IFS理論在自然景物模擬中的應(yīng)用.pdf

1、在計(jì)算機(jī)上模擬自然景物是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中研究的一個(gè)重要課題.自然景物在外形上的隨機(jī)性和不規(guī)則性難以用傳統(tǒng)的方法加以描述.自70年代B.Mandelbrot提出分形的概念后,其作為一門新興的交叉學(xué)科,受到非線性學(xué)術(shù)界的廣泛重視.分形為探討自然界復(fù)雜事物的客觀規(guī)律及其內(nèi)在聯(lián)系提供了新的概念和方法,在自然景觀的模擬中,分形技術(shù)展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),成為當(dāng)今時(shí)代研究者們的熱點(diǎn)之一.在計(jì)算機(jī)游戲動(dòng)畫中,分形技術(shù)逐漸被用于模擬大型而復(fù)雜的游戲場景中,如

2、產(chǎn)生和顯示山、樹、煙、云等景色,這些景色按我們?nèi)粘５慕?jīng)驗(yàn),是從來不曾重復(fù)的.但要讓美工做到這一點(diǎn)幾乎不可能,而利用分形技術(shù)在計(jì)算機(jī)上生成的山、樹木、地形以及星球,不但非常容易做到不重復(fù),而且完全可以達(dá)到亂真的地步.然而,分形圖不同于常規(guī)的圖形,因此,不能通過常規(guī)的技術(shù)來達(dá)到真實(shí)感圖形的繪制以及圖形動(dòng)畫的制作.本文主要針對(duì)分形圖繪制的一種典型方法,迭代函數(shù)系統(tǒng)(IFS)法,討論分形圖形的繪制方法以及IFS分形圖仿射變換的獨(dú)特算法,由此理論

3、基礎(chǔ)出發(fā),文中以樹木IFS參數(shù)的確定為例,詳細(xì)給出了通過子圖位置相互關(guān)系確定IFS的方法,并對(duì)此方法進(jìn)行了許多有益的總結(jié).對(duì)樹木不同部分顏色有所區(qū)別這一自然現(xiàn)象,文中重點(diǎn)提出了根據(jù)所選用的仿射變換來進(jìn)行顏色的細(xì)分方法,并通過計(jì)算機(jī)模擬出了較真實(shí)的樹木.文中還提出通過多個(gè)分形圖形的疊加與變換產(chǎn)生出更加多姿多彩的自然景物圖形的方法,并以樹木開花為例在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了此分形圖的逼真模擬.以靜態(tài)分形圖形為基礎(chǔ),通過對(duì)IFS參數(shù)的局部進(jìn)行有效的調(diào)整