JPH09114992A - フラクタル模様生成方法および装置 - Google Patents

フラクタル模様生成方法および装置

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JPH09114992A
JPH09114992A JP7268571A JP26857195A JPH09114992A JP H09114992 A JPH09114992 A JP H09114992A JP 7268571 A JP7268571 A JP 7268571A JP 26857195 A JP26857195 A JP 26857195A JP H09114992 A JPH09114992 A JP H09114992A
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JP
Japan
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Pending
Application number
JP7268571A
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Inventor
Tokuo Maekawa
督雄 前川
Akihiko Hashimoto
秋彦 橋本
Tsutomu Ohashi
力 大橋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 快適性の高い模様を自動生成する。 【解決手段】 線分の長さLと描画領域の横又は縦Wの
比L/Wが小さくなるに従って重みづけ係数K(1/f
傾斜特性)が小さくなり、ある値になると再びもとの値
に戻ることを繰り返すテーブルを求めておき、三角形の
線分の長さLとWとの比で上記テーブルを参照してKを
求め、このKに乱数Rを乗算してゆらぎ量Yを求め、そ
の線分の両端画素値の平均にYを加減算し、その線分の
内分点の画素値を求める。以下各線分の内分点の画素値
を同様に求め、更にその各内分点を正三角形の頂点とし
てその線分の各内分点の画素値を求めることを繰り返
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、壁紙、タイル、
タイルカーペット、パーティション等の建築材、内装
材、外装材の模様やコンピュータ画面等の模様、ならび
に環境映像の生成方法及びその生成装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、壁紙等のデザインはデザイナーに
よって行われることが多かったが、近年、自動的にフラ
クタル模様等を生成する方法も開発されている。たとえ
ば、図4Aに示すように、正三角形もしくはその集合で
定義される領域において、三角形頂点の画素値を適当に
定め、各辺の中点の画素値をその辺の2頂点の平均値に
ゆらぎ量を加えたものとする。図4Bに示すように、こ
れら3中点を結ぶ3線分11a,11b,11cによっ
て、当初の正三角形は4等分される。図4Cに示すよう
に、4等分されたそれぞれの小三角形に対して同様の操
作を加え、16個の正三角形に分割する。以下、この操
作を図4Dに示すように、分割前の正三角形領域内にあ
る全画素に値が書き込まれるまで繰り返すことによっ
て、正三角形およびその集合で定義される領域内にフラ
クタル模様を生成できる。また、この方式に改良を加
え、正方領域に模様を生成する方法および装置や、生成
した模様領域を配列する際に、領域境界において、模様
が連続するような模様生成方法および装置も開発されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】壁紙やコンピュータ画
面などは、日常生活・職務において視覚環境の大きな部
分をしめる環境情報源となっており、それらの快適性は
精神病理学的な健康維持のための重要な基礎要因となっ
ている。しかしながら、従来の模様自動生成技術では、
快適性の高い模様を自動的に生成できず、デザイナーの
関与が不可欠であった。この発明の目的は、上記課題を
解決した方法および装置、すなわち快適感を向上させる
フラクタル模様を生成できる方法および装置を提供する
ことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明によるフラクタ
ル模様生成方法および装置は、線分の長さと、描画領域
の大きさと対応した長さ横幅あるいは縦幅などとの比の
変化に応じて重みづけ係数を鋸歯状に変化させ、この重
みづけ係数と乱数とを乗じてゆらぎ量を再帰的階層的な
1/f特性とすることを特徴とする。
【0005】この発明においては、このように、フラク
タル模様生成における画素値のゆらぎ量を、線分長と描
画領域の大きさとの比にもとづいて段階的に変化させ
る。このことから、生成された模様は、ある規模の大き
さまでは1/fゆらぎを示し、それより小さい規模では
別の初期値から1/fゆらぎを示す、という階層性をも
つ、少なくとも2段階以上にわかれた1/fゆらぎ特性
をもつことになり、自然性の高い適度の奥ゆき感をもつ
模様構造を生成することが可能となり、この発明の目的
である快適感を向上させるフラクタル模様生成を実現で
きる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面に
よって詳細に説明する。図1はこの発明のフラクタル模
様生成方法の一実施例を示す流れ図であり、図2はその
方法を実現するこの発明の装置の一実施例を示す。この
実施例では、図4に示した公知の正三角形領域における
フラクタル模様生成を例にとって説明する。
【0007】この発明の方法の実施例においては、ま
ず、正三角形領域の大きさを表す値として横幅Wを取得
する(S1 )。この実施例では領域の大きさを代表する
値として横幅Wを用いるが、これは縦幅であってもよい
し、領域を構成する多角形の任意の1辺の長さ等であっ
てもよい。次に、正三角形を構成する3頂点の座標と画
素値と三角形情報として取得する(S2 )。座標の表現
は、この実施例ではXY座標系を用いるが極座標など他
の座標系でもよい。三角形を構成する3線分からひとつ
を選択してその線分の長さLを算出する(S3 )。線分
の長さLを領域の大きさWで除した値から、図3に一例
を示した対応グラフを参照して重みづけ係数を求める
(S4 )。図3はこの発明の特徴を示し、横軸はL/
W、縦軸は重み係数であり、この重み係数特性線は1/
f特性、つまり1/Lに比例しており、かつあるL/W
の範囲では1/fのゆらぎを示し、その隣接L/Wの範
囲では別の1/fのゆらぎを示し、少くとも2段階以上
にわたって1/fゆらぎ特性をもたらす、つまり、L/
Wの変化に対し、重み係数は鋸歯状に変化し、即ち再帰
的階層的な1/f特性を示す。
【0008】重みづけ係数に正負いずれの値もとりうる
−1〜+1の範囲の乱数を発生させ(S5 )、この乱数
を前記重み係数に乗じてゆらぎ量Yを決定する
(S6 )。線分の中点の基準画素値Sを、線分の2端点
の画素値の平均をとることによって求め(S7 )、この
中点基準画素値Sにゆらぎ量Yを加えて中点画素値Cを
決定する(S8 )。また、線分の中点の座標を線分2端
点の座標値から算出する(S9)。中点基準画素値Yの
算出(S7 )と中点座標の算出(S9 )は、線分選択
(S2 )以降、これらの段階(S7 ,S9 )にいたるま
でのどの段階で行っていてもよく、その順序は問わな
い。ひとつの線分について上記の処理(S3 乃至S9
を完了した後、同じ正三角形を構成する線分中で処理が
残っていれば段階S3に戻る(S10)。その三角形のす
べての線分について上記処理(S3 乃至S9 )が完了し
ている場合は、同じ大きさをもち、まだ上記処理(S3
乃至S9 )が実行されていない別の三角形が存在するな
らば、段階S2 に戻り、その三角形について同じ処理
(S3 乃至S10)を実行する(S11)。同じ大きさのす
べての三角形について上記処理(S2 乃至S10)が実行
済みの場合は、三角形の大きさがあらかじめ定めておい
た最小限界値にいたっていなければ段階S2 に戻り、処
理(S2 乃至S11)を実行し、最小限界値になったら全
処理を終了する(S12)。
【0009】以上の方法を実現するこの発明の装置の一
実施例を図2に示す。まず、領域情報取得部11で、座
標・画素値メモリ12から、正三角形領域の3頂点の座
標と画素値と、領域の大きさを代表する値として横幅W
とが取得され、線分選択部13に送出する。線分選択部
13では、領域情報取得部11から受信した3点の座標
から2点を選択してその2点の座標を線分長さ算出部1
4と中点座標算出部15とに送出し、これら2点の画素
値を中点基準画素値算出部16に送出し、更に受信した
領域の大きさWを重みづけ係数算出部17に送出する。
線分長さ算出部14は、受信した2点の座標からこの2
点で構成される線分の長さLを算出し、これを重みづけ
係数算出部17に送出する。重みづけ係数算出部17
は、受信した線分の長さLを、受信した領域の大きさW
で除し、このL/Wで、図3に示す対応グラフが記憶さ
れたテーブル18を参照して重みづけ係数Kを得、これ
をゆらぎ量算出部19に送出する。ゆらぎ量算出部19
は、乱数発生器21より発生した正負いずれの値をもと
る乱数Rと、受信した重みづけ係数Kとを乗じてゆらぎ
量Yを算出し、これを中点画素値算出部22に送出す
る。
【0010】中点基準画素値算出部16は、受信した2
点の画素値からそれらの平均値を求めて中点基準画素値
Sとし、これを中点画素値算出部22に送出する。中点
画素値算出部22は、受信した中点基準画素値Sに、受
信したゆらぎ量Yを加えて中点画素値Cを算出し、これ
を中点画素値書込部23に送出する。中点座標算出部1
5は、受信した2点の座標からその中点の座標を算出
し、これを中点画素値書込部23に送出する。中点画素
値書込部23は、受信した中点画素値Cを受信した中点
座標とともに座標・画素値メモリ12に書き込み、制御
を線分選択部13にもどす。線分選択部13は、まだ中
点画素値が求められていない線分を選択し、同様の操作
を行う。すでに当該三角形のすべての辺の中点画素値が
求められている場合は、まだ中点画素値を求めていない
別の三角形について、座標・画素値メモリ12から頂点
の座標・画素値を取得して同様の操作を行う。
【0011】先に述べたように、この実施例は、公知の
正三角形領域におけるフラクタル生成方法にもとづいて
説明しているが、領域の形に依存するものではない。ま
た、線分を中点で2等分し、両端の画素値の平均にゆら
ぎを付与するフラクタル生成方法を例に示したが、フラ
クタル生成方法としては別の手法を用いてもよい。この
発明において重要な点は、フラクタル模様発生の分割点
の画素値に1/fゆらぎを与える際に、そのゆらぎを与
える重みづけ係数を鋸歯状に変化させて、1/fゆらぎ
を再帰的階層的に与えることである。つまり前記実施例
では領域が細かく分割されるにしたがって、Wは一定で
あるがLが小さくなるため、L/Wが小さくなり図3に
示すように重みづけ係数Kは、初期値から1/fに比例
して連続的に小さくなり、あるしきい値に達すると不連
続に初期値に戻る。その後再び、重みづけ係数Kは、領
域分割にしたがって1/fに比例して連続的に小さくな
り、しきい値に達すると初期値に不連続に戻る。以上の
ような鋸歯状の変化を繰り返す重みづけ係数Kは、再帰
的階層的な1/fゆらぎをフラクタル模様に与えること
ができる。この場合、重みづけ係数がしきい値に達した
ときに戻る値は必ずしも初期値でなくてもよく、またし
きい値も一定でなくてよい。更に、図3中に示した数値
は一例であり、これに限るものではない。重みづけ係数
KのL/Wの変化に対する変化の繰返しは少くとも2回
以上とされ、1つの1/f特性線から次の1/f特性線
に移るには最低L/Wを1回変化させる必要があるが、
1回変化のみで次の1/f特性線に移ると全体として1
/f特性にならない。従ってL/Wが1回で変化する場
合は、次には3回程度は変化して移るようにする。通常
はL/Wが少くとも2回変化してから次の1/f特性線
に移る、次に1/f特性線に移るまでのL/Wの変化回
数が多過ぎると、この発明の効果が少なくなる。好まし
いのはL/Wが4〜5回変化すると次の1/f特性線に
移るようにするとよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、領域内に生成されるフラクタル模様に再帰的階層的
な1/fゆらぎが与えられる。この発明を応用して作成
した模様の快適性と、既製の高級壁紙模様の快適性とを
比較する生理的・心理的評価実験を行ったところ、統計
的に極めて高い有意性で、この発明による模様の快適性
が検証された。即ちこの発明による模様と既製の模様と
を健常な男女10人にディスプレイ上に3分間呈示し、
快適性の指標とされる後頭部脳波α波ポテンシャルの呈
示直前直後の変化を調べ、比較したところ、この発明に
よる模様を呈示したときのα波ポテンシャル平均値が
9.4%高く、この違いは分散分析の結果危険率0.1
%の有意性で支持された。また、シェッフェの一対比較
法によって心理的な比較を試みた、つまり各模様を30
秒間ずつ呈示し、「自然な」と「人工的な」、「開放感
のある」と「圧迫感のある」などの14の比較語対につ
いて、対となった比較語間の層度のどこに位置すると感
じるかを5段階で記入させた。13語対について危険率
1%の有意性でこの発明による模様がよりプラスの評価
を得ていることが示された。
【0013】以上からこの発明の効果は明らかであり、
従来の方法および装置では実現できなかった快適感を向
上させるフラクタル模様の生成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法の実施例を示す流れ図。
【図2】この発明の装置の一実施例を示すブロック図。
【図3】ゆらぎ量の重みづけ係数を算出するためのグラ
フ例を示す図。
【図4】従来のフラクタル生成方法の原理を示す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多角形の線分の長と、描画領域の大きさ
    と対応した長さとの比と対応した重みづけ係数と乱数と
    を乗算して、1/f特性を示すゆらぎ量を得、このゆら
    ぎ量を、線分の両端の画素値の平均値に加減算してその
    線分の内分点の画素値を求め、上記多角形を分割しなが
    ら各線分の内分点の画素値を求めることを繰返してフラ
    クタル模様を生成する方法において、 上記重みづけ係数を上記比の変化に対して鋸歯状に変化
    させることを特徴とするフラクタル模様生成方法。
  2. 【請求項2】 定められた領域内にフラクタル模様を生
    成する装置において、 画素値の定義されている両端を持つ線分について、線分
    の長さと描画領域の大きさと対応した長さなどとの比に
    応じて鋸歯状に変化する重みづけ係数を算出する手段
    と、 乱数を発生する手段と、 上記重みづけ係数と上記乱数とを乗じることによって再
    帰的階層的な1/f特性を示すゆらぎ量を算出する手段
    と、 上記線分両端の画素値の平均値にゆらぎ量を加減算して
    線分の内分点の画素値を求める手段とを具備することを
    特徴とするフラクタル模様生成装置。
JP7268571A 1995-10-17 1995-10-17 フラクタル模様生成方法および装置 Pending JPH09114992A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2008032593A1 (ja) * 2006-09-15 2010-01-21 株式会社千代田グラビヤ シボ柄印刷用のシボ柄並びにそのシボ柄の創成方法および創成プログラム、並びにそのシボ柄を印刷した住宅建材製品、自動車用内装部品、家庭電化製品および情報機器
JP4703907B2 (ja) * 2001-07-31 2011-06-15 富士重工業株式会社 物体の表面格子生成方法

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