

В этой теме я немного расскажу о своих впечатлениях от работы с разными программами, а также скажу где их можно скачать.

Fractal Explorer.

На мой взгляд самая лёгкая программа, как в изучении, так и по весу. Очень удобный интерфейс, вы практически сразу видите как меняется ваша картинка. Но не смотря на то, что программа лёгкая, в ней получаются очень интересные фракталы. Программа часто приподносит сюрпризы. Главное разглядеть эти сюрпризы.

Суть работы с программой Fractal Explorer сводится к тому, чтобы найти интересный элемент в малопривлекательной картинке.

Вот маленький пример, что было сначала и что из этого получилось

И ещё несколько фракталов сделанных в этой программе

Если вам нравятся фракталы сделанные в этой программе, скачать её можно с Я.Диска . Программа бесплатная.

Для примера несколько работ, сделанных в программе Apophysis

JWildfire.

Программа очень похожа на Apophysis только с бОльшими возможностями. В ней можно работать со слоями, интереснее освещение и размытие. Заметила, что в последнее время многие переключаются, именно, на эту программу. В программу сразу установлены все плагины, в отличии от Apophysis.

Что мне не нравится? Программа сама генерирует, достаточно, симпатичные фракталы. С одной стороны в этом нет ничего плохого, с другой стороны, новички начинают лениться и выдают фракталы сгенерированные программой за свои...

Вот один из фракталов, который я делала в этой программе. Здесь три слоя

Теперь о грусном. Я могла бы сказать, что у программы нет недостатков. Но они есть, всего один, но существенный, Ultra Fractal - это условно-бесплатная программа. Скачать демо-версию можно на оф.сайте

Mandelbulb3D.

Программа для генерации 3D фракталов. Очень интересно. Можно создавать целые миры, при должном усердии и терпении. В программе много формул которые можно и нужно комбинировать. Также как в Fractal Explorer надо найти интересный элемент в малоинтересной, на первый взгляд картинке.

Вот маленький пример того что было и что из этого получилось

И ещё несколько картинок для наглядности

Программа бесплатная. Скачать её можно .

Если прогруляетесь по сайту на который я дала ссылку, то в галерее найдётё очень интересных работ.

У себя я нашла только одну работу сделанную в этой программе

Вот такой у меня получился небольшой обзор основных генераторов фракталов. Конечно, на самом деле их гораздо больше, но эти самые популярные и наиболее интересные, на мой взгляд.

На этом всё! Желаю творческих успехов!

Трёхмерная графика оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх. В трёхмерной компьютерной графике все объекты представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D -графике управляют три вида матрицы: поворота, сдвига и масштабирования. Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z ). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/промасштабированный относительно исходного.

Трёхмерная графика нашла широкое применение в таких областях, как научные расчеты, инженерное проектирование, компьютерное моделирование физических объектов, реального физического тела.

Рис. 6. Пример 3D -графики.Рис. 7. Пример фрактала

В упрощенном виде для пространственного моделирования объекта требуется: спроектировать и создать виртуальный каркас («скелет») объекта, наиболее полно соответствующий его реальной форме; спроектировать и создать виртуальные материалы, по физическим свойствам визуализации похожие на реальные; присвоить материалы различным частям поверхности объекта (на профессиональном жаргоне – «спроектировать текстуры на объект»); настроить физические параметры пространства, в котором будет действовать объект, – задать освещение, гравитацию, свойства атмосферы, свойства взаимодействующих объектов и поверхностей; задать траектории движения объектов; рассчитать результирующую последовательность кадров; наложить поверхностные эффекты на итоговый анимационный ролик.

1.5 Фрактальная графика

Фрактал - объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, к изображениям вне этих классов, фракталы применимы слабо.

Фрактал - объект бесконечной сложности, позволяющий рассмотреть столько же своих деталей вблизи, как и издалека. Земля - классический пример фрактального объекта. Из космоса она выглядит как шаp. Если приближаться к ней, мы обнаружим океаны, континенты, побережья и цепи гор. Будем рассматривать горы ближе - станут видны еще более мелкие детали: кусочек земли на поверхности горы в своем масштабе столь же сложный и неровный, как сама гора. И даже еще более сильное увеличение покажет крошечные частички грунта, каждая из которых сама является фрактальным объектом.

Изменяя и комбинирую окраску фрактальных фигур можно моделировать образы живой и неживой природы (например, ветви дерева или снежинки), а также, составлять из полученных фигур «фрактальную композицию».

Фрактальная графика, также как векторная и трёхмерная, является вычисляемой. Её главное отличие в том, что изображение строится по уравнению или системе уравнений. Поэтому в памяти компьютера для выполнения всех вычислений, ничего кроме формулы хранить не требуется.