//----------------------------------------------------------------------------- // Fraktaly v pocitacove grafice // Ukazkovy priklad cislo 48.2 // Autor: Pavel Tisnovsky // // Pouziti spektralni syntezy pro vytvoreni jednorozmerne stochasticke krivky // s fraktalni charakteristikou. Pomoci klaves [A] a [S] je mozne menit pocet // koeficientu Fourierovy transformace, klavesy [Z] a [X] slouzi k urceni // Hurstova koeficientu a tim i fraktalni dimenze vytvorene krivky. // Ukonceni aplikace se provede klavesou [Esc] nebo klavesou [Q]. //----------------------------------------------------------------------------- #ifdef __BORLANDC__ #include <windows.h> #endif #include <GL/glut.h> // hlavickovy soubor funkci GLUTu a OpenGL #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #include <limits.h> #define WINDOW_TITLE "Fraktaly 48.2" // titulek okna #define WINDOW_WIDTH 640 // pocatecni velikost okna #define WINDOW_HEIGHT 480 int width, height; // velikost okna float h=0.5; // Hurstuv exponent int n=10; // pocet koeficientu spektralni syntezy //----------------------------------------------------------------------------- // Vygenerovani nahodneho cisla v rozsahu 0..1 s pribliznym Gaussovym rozlozenim //----------------------------------------------------------------------------- float randomGauss(void) { #define N 50 float sum=0.0; int i; for (i=0; i<N; i++) sum+=(float)rand()/(float)RAND_MAX; return sum/N; } //----------------------------------------------------------------------------- // Vygenerovani nahodneho cisla v rozsahu 0..1 s rovnomernym rozlozenim //----------------------------------------------------------------------------- float randomN(void) { return (float)rand()/(float)RAND_MAX; } //----------------------------------------------------------------------------- // Spektralni synteza v 1D //----------------------------------------------------------------------------- void spectralSynthesis1D(void) { #define PI 3.1415927 float A[n/2]; // koeficienty Ak float B[n/2]; // koeficienty Bk float beta=2.0*h+1; // promenna svazana s Hurstovym koeficientem int i, j, k; // pocitadla smycek srand(123456); glBegin(GL_LINE_STRIP); for (i=0; i<n/2; i++) { // vypocet koeficientu Ak a Bk float rad=pow((i+1), -beta/2.0)*randomGauss(); float phase=2.0*PI*randomN(); A[i]=rad*cos(phase); B[i]=rad*sin(phase); //printf("%d\t%f\t%f\n", i, A[i], B[i]); // kontrolni vypis } for (j=0; j<width; j++) { // vykresleni funkce pres cele okno float x=j; float y=0; for (k=0; k<n/2; k++) { float t=(j-n/2)*2.0*PI/width; // horizontalni vyrovnani na stred okna y+=A[k]*cos(k*t)+B[k]*sin(k*t); // koeficient pro k-tou harmonickou } glVertex2f(x, height/2.0+(height/4.0)*y); // vertikalni vyrovnani na stred zmena amplitudy } glEnd(); } //----------------------------------------------------------------------------- // Vykresleni retezce na obrazovku //----------------------------------------------------------------------------- void drawString(const int x, const int y, // umisteni retezce const float r, const float g, const float b, // barva pisma char *str) // ukazatel na retezec { char *c; glColor3f(r, g, b); glRasterPos2i(x, y); for (c=str; *c!=0; c++) { glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15, *c); } } //----------------------------------------------------------------------------- // Vypsani informaci o zadanych parametrech //----------------------------------------------------------------------------- void drawInfo(int n, float Hexp) { char str[100]; sprintf(str, "[a][s] N: %d", n); drawString(10, 42, 1.0, 1.0, 0.0, str); sprintf(str, "[z][x] Hurst exponent: %5.2f", Hexp); drawString(10, 26, 1.0, 0.8, 0.2, str); sprintf(str, "Fractal dimension: %5.2f", 2.0-Hexp); drawString(10, 10, 1.0, 0.6, 0.4, str); } //----------------------------------------------------------------------------- // Funkce volana pro inicializaci vykreslovani //----------------------------------------------------------------------------- void onInit(void) { glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); // barva pozadi glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1); // mod ulozeni pixelu } //----------------------------------------------------------------------------- // Nastaveni souradneho systemu v zavislosti na velikosti okna //----------------------------------------------------------------------------- void onResize(int w, int h) // argumenty w a h reprezentuji novou velikost okna { width=w; height=h; glViewport(0, 0, w, h); // viditelna oblast pres cele okno glMatrixMode(GL_PROJECTION); // zacatek modifikace projekcni matice glLoadIdentity(); // vymazani projekcni matice (=identita) glOrtho(0, w, 0, h, -1, 1); // mapovani abstraktnich souradnic do souradnic okna } //----------------------------------------------------------------------------- // Tato callback funkce je zavolana pri kazdem prekresleni okna //----------------------------------------------------------------------------- void onDisplay(void) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // vymazani vsech bitovych rovin barvoveho bufferu glDrawBuffer(GL_BACK); // pixmapa se bude kreslit do zadniho barvoveho bufferu drawInfo(n, h); spectralSynthesis1D(); // vytvoreni obrazce spektralni syntezou glFlush(); // provedeni a vykresleni vsech zmen glutSwapBuffers(); } //----------------------------------------------------------------------------- // Tato callback funkce je zavolana pri stlaceni ASCII klavesy //----------------------------------------------------------------------------- #ifdef __BORLANDC__ #pragma option -w-par #endif void onKeyboard(unsigned char key, int x, int y) { if (key>='A' && key<='Z') key+='a'-'A'; switch (key) { case 'q': case 27: exit(0); break;// pokud byla stlacena klavesa ESC, konec programu case 'a': if (n>3) n-=2; glutPostRedisplay(); break; case 's': if (n<50) n+=2; glutPostRedisplay(); break; case 'z': if (h>0.1) h-=0.1; glutPostRedisplay(); break; case 'x': if (h<1.0) h+=0.1; glutPostRedisplay(); break; default: break; } } #ifdef __BORLANDC__ #pragma option -w+par #endif //----------------------------------------------------------------------------- // Hlavni funkce konzolove aplikace //----------------------------------------------------------------------------- int main(int argc, char **argv) { glutInit(&argc, argv); // inicializace knihovny GLUT glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE); glutCreateWindow(WINDOW_TITLE); // vytvoreni okna pro kresleni glutReshapeWindow(WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT);// zmena velikosti okna glutPositionWindow(100, 100); // pozice leveho horniho rohu okna glutDisplayFunc(onDisplay); // registrace funkce volane pri prekreslovani okna glutReshapeFunc(onResize); // registrace funkce volane pri zmene velikosti okna glutKeyboardFunc(onKeyboard); // registrace funkce volane pri stlaceni klavesy onInit(); // inicializace vykreslovani glutMainLoop(); // nekonecna smycka, kde se volaji zaregistrovane funkce return 0; // navratova hodnota vracena operacnimu systemu } //----------------------------------------------------------------------------- // finito //-----------------------------------------------------------------------------