Метод фрактального синтеза образов как эффективное средство решения задачи визуализации и анимации

Проблема визуализация графических построений и результатов моделирования различных процессов, объектов и явлений на сегодняшний день является актуальной. Очевидно, такая проблема может быть эффективно решена при использовании средств «оживления» (анимации) изображений. Именно по этой причине в настоящее время существует ряд пакетов прикладных программ (plots, plottools и т.д.), которые направлены на решение задач визуализации и анимации образов. Однако, с одной стороны, такие пакеты в ряде случаев нельзя применить для решения проблемы визуализации некоторой конкретной задачи, а с другой стороны, они занимают, как правило, большой объем дискового пространства и отличаются достаточной трудоемкостью в овладении основными приемами работы.В этой связи часто исследователи эту проблему пытаются разрешить самостоятельно. Тем более, что в последнее время получил развитие достаточно мощный для этих исследований аппарат – фрактальное изучение образов. Известно, что контур произвольной, сложной фигуры может быть описан математическими выражениями – фракталами. Фрактальное построение фигуры сводится к масштабной проекции элемента фигуры на плоскость под заданным углом. Обычно для построения образа вычисляются координаты каждого элемента фигуры, т.е. вычисляется карта координат. После построения каждого элемента фигуры из соответствующей координаты, поверхность элемента фигуры закрашивается соответствующим цветом, либо заполняется цветовым градиентом. Анимирование (оживление) фигуры выполняется методом сканирования. Указанный метод фрактального построения обладает рядом недостатков, которые в последствии определяют значительные временные затраты синтеза образа, что приводит к затруднениям анимирования.В докладе с целью устранения приведенных недостатков для решения проблемы визуализации и анимации изображений предлагается метод фрактального синтеза образов, основанный на использовании генератора случайных чисел (ГСЧ) и амплитудно-частотного фильтра (АЧФ), обеспечивающих динамическое рассеянное построение образа с одновременным его оживлением. Блок-схема фрактального синтеза образов с целью его визуализации и анимации представлена на рис.1.Математическая модель заданного синтезируемого образа описывается системой уравнений:где: n=1, 2, 3, …, … ; a, b, c, d, f – коэффициенты, зависящие от значения случайного числа r. Цветовая модель определяет способ освещения синтезируемого образа и может представлять собой простое линейное уравнение, либо сложную функцию (прожектор).На рис.2 приведена процедура синтеза образа, реализующая описанную выше математическую модель. На рис. 3 показан созданный образ – “лист папоротника”.Предлагаемый метод фрактального синтеза образов с их “оживлением” может быть эффективно применен в дизайне безресурсных, либо малоресурсных Web-сайтов. Кроме того, предлагаемый подход позволяет достаточно эффективно решить проблему визуализации и анимации результатов исследований широкого класса задач.