基于元胞自动机的装饰图案设计方法研究

发布时间：2019-06-29 09:36

【摘要】：分形是自然界中的几何学，分形图有多种多样，本论文所研究的装饰图案实际上也是分形图的一种。装饰图案在人类生活中有着举足轻重的作用，是人们智慧的结晶。随着人类社会的发展，装饰图案的设计方法和设计理念更是呈现出了多元化和新颖化。21世纪图案设计发展的总趋势是非物质的、超现实的设计理念，它注重超越民族差异的文化性，，重视设计品的艺术性、精神性表现。作为一种由“公式”生成，基于计算机技术才能实现的分形图，能够在很大限度地表现出这种先进的设计理念。作为一种可以在一定程度上模拟生命生长变化过程的动力系统，元胞自动机的演化具有多样性和随机性，可以生成无穷数量的形态特征。本文通过对元胞自动机演化机制的研究，通过参数控制，导引元胞自动机的演化过程，使其呈现出我们所期望的形态特征。在基于这些形态，通过设计适当的元胞大小和元胞形状，加以不同的配色方案，从而生成构形丰富、色彩美妙，而且产生的视觉效果也是单凭人类的能力所无法实现的图案。本文研究内容大致可以分为以下两个步骤，第一步是找出元胞自动机演化过程中生成的形态丰富的构形图；第二步是将这些构形图转化为可用的装饰图案。按照实际的操作过程，具体的研究内容如下： (1)基于元胞自动机的构形图生成在查阅一定数量的参考论文的基础上，研究了基于元胞自动机的分形图绘制方法。掌握了合适的基于初等CA、二维元胞自动机的演化算法，提炼出相应的演化规则，通过对演化规则的研究，从而实现了对初等CA、二维元胞自动机构形图的生成。 (2)元胞的不同形状和大小、不同颜色对其构形图显现效果的影响通过对初等CA、二维元胞自动机的构形图绘制方法进行研究，提炼出有用的可控参数。参数不同，所对应构形图的显现效果也是不相同的。 (3)基于元胞自动机构形图的装饰图案的生成用户通过对提炼参数的操作，可以实现对构形图的大小、元胞的大小、元胞的形状、颜色等不同参数进行控制。即使是同一尺度、相同演化规则的CA构形图，在不同的元胞形状、不同的元胞大小、不同颜色的作用下，也会生成给人带来不同的感觉的装饰图案，而且这些装饰图案是我们无法预料的、超出我们想象的。 (4)记录元胞自动机构形图及其装饰图案的生成过程选取形态丰富的构形图为模板，并对模板进行保存。由于提炼出来的可控参数对装饰图案的影响是极度敏感的，相应的参数改变了，相对的装饰图案也会发生翻天覆地的变化。为了防止这些实用的装饰图案“稍纵即逝”，元胞自动机采用SQL Server数据库来记录装饰图案生成的过程，实现了装饰图案的重现，并实现了把比较满意的装饰图案直接保存在相应的位置的功能（例如可以保存到桌面指定的文件夹里）。实现对装饰图案的进一步管理与维护，使其设计过程可复用。本文发挥元胞自动机演化的随机性和多样性，可以生成丰富多彩的构形图，从中挑选出点线面协调的构形图，对其颜色、元胞大小、元胞形状等可控参数进行修改，生成满足人们生活需求的装饰图案。这些装饰图案可以做成比如壁毯、地毯、产品的外形等地花样，具有一定的实用性，并且具有广阔的发展前景。
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【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：J504

【参考文献】