Математика буквально пронизана гармонией, и графика фрактальная - прямое тому подтверждение. Наука присутствует при создании каждого ее элемента, поэтому она отражает всю красоту.

Создатель фрактальной геометрии, профессор Мальдерброт, писал в своих книгах, что рассматриваемая графика представляет собой не просто повторяющиеся изображения. Это - структура любого существа или объекта на планете, живого и неживого. К примеру, ДНК является основой, одной интеграцией. Но если код начинает повторяться, тогда появляется человек.

Основы фрактальной графики

Что такое фрактальная графика? Это одна или несколько каждая из которых подобна другой. То есть, изображение составляется из одинаковых частей.

Само слово "фрактал" может употребляться, если фигура обладает одним или несколькими из этих свойств:

  • Нетривиальная структура. Когда рассматривается небольшая деталь всего изображения, то фрагмент схож со всем рисунком. Увеличение масштаба не приводит к ухудшению. Изображение всегда остается одинаково сложным.
  • Каждая часть рисунка является самоподобной.
  • Имеется математическая размерность.
  • Строится при помощи повторения.

Множество объектов природного или искусственного происхождения наделяются свойствами фракталов. К ним относятся кровеносные системы человека и животного, кроны и корни деревьев и так далее.

Фрактальная компьютерная графика становится популярной потому, что добиться красоты и реалистичности можно посредством простого построения при помощи соответствующего оборудования. Нужно только задать правильную математическую формулу и указать количество повторений.

Как создать элемент фрактальной графики?

Создание фрактальной графики будет различаться в зависимости от ее классификации: геометрическая, алгебраическая или стохастическая. Несмотря на разницу, итог всегда будет одинаковым. Поскольку фрактальная графика начинается с геометрии, то следует рассмотреть ее создание на соответствующем примере:

  1. Задают условие. Это фигура, на основе которой будет строиться все изображение.
  2. Задают процедуру. Она преобразует условие.
  3. Получают геометрический фрактал.

Обычно нулевое условие представляется в виде треугольника.

Чтобы построить изображение, нужно применить две процедуры. Во-первых, DrawTriangle. Она строит треугольник по точкам, заданным пользователем. Во-вторых, DrawGenerator. Она указывает количество точек. Каждая процедура может повторяться несколько раз или бесконечно долго. Для определения этого показателя применяется численный аргумент n.

Другие действия с фрактальной графикой

После того как элемент фрактальной графики был создан, с ним можно производить различные дополнительные действия:

  • Повороты и растяжения. Так увеличиваются отдельные детали рисунка, либо они принимают нужную пользователю форму.
  • Группирование объектов. Обычно эта функция применяется для того, чтобы назначить требуемый масштаб.
  • Преобразование цветов. Изображение можно окрасить в любой оттенок, задать тон.
  • Изменение формы всего объекта или отдельных деталей.

Нужно помнить, что изображения фрактальной графики в конечном итоге предсказать невозможно. Когда треугольник слишком увеличивается, то просмотр будет нереальным, пользователь увидит только черное окно. Когда желаемая текстура обнаружена, все изменения с ней нужно проводить в минимальном порядке, постоянно сохраняя допустимый вариант.

Программы для генерации

Нет такого человека, которого бы не привлекала фрактальная графика. Программы, участвующие в ее создании, представлены в большом количестве. Поэтому надо разобраться в наиболее подходящих для новичков.

Продукт Art Dabbler представляет собой лучший вариант, если пользователь раньше не имел дело с его налогами. Здесь можно не только освоить графику, но и научиться рисовать на компьютере. К другим преимуществам следует отнести небольшое количество занимаемой памяти и интуитивно понятный интерфейс.

Другая программа - Ultra Fractal. Она уже ориентирована на работу профессионалов, новичкам сложно будет в ней разобраться. Интерфейс здесь достаточно сложный, но производители выполнили его на примере обычного Photoshop. Если пользователь имел дело с этой программой, то в кнопках разберется быстро. Особенность Ultra Fractal заключается в том, что здесь выполняется не только графика фрактальная в качестве стандартного и обычного изображения, но и анимация. Формулы для составления прилагаются, но при необходимости пользователь сможет задействовать свою.

Существующие форматы

Форматы фрактальной графики определяют форму и способ хранения файловых данных. Некоторые из них включают в себя большой объем информации. Поэтому их необходимо сжимать. Причем делать это не посредством архивирования, а непосредственно в файле. Если правильно его выбрать, то сжатие будет происходить автоматически. Есть несколько алгоритмов этой процедуры.

Если перед пользователем аппликация, большая часть которой выдержана в одном цвете, то разумно использовать форматы BMP и PCX. Здесь заменяется последовательность повторяющихся величин.

Диаграмму, которая очень редко, но все-таки используется во фрактальной графике, логично поместить в TIFF или GIF.

Часть форматов является универсальной. То есть, их можно просмотреть в большинстве редакторов. Но если пользователю важна качественная тогда нужно применять оригинальную программу.

Форматы фракталы не поддерживаются браузерами. Именно поэтому осуществляется их преображение, если есть необходимость загрузить на тот или иной сайт.

Сферы применения

Применение фрактальной графики можно назвать фактически повсеместным. Более того, эта область постоянно расширяется. На данный момент можно отметить следующие области:

  1. Компьютерная графика. Реалистично изображаются рельефы и природные объекты. Это применяется в создании компьютерных игр.
  2. Анализ фондовых рынков. Фракталы здесь используются для того, чтобы отметить повторения, которые впоследствии сыграют трейдерам на руку.
  3. Естественные науки. В физике с помощью фрактальной графики моделируются нелинейные процессы. В биологии она описывает строение кровеносной системы.
  4. чтобы уменьшить объем информации.
  5. Создание децентрализованной сети. Посредством фракталов удается обеспечить прямое подключение, а не через центральное регулирование. Поэтому сеть становится более устойчивой.

На данный момент практикуется применение фракталов в производстве различного оборудования. Например, уже запущен конвейер по созданию антенн, отлично принимающих сигналы.

Примеры

Примеры фрактальной графики распространены от примитивных до очень сложных повторяющихся элементов. Уникальной особенностью данного типа является то, что рисунок можно составить исключительно из восклицательных или

Стандартными, но относительно сложными примерами компьютерной фрактальной графики являются облака, горы, морские побережья и так далее. Их зачастую используют при создании игр.

Самым простым примером можно назвать кривую Коха. Во-первых, она не имеет конкретной длины, и ее называют бесконечной. Во-вторых, здесь полностью отсутствует гладкость. Поэтому невозможно построить касательную.

Плюсы и минусы

Свое распространение совсем недавно заполучила фрактальная графика. ее слишком размыты, поскольку отсутствует нормальная теоретическая база. Терминология и принципы ее использования до конца не изучены, несмотря на то, что они действенные и рабочие.

Достоинства фрактальной графики заключаются в нескольких факторах:

  1. Небольшой размер при масштабном рисунке.
  2. Нет конца масштабированию, сложность картинки можно увеличивать бесконечно.
  3. Нет другого такого же инструмента, который позволит создавать сложные фигуры.
  4. Реалистичность.
  5. Простота в создании работ.

Недостатки фрактальной графики тоже присутствуют. Во-первых, без компьютера здесь не обойтись. Причем, чем длиннее количество повторений, тем больше загружается процессор. Соответственно, только качественное компьютерное оборудование способно справиться с построением сложных изображений.

Во-вторых, присутствуют ограничения в исходных математических фигурах. Некоторые изображения создать посредством фракталов не удастся.

Сходства и различия между фракталом и вектором

Векторная и фрактальная графика очень различаются между собой:

  1. По кодированию изображений. Вектор задействует контуры разных геометрических фигур, фрактал - математическую формулу, в основе которой лежит треугольник.
  2. По применению. Вектор используют везде, где нужно получить четкий контур. Фрактальная графика более специализирована, она нашла свое применение в математике и искусстве.
  3. По аналогам. Векторными аналогами являются слайды или функции на графиках. У фракталов это - снежинки или кристаллы.

Несмотря на многообразие отличительных черт, эти два вида графики объединяет качество изображения. Оно остается неизменным, независимо от уровня масштабирования.

Трехмерная, векторная, растровая, фрактальная графика схожи в одном - все они широко используются в решении различных компьютерных задач. Чтобы получить действительно качественное изображение, нужно задействовать каждую из них.

Уникальные особенности фракталов

Графика фрактальная не имеет аналогов. Она уникальна в своем роде. Во-первых, один ее небольшой участок может рассказать сразу обо всем рисунке или изображении. Информация обо всем фрактале доступна, т.к. он является самоподобным.

В центре любого изображения, относящегося к данному типу графики, располагается равносторонний треугольник. Все остальные детали рисунка являются либо его частями, либо уменьшенными/увеличенными копиями. То есть, в составлении изображения принимает участие один конкретный элемент.

Для того чтобы использовать фрактальную графику, не нужны никакие объекты, хранящиеся в памяти компьютера. Приступить к созданию можно, имея под рукой одну только математическую формулу.

Заключение

Графика фрактальная очень реалистична. Происходит это потому, что ее детали и элементы постоянно встречаются в окружении человека - горы, облака, морские берега, различные природные явления. Часть из них остается постоянно в одном и том же состоянии, вроде деревьев, каменистых участков. Остальные же непрерывно меняются, как мерцающее огненное пламя или кровь, двигающаяся по сосудам.

Развитие фрактальных технологий на сегодняшний день - одна из прогрессирующих областей науки. Она используется не только в компьютерной графике. Возможно, если ученым удастся докопаться до их сути, человек начнет намного лучше понимать этот мир.

{tab= Mandelbulber }

Mandelbulber - экспериментальное приложение, разработанное для создания и работы с 3Д-фракталами Мандельброта также и с некоторыми другими видами 3D - фракталов, такими как Mandelbox, Bulbbox, Juliabulb, губка Менгера и т.д.
Особенности: великолепная гибкость по работе с 3Д-фракталами, работа с освещением тенями, цветом, поддержка эффектов ambient окклюзии, глубины резкости и т.д.
Неограниченное разрешение изображения на 64-битных системах. Простой в использовании 3D-навигатор по фракталу. Поддержка анимации. Mac- и Win- версии. Бесплатный.

Официальный сайт:

{tab= Apophysis 7x }

Apophysis 7x У генератора фракталов Апофиз много возможностей для создания и редактирования 2Д-фракталов, в том числе редактор, позволяющий напрямую редактировать фрактал, манипулируя треугольниками (своеобразными блоками-преобразованиями). функция мутации применяет случайное редактирование треугольников. регулировка размеров окон программы под себя. серъезные возможности по манипуляциям с цветом фрактала и даже язык сценариев с прямым доступом к большинству компонентов фрактала. Поддержка анимации. Экспорт с последующим рендерингом в программы, такие как FLAM3 и Chaotica. Поддержка нескольких языков, русского, пока, к сожалению, нет. Множество плагинов, позволяющие добиться невероятных результатов по фракталам. Бесплатный.

Официальный сайт: Apophysis 7x

Примеры работ:

{tab=Ultra Fractal }

Ultra Fractal - генератор фракталов, позволяет создавать изображения фрактальных множеств, а также выполнять их анимацию. Процесс построения изображений определяется набором алгоритмов, описывающих разновидности визуализируемых фракталов, методы их раскраски и применяемые к ним трансформации.
Особенности: модульная архитектура позволяет не только использовать кем-то уже созданные алгоритмы, но и создавать собственные. встроенный язык программирования. Уникальные параметры по работе с цветом и градиентами. Реализована возможность работать с альфа-каналами, слоями и масками, что позволяет легко комбинировать различные фрагменты изображений. Условно бесплатная.

Официальный сайт: Ultrafractal

Примеры работ (отобрано из галереи официального сайта)

{tab= Xenodream }

Xenodream - уникальная программа для создания фрактальной 3D графики. Создание или изучение от самых простых форм до сложноых рекурсивных 3D структур, эксперименты с освещением и текстурами. Экспорт текстур или карт глубины (depth maps) для других программ рендеринга. Создание стереограмм, анимации и многое другое. Программа предназначена как для профессионалов, так и для тех, кто любит развлекаться созданием фантастических трёхмерных моделей.

Условно бесплатная.

Официальный сайт

Примеры изображений:

{tab=JWildFire }

JWildFire - относительно неплохой и в то же время мощный редактор фрактальной графики. По функциональности его можно сравнить с широко известной программой Apophysis. Так же как и Apophysis, JWildFire работает с флеймами, но в отличии от Апофизиса, написанного на Delphi, JWildFire написана на языке Java.

Ключевыми особенностями программы являются:

  1. -возможность использования потрясающих 3Д эффектов, таких как волны, рябь на воде и пр.
  2. -3д эффекты наложения
  3. -мощный встроенный редактор флеймов-T.I.N.A.
  4. -встроенный генератор изображений (возможность генерировать картинки с облаками, плазмой и т.д.)
  5. -множество эффектов обработки изображений в 2Д (Н-р: Вращение, скручивание, разрушение и т.д.)
  6. -простой, но мощный пользовательский интерфейс, который позволяет анимировать практически любой параметр, всего за несколько кликов мыши
  7. -интеграция с Sunflow для высокого качества визуализации.

Основными отличиями от Апофизиса следующие:

У JWildfire в редакторе просмотр происходит в реальном времени. - Но у Apo просмотр является более точным.

JWildfire позволяет использовать флеймы как плагины (Variations)

JWildfire имеет функции HDR выходе (32 бит на канал)

JWildfire имеет Pseudo3D шейдер, который дает более реалистичные результаты для 3D рендера.

Для Apo создан огромный набор плагинов, но они не могут использоваться все вместе. У JWildfire набор меньше, но все же встроено достаточно большое количество плагинов, которые могут быть использованы все вместе.

JWildfire имеет встроенный компилятор для создания собственных плагинов на лету.

Платформа JWildfire является независимой и очень стабильной, - но в Apo рендер происходит быстрее (в 2 раза, в зависимости от формулы)

JWildfire не нуждается в каких-то дополнительных инструментах.

Является бесплатной

Примерами изображений могут послужить изображения генератора Apophysis.

{tab=Fractal Explorer }

Fractal Explorer -это бесплатный фракталогенератор, который позволяет создавать очень красивые фрактальные изображения на основе математических формул.

Программа рассчитана не только на профессионалов, но и на простых пользователей, а следовательно работать с ней не составит никакого труда.Работать в ней можно как и в профессиональных целях, так и ради развлечения, в обоих случаях программа доставит массу удовольствия и много часов приятного времяпровождения!
Fractal Explorer позволяет создавать фракталы, основаные на классических многочленных множествах (Множество Мандельброта, множество Жюлиа, множество Ньютона и их вариации), а также на некоторых других. Например: 4D-комплексные фракталы (фракталы основанные на кватернионах), 3D "странные" аттракторы, а также IFS системы.Кроме того Fractal Explorer имеет множество функций для создания различных эффектов и улучшения качества генерируемых изображений.

Оф.сайт программы : http://www.eclectasy.com/Fractal-Explorer/

Примеры работ с оф. сайта:

{tab=Incendia }

Incendia является полноценным бесплатным, многопроцессорным 3D фракталогенератором.
Программа постоянно развивается и обновляется. На данный момент она имеет богатый и мощный спектр возможностей для генерации полноценных трёхмерных фракталов.Ключевыми особенностями являются:
-Генерация изображений с разрешениями: 1024, 2048, 2560 и 3072 пикселей (4096 и 8192 пикселей для доноров, т.е. пользователей, сделавших добровольный материальный взнос в пользу автора программы)
-Поддержка двухкратного антиальясинга для получения более гладкой и совершенной картинки.
-45 разновидностей трёхмерных фракталов (правда многие будут включены в состав только будущих версий программы)
-Поддержка фрактальных скриптов для создания новых типов фракталов.
-Большая библиотека текстур, а также возможность импорта внешних текстур.
-Поддержка цветовых градиентов.
-Несколько стилей рендеринга (включая объемный туман, и многие новые шейдеры визуализации).
-Поддержка многоядерных процессоров.
-Наличие встроенных трёхмерных базовых форм для конструирования сложных фракталов. (Включает в себя шесть различных смещений карты базовой формы).
-Мощный редактор фрактальных трансформаций.
-Редактор трёхмерных базовых форм.
-Редактор материалов
-3D Mesh экспорт (до 1000х1000х1000 вокселей для доноров)
-Сохранение в буфер (для долгого рендера)
-Поддержка анимации.
Кроме того начиная с версии EX V в программу включено приложение Geometrica, специально разработанное для экспорта трёхмерных фракталов из Incendia в другие редакторы 3D графики.

Как уже было упомянуто, программа бесплатная, постоянно развивается и обновляется и автор просит всех желающих делать пожертвования, для дальнейшего развития программы!

Оф.сайт: http://www.incendia.net/index.html

Примеры Изображений:

{tab=Chaoscope }

Chaoscope является программным средством рендеринга 3D странных аттракторов. Это непрерывный проект, созданный и поддерживаемый Николя Desprez, текущая версия 0.3.1. Она является бесплатной , работающей на платформе Windows, Linux.

Официальный сайт :

Примеры изображений :

{tab=ChaosPro }

ChaosPro бесплатный генератор в режиме реального времени фрактальный генератор для MS Windows с поддержкой различных фрактальных типов (2D и 3D), истинная поддержка цветов, с поддержкой анимации. Благодаря встроенному компилятору довольно быстр, возможность написания собственных формул.

официальный сайт :

Примеры изображений:

{tab=Sterling }

Sterling является фракталогенератором, написанным на языке программирования C в 1999 году для Microsoft Windows Стивен С. Фергюсон. Sterling2 это бесплатная версия с различными алгоритмами генерации. Он был выпущен в сентябре 2008 года Tad Boniecki. Помимо названия, программа выглядит так же, как оригинал, имеется дополнительно 50 формул для фрактальной генерации. Файлы, созданные Sterling могут быть использованы в Sterling2 и наоборот, хотя они будут показывать разные образы. Sterling основан на том, что в нем используются интересные фильтры для фрактальных изображений с помощью сложных параметров цвета и тени. Sterling имеет простой графический интерфейс с ограниченным числом функций. Программа сохраняет файлы JPEG, BMP или один из шести других форматах.

Официальный сайт :

Примеры изображений:

{tab=Fractron9000 }

Fractron 9000 является высокопроизводительным генератором фракталов для визуализации в среде Windows. Работает по алгоритму FractalFlames/

Fractron 9000 использует преимущества современных программируемых графических процессоров lдля значительного ускорения рендеринга. Пользователи имеющие поддержку CUDA и OpenCL видео оборудования смогут генерировать фрактальные изображения в режиме реального времени. Некоторые примеры изображений, созданных с Fractron приведены ниже. (взяты с официального сайта). Пользовательский интерфейс написан на C #, сообщается с OpenCL и CUDA через собственные пользовательские библиотеки совместимости. Fractron использует OpenGL для отображения фракталов.

официальный сайт: http://fractron9000.sourceforge.net/index.html

Last Update: 2011-08-09

{tab=Fractals }

ПРиобрести программу можно на the App Store!™

{tab=Fractal Science Kit }

Fractal Science Kit - фрактальный генератор для Windows, который создает фрактальные изображения из набора свойств, которые можно установить для контроля фрактального процесса генерации. Пример свойства включают в себя тип фрактала, размер изображения и параметров для контроля орбиты генрации, нормализация данных, передискретизации, сглаживание, гамма-коррекция и т.д. Вы можете работать с множеством встроенных алгоритмов (программ) или разработать свой собственный с использованием интерактивной средой программирования.

Fractal Science Kit фрактальный генератор поддерживает сотни встроенных уравнений, преобразования орбиты ловушки, контроллеры, позволяющие обычным пользователям создавать великолепные фрактальные изображения, обеспечивая при этом опытным разработчиком богатый набор иллюстративных примеров, на которых строится его собственные программы (алгоритмы). Более 60000 строк исходного кода для встроенных фрактальных программ и встроенных макросов (встроенных функций / методов) доступны через браузер, программы и редактор макросов.

поддерживает 3 основные фрактальные типы:
Мандельброт Fractals

Orbital Fractals

L-система Fractals

и другие: Mandelbrot, Julia, Convergent, Newton, Orbit Traps, Sierpinski Triangle, IFS, Strange Attractors, Rep-N Tiles, Symmetric Icons, Symmetric Attractors, Frieze Group Attractors, Wallpaper Group Attractors, Hyperbolic Attractors, Apollonian Gasket, Circle Inversion, Mobius Dragon IFS, Mobius Patterns, Grand Julian IFS, Elliptic Splits IFS, Schottky Group, Kleinian Group, L-System...

Полная версия стоит 30 долларов США

trial-версию можно скачать здесь: http://www.fractalsciencekit.com/extra/purchase.htm

Примеры :

{tab=Visions Of Chaos }

Еще один генератор фракталов в 2D и 3D.

Visions Of Chaos является профессиональным прикладным программным обеспечением для Windows. Он достаточно прост для людей, которые не понимают математику за ним, но достаточно развиты для фрактальных энтузиастов. Это наиболее полное все в одном приложение связанные с теорией хаоса. Поддерживает визуализацию видео. В программу включены сотни прмеров.

ПРиобрести программу можно на официальном сайте: http://softology.com.au/voc.htm

ПРограмма стоит 45 австралийских долларов. На сайте также можно скачать триальную версию , пользоваться ей можно неограничено по времени, но с закрытыми функциями сохранения изображения и работы с видео.

{tab=Chaotica }

Chaotica представляет собой следующее поколение создания фрактальной среды, предназначена как для новичков, так и опытных профессионалов. Начинающие пользователи могут наслаждаться редактированием включенных примеров и случайных фракталов. Профессиональные пользователи особенно оценят очень быстрый, современный движок, печать качественных изображений проще в изготовлении, и в режиме реального времени контроль рендеринга сэкономит много часов. Хотя она основана на математике, пользовательский интерфейс Chaotica обеспечен выразительным художественным процессом. С момента своего изобретения в 1981 году, итерированных функций (IFS) фракталы были популярным программным обеспечением, таким как flam3 и Apophysis. Chaotica расширяет творческие возможности этих программ в мощной, ориентированной на производство окружения, среде.

0.72 версия бесплатна

1.0 версия Платная

Скачать и купить можно здесь: http://store.glaretechnologies.com/chaotica

Примеры (с оф.сайта)

{tab=Saturn & Titan }

Mars - Еще одна программа-генератор фракталов. Эта программа была использована для получения большого количества фрактальных изображений, которые доступны для просмотра и в некоторых случаях покупки на DeviantArt и Red Bubble. Она была написана на C + + с использованием Gtkmm также на Linux и больше не используется. Естественным ее продолжением стала программа Saturn . Когда изображение сохраняется с помощью программ Марса или Сатурна оно сохраняется в том виде, что автор называет файлом - семенем. Семя- файл представляет собой файл PNG со всеми необходимыми параметрами фрактала встроенный в него так, что программа расширения может генерировать значительно увеличенное изображение обычно 12000 на 8000 пикселей. Максимальный размер, который может быть визуализирован составляет около 700 мегапикселей. Titan представляет собой расширение для Сатурна.

Работает на Линуксе и Windows .

Скачать программу, мануалы для нее и некоторые файлы можно на сайте разработчика: http://element90.wordpress.com/software/downloads/

{tab=Silverfractal }

SilverFractal является генератором фракталов нового поколения. Он направлен на восстановление и упрощение фрактального искусства и открывает новые возможности.

Особенности

Генерация различных типов 2D/3D - фракталов по типу FractalFlames - алгоритма

Рендер фрактальной анимации

Полная поддержка плавающей запятой при обработке изображений

Поддержка нескольких слоев и слоев-вложений

Поддержка многопоточного рендеринга

Поддержка текстур

Версия 1.1.0.2 для Windows 8.1

Поддерживаемые процессорыx86, x64, ARM

Системные требованияIntel Core i процессоры

4 Гб оперативной памяти

скачать для Windows 8.1 можно (сайт Microsoft)

{tab=Electric Sheep }

Electric sheep - ресурс использующий распределённые вычисления для создания фрактальной анимации основанной на алгоритме fractal flame (разработан Скоттом Дрейвсом).

Название "Electric Sheep" берется из названия романа Филипа К. Дика "Мечтают ли андроиды об электроовцах". Название отражает характер проекта: компьютеры (андроиды), которые начали визуализировать заставку (мечтают) в виде фрактальных фильмов (овцы).

Процесс прозрачен для обычных пользователей, которые могут просто установить программное обеспечение в качестве заставки. Кроме того, пользователь может принимать более активное участие в проекте, вручную создавая овец (анимированные видео - файлы) для загрузки на сервер. Как заставка он (видеофайл) может развлечь пользователя, их компьютер используется также для оказания коммерческих проектов.

Видео - мотив от пользователя переносится в другие аспекты проекта: 100 или около того файлов хранящиеся на сервере в любое время упоминается как "стадо" для создание нового фрактала путем интерполяции или объединения фрактального кода файла пользователя с другим файлом другого пользователя и называется спаривание / разведение ; изменения в коде называются мутациями и т.д.

Проще говоря на ваш компьютер устанавливается программное обеспечение, которое использует вашу машину для вычисления и рендера фрактальной анимации, одновременно с этим загружая и демонстрируя вам уже готовую фрактальную анимацию в виде так называемых "живых" обоев, или screensaver. При этом эти самые обои сохраняются на компьютере в определённой папке и их можно оттуда вытащить, чтобы затем использовать для своих целей, например в видеомонтаже (правда длина роликов коротковата - 5 секунд).

Более подробно ознакомиться и скачать дитрибутив можно на сайте проекта: http://electricsheep.org/

Скриншоты видео:

В нашей сегодняшней статье вы узнаете: как и с помощью чего можно нарисовать завораживающие таинственные футуристические фракталы, причем на предстоящих выходных будет чем заняться.

Фракталом называют сложную геометрическую фигуру, состоящую из подобных всей фигуре частей. Фрактальными свойствами обладают некоторые объекты из нашей жизни, допустим, снежинки, кроны деревьев и т.п. Фрактальная графика своей таинственностью завораживает и однозначно притягивает наши взоры и большинству людей нравятся подобные рисунки – именно так действует магия фракталов на людей. Фрактальные рисунки могут быть похожи на ирреальные и довольно реалистичные. Поэтому фракталы применяются в разных сферах: от создания текстур и фонов до фантастических ландшафтов для игр или иллюстраций.

Фракталы создаются не просто движением кисти, как настоящие художники создают картины, а путем математических расчетов, базовым элементом которых является математическая формула. Вот так просто и строятся фракталы только на основе математических уравнений.

Программ, с помощью которых создаются фрактальные изображения, не так много как хотелось бы. В связи с этим проблематично найти функциональную программу в Интернете и даже в популярных каталогах программ, одним из которых является наш сайт. Поэтому мы решили исправить эту ошибку, написав для наших читателей эту статью-дайджест программ для генерации фракталов, которые вы можете скачать также с нашего каталога.

Apophysis

Apophysis – является интересным инструментом для создания фракталов на основе базовых формул. Созданные по таким фрактальным формулам фракталы можно изменять до неузнаваемости с помощью разнообразных параметров (трансформация, цвет, преобразование, гамма, яркость, масштаб).

Скачать генератор фракталов Apophysis .

ChaosPro

ChaosPro – является одним из лучших бесплатных генераторов фракталов, с помощью которого легко можно создать множество футуристических фрактальных рисунков.

С программой довольно легко разобраться за счет простого и удобного интерфейса и автоматической генерации фракталов. Поднакопив опыта в создании фракталов можно будет переключиться на полное управление генерацией фракталов с большим количеством настроек (цвет, размытие, итерация, проецирование, размер, многослойность изображений, фильтры и др.).

2D фракталы можно преобразовать в 3D фракталы при использовании 3D-трансформации. Программа позволяет создавать анимацию на основе фрактальных изображений.

Созданные фракталы сохраняются в виде проектов в собственном формате программы либо экспортируются в растровые изображения (JPG, BMP, PNG). 3D-транформации сохраняются в виде 3D-объектов в формате POV, а анимации - в формате AVI.

Скачать программу для создания фракталов ChaosPro .

Fragmentarium

Fragmentarium – это бесплатная фрактальная программа, основная прелесть которой заключается в возможности писать свои собственные формулы и по которым будут строиться фракталы.

Прежде чем пытаться писать свои формулы для создания фракталов можно воспользоваться некоторыми из стандартных формул, которые уже забиты в программу.

Программа может создавать 2D и 3D фракталы с большим разрешением и прекрасного качества. Кроме этого в Fragmentarium можно создавать еще и анимацию фракталов.

Главным критерием использовании этой программы в создании фракталов является наличие в вашем компьютере более-менее современной видеокарты.

Скачать генератор фракталов Fragmentarium .

Incendia

Incendia – это полноценная бесплатная и многопроцессорная программа для генерации 3D фракталов.

Последняя версия программы имеет довольно богатую функциональность для генерации полноценных трехмерных фракталов, позволяя генерировать совершенные изображения с разрешением от 1024 до 8192 пикселей.

Программа включает в себя 45 разновидностей всевозможных фракталов и большую библиотеку текстур, так же возможность экспорта фракталов в виде анимации.

Начиная с последних версий программы Incendia, вместе с ней поставляется приложение Geometrica, с помощью которого можно экспортировать 3D фракталы в другие редакторы трехмерной графики.

Скачать полноценный генератор фракталов Incendia .

Ultra Fractal

Ultra Fractal – это лучшая программа для создания уникальных фракталов профессионального качества. Интерфейс программы прост и чем-то напоминает интерфейс программы Adobe Photoshop, тем более программа сопровождается подробной иллюстрированной документацией.

Созданные и готовые фрактальные изображения можно визуализировать в высоком разрешении, которое можно использовать в полиграфии, и сохранить в собственном формате программы или же в популярные форматы растровых изображений (jpg, png, bmp, psd), а анимация экспортируется в формат видео (avi).

С программой поставляется уже несколько вбитых формул для создания фракталов – это является самым простым способом создания фрактальных изображений для новичков. В последующем созданные фракталы по стандартным формулам можно отредактировать на свой вкус, добавив фракталу полупрозрачность, градиент, многослойность, маски, масштаб, искажение или обрезку.

Скачать лучший генератор фракталов Ultra Fractal .

XenoDream

XenoDream – эта программа является средой для создания разнообразных футуристических объемных структур при помощи комбинирования простых форм и фракталов.

Чтобы создать трехмерный фрактал не обязательно знать фрактальные формулы, в XenoDream можно создавать случайные структуры фракталов всего одним щелчком мыши. При помощи разнообразных настроек, которых огромное количество, можно изменять положение, размер, вращать, добавлять градиенты и др. Помимо этого всего можно управлять камерой, меняя ее положение, фокус и наклон, так же можно менять источники света и наличие или отсутствие теней даже для отдельных форм.

В программе можно создавать анимацию фракталов, которые сохраняются в виде отдельных изображений.

Готовые футуристические фракталы можно сохранять в собственном формате программы или экспортировать в популярные графические форматы (jpg, bmp, psd, tga), трехмерные объекты можно сохранять в форматы obj, povray inc и карты глубины Depth Maps.

Скачать программную среду для создания фракталов XenoDream .

В этой статье мы рассмотрели несколько известных решений, которые до сегодняшнего дня все еще разрабатываются и обновляются. Они позволяют генерировать футуристические фракталы. Каждая программа имеет свои особенности и направления, поэтому сказать какая из них лучше невозможно.

В лесах фрактальной графики. Часть 2

Дмитрий Шахов, фрилансер, г.Москва

В данной статье мы с вами поговорим о генераторах фракталов. Как известно, визуализация, или построение фрактального рисунка, осуществляется по какому-либо алгоритму или путем автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам.

Дальнейшие изменения значений в алгоритмах или коэффициентах в формулах приводят к модификации этих изображений. Существуют генераторы фракталов, которые, в принципе, своим возникновением обязаны исследованиям фрактальной геометрии Бенуа Мандельброта, а также его совместным работам в области информатики с Ричардом Фоссом и Кеном Масгрейвом. В 1977 году Бенуа Мандельброт написал книгу «Фрактальная геометрия природы». В ней он подробно рассказал, как ручными математическими инструментами нарисовать сложный и красивый самоподобный узор.

Однако вычислительные инструментальные средства с автоматизированными вычислениями и выводом на печать позволили обойти бесконечные расчеты и операции с логарифмическими линейками вследствие очень быстрых итеративных операций. В 1980-е годы Кен Масгрейв трудился над методом реалистичных изображений ландшафтов с помощью математического аппарата фракталов. Во многом благодаря его работам и возникло так называемое алгоритмическое искусство. В дальнейшем на основе его алгоритмов генерации изображений была создана такая известная программа, как Bryce («Брайс»), предназначенная для 3D-моделирования, рендеринга и анимации и специализирующаяся на генерировании фрактальных пейзажей. Кроме того, в 1985 году журнал Scientific American представил алгоритм для вычисления множества Мандельброта для широкой аудитории. Таким образом, в 1980-е годы и были заложены первые кирпичики разросшегося сегодня направления в компьютерной графике.

В настоящее время существует достаточно большое количество программ для визуализации фракталов, проще говоря — фракталогенераторов. Но начнем мы, пожалуй, с одной из самых популярных и любимых фрактальщиками всего мира программ —Apophysis.

Apophysis («Апофиз») (от греч . apofusiV — отросток) — редактор фрактальной графики (рис. 1) с открытым исходным кодом для визуализации в Microsoft Windows (также поддерживается Linux или Mac OS). Разработан Марком Таунсендом и переведен с языка С на язык программирования Delphi Скоттом Дрейвсом с добавлением графического пользовательского интерфейса. Очень распространенная в настоящее время среди цифровых художников программа Apophysis 7X является логическим продолжением более ранней версии программы Apophysis, от которой она отличается более многочисленными усовершенствованиями функций и пользовательского интерфейса, поддержкой большого количества встраиваемых плагинов и усовершенствованным кодом.

Следует отметить, что «Апофиз» визуализирует фракталы с помощью алгоритма, именуемого Fractal flames (дословно «фрактальное пламя» или «фрактальные искры»). Именно этот алгоритм был разработан Скоттом Дрэйвсом и, по сути, является частью метода «систем итерируемых функций».

Метод «систем итерируемых функций» (Iterated Functions System, IFS) появился в середине 1980-х годов как простое средство для получения фрактальных структур. IFS представляет собой систему функций из некоторого фиксированного класса функций, отображающих одно многомерное множество на другое. Наиболее простая IFS состоит из аффинных преобразований плоскости.

В 1988 году известные американские специалисты в теории динамических систем и эргодической теории Барнсли и Слоан предложили некоторые идеи, основанные на соображениях теории динамических систем, для сжатия и хранения графической информации и сформулировали их в виде метода фрактального сжатия информации. Происхождение названия связано с тем, что геометрические образы, возникающие в этом методе, обычно имеют фрактальную природу в смысле Мандельброта.

На основании своих идей Барнсли и Слоан создали алгоритм, который, по их утверждению, позволит сжимать информацию в 500-1000 раз. Вкратце метод можно описать следующим образом. Изображение кодируется несколькими простыми преобразованиями (в нашем случае аффинными), то есть коэффициентами этих преобразований (в нашем случае A, B, C, D, E и F).

Например, закодировав какое-то изображение двумя аффинными преобразованиями, мы однозначно определяем его с помощью 12 коэффициентов. Если теперь задаться какой-либо начальной точкой (например, X = 0, Y = 0) и запустить итерационный процесс, то после первой итерации мы получим две точки, после второй — четыре, после третьей — восемь и т.д. Через несколько десятков итераций совокупность полученных точек будет описывать закодированное изображение. Но проблема состоит в том, что очень трудно найти коэффициенты IFS, которые кодировали бы произвольное изображение.

Кроме аффинных, для построения IFS применяют и другие классы простых геометрических преобразований, которые задаются небольшим числом параметров. Например, проективные или квадратичные преобразования на плоскости.

Алгоритм Fractals flames отличается от IFS по следующим пунктам:

Итерация нелинейных функций вместо аффинных преобразований;

Отображение журнала плотности вместо линейной или бинарной;

Окрашивание по структуре (то есть по пройденным рекурсивным путям) вместо монохромного окрашивания или окрашивания по плотности.

На основе этого же алгоритма работают и некоторые другие генераторы фракталов, например JWildFire — мощный редактор фрактальной графики. По функциональности его можно сравнить с Apophysis. Так же как и Apophysis, JWildFire работает с флеймами, но в отличие от «Апофиза», написанного на Delphi, он написан на языке Java.

Другой известной программой является Fractal Explorer (рис. 2), которая позволяет создавать фракталы, основанные на классических множествах (множество Мандельброта, множество Жюлиа, множество Ньютона и их вариации), а также на некоторых других. Например, комплексные 4D-фракталы (фракталы, основанные на кватернионах), «странные» 3D-аттракторы, а также IFS-системы. Кроме того, в Fractal Explorer предусмотрено множество функций для создания различных эффектов и улучшения качества генерируемых изображений.

Следующая программа — Ultra Fractal — написана на Delphi и позволяет создавать изображения фрактальных множеств (рис. 3), а также выполнять их анимацию. Процесс построения изображений в ней определяется набором алгоритмов, описывающих разновидности визуализируемых фракталов, методы их раскраски и применяемые к ним трансформации. По принципу генерации программа практически не отличается от Fractal Explorer. Указанные алгоритмы представляются в виде текстовых файлов, написанных на специальном языке программирования, поддерживающем такие базовые конструкции, как массивы, функции, циклы и классы. Модульная архитектура написания алгоритмов позволяет пользователю создавать собственные.

Аналогично Adobe Photoshop, программа Ultra Fractal умеет работать с альфа-каналами, слоями и масками, что позволяет легко комбинировать различные фрагменты изображений.

Помимо вышеназванных программ существует довольно много генераторов, общей отличительной особенностью которых является создание 2D- или псевдо-3D-изображений. Но есть и другие программы — фракталогенераторы, выполняющие визуализацию на основе трассировки лучей, а следовательно, создающие трехмерные изображения.

Одним из самых популярных среди «фрактальщиков» 3D-фракталогенератором является программа Mandelbulb 3D, которая представляет собой фрактальный рэй трейсер и позволяет работать с трехмерными фракталами (рис. 4). Множество настроек, включая настройки цвета, освещения, постобработки, глубины и т.д., позволит оптимально реализовать творческий замысел и обеспечит необходимую гибкость при работе. Программа поддерживает анимацию, является бесплатной и постоянно обновляемой. По сути, она работает на основе множества формул или алгоритмов, постоянно обновляемых разработчиками и пользователями и с трассировкой лучей. Mandelbulb — это трехмерный аналог множества Мандельброта, которое было впервые теоретически описано Пьером Фату в 1905 году и получено Бенуа Мандельбротом в 1975-м с помощью машинных устройств, недоступных П. Фату, и является двумерным. К концу 2007 года небольшой группой энтузиастов с форумов было принято решение о разработке алгоритмов и программного обеспечения для рендеринга 3D-фракталов на основе множества Мандельброта. Визуализация первых фракталов была неимоверно трудной из-за малого количества доступной в то время машинной памяти, а также отсутствия пользовательского интерфейса. После добавления интерфейса и многих других формул были разработаны Mandelbulb 3D и Mandelbulber, которые в настоящее время считаются одними из передовых в этой области программных средств.

Термин «рэй трейсер» переводится на русский язык как «трассировщик лучей», то есть данная программа при построении фрактальной сцены и для достижения фотографической реалистичности использует технологию трассировки лучей (рис. 5). Рассмотрим вкратце эту технологию. Основная идея трассировки лучей заключается в следующем: для каждого пиксела на дисплее движок рендеринга проводит прямой луч от глаза наблюдателя до элемента выводимой сцены. Первое пересечение используется для определения цвета пиксела как функции пересекаемой поверхности элемента. В дальнейшем необходимо определить освещение пиксела, что требует проведения вторичных лучей. В отличие от первичных лучей, которые определяют видимость разных объектов, составляющих сцену, вторичные лучи проводятся от точек пересечения к разным источникам света. При их блокировке объектом данная точка находится в тени, которую отбрасывает источник света. Для получения наиболее реалистичного рендеринга необходимо учитывать характеристики отражения и преломления материала, а для расчета финального цвета пиксела нужно проводить лучи отражения и преломления.

В визуализации у трассировки лучей много преимуществ: простота и элегантность, работа с отражениями и вторичными отражениями (рис. 6) (вывод отражений частей объекта друг на друге), возможность работы с искривленными поверхностями, качественная обработка эффектов прозрачности, расчет теней.

Однако есть и свои минусы. Одним из самых значимых недостатков трассировки лучей является медленность визуализации (рендеринга). Например, тот же рэй трейсер Mandelbulb 3D визуализирует изображение с большим количеством лучей и разрешением 4000 пикселов по длинной стороне около 30 мин, при увеличении детализации, а следовательно, и количества лучей рендеринг выполняется еще дольше. Если же оперировать значениями и таких параметров, как расчет жестких теней, расчет окружения, отражения и глубины поля зрения (FOV), то расчет итогового изображения увеличится пропорционально количеству лучей, и это несмотря на мощные и современные процессоры. Другой проблемой метода трассировки лучей является сглаживание. При трассировке лучи не учитывают реальные размеры. Прямым следствием такого эффекта будет появление «лесенок», что частично можно разрешить суперсэмплингом или рендерингом в большом разрешении, но опять же необходимо помнить о медленности рендеринга.

Другим не менее мощным и прогрессивным инструментом для генерации трехмерных фракталов является программа Mandelbulber — экспериментальное приложение, разработанное для создания и работы с 3D-фракталами Мандельброта, а также с некоторыми другими видами 3D-фракталов, например Mandelbox, Bulbbox, Juliabulb, губка Менгера, Quaternion, тригонометрическими, гиперкомплексными и IFS, причем все формулы могут быть объединены в бесконечных вариациях. Особенности программы: великолепная гибкость в работе с 3D-фракталами, работа с освещением, тенями, цветом, поддержка эффектов ambient-окклюзии, глубины резкости и т.д. Неограниченное разрешение изображения на 64-битных системах. Простой в применении 3D-навигатор по фракталу. Программа поддерживает анимацию и абсолютно бесплатна. Mandelbulber, так же как и Mandelbulb 3D, использует трассировку лучей для отрисовки 3D-фракталов. Но вместо того, чтобы лучи проходили всю дистанцию между камерой и ближайшей поверхностью непрерывно, они проходят это расстояние дискретно. На каждом шагу моделируется рассеяние. Конечный результат представляет собой синтез различных состояний рассеяния вдоль всей длины луча.

Наряду с Mandelbulber и Mandelbulb 3D существует еще несколько программ, позволяющих визуализировать трехмерные фракталы, — Xenodream, Fragmentarium, Incendia, Chaoscope и др.

Хочется надеяться, что данная публикация оказалась для вас интересной, а главное — полезной. Ее целью было познакомить вас с основными и популярными сегодня программами-фракталогенераторами, а также с принципами их работы. Несмотря на ограниченное количество таких программ, возможности, которые они предлагают, практически неограниченны. Алгоритмы их работы и математический аппарат фракталов позволяют строить в этих программах самые фантастические фрактальные пейзажи, сцены и формы. И хотя большинство фракталогенераторов весьма просты в освоении, не стоит ждать, что, открыв впервые какую-нибудь программу, вы сразу сотворите в ней чудесный-расчудесный фрактал. Чтобы добиться хороших, красивых результатов в таком искусстве, как рисование фракталов, нужно терпение и много практики. Впрочем, как и везде. А посему всем удачи и творческого вдохновения в освоении программ и фрактального искусства в целом.

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.