立方体、本轮与人脸
摘要
本文描述了一个项目,利用傅里叶级数和本轮在立方体的三个面上重建人脸,展示了正弦波如何生成复杂形状。
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缓存时间: 2026/06/20 14:33
# 立方体、本轮与人脸
来源:https://www.andreinc.net/2026/06/15/the-cube-the-epicycles-and-the-human-face/
*……在一轮🌘残月之下*
> 阅读本文时,不妨在脑海中播放《西部世界》(Westworld)的开场片段(https://www.youtube.com/watch?v=ZgvXU5R-xWs)。
如果柏拉图和莱布尼茨是对的会怎样?也许某些神秘主义者也是对的。*上行下效*。如果自然的振荡行为不仅仅是一种数学构造,一切就会完美契合。也许数学是本体论的。如果正弦波不仅仅是为了跟踪和逼近一个形状,而是为了相互干涉并催生出一个形状呢?
无论如何,我觉得这个想法很酷,于是决定付诸实践。这里有一个立方体,其三个面上各含一组*本轮*构造,它们协同工作以描绘一张人脸。在每个立方体面上,你还能看到构成的正弦波,且彼此互不干扰。
## 概念
如果你对这个话题已经熟悉,那么思路应该不会太复杂。
首先,我们从人脸表面采样一系列点。每个点有三个坐标:$x$、$y$ 和 $z$。找到一种合适的表面采样方法可能是最困难的部分。
点的顺序很重要。傅里叶重建会依次追踪这些点。如果随机改变它们的顺序,结果将不再像人脸。
本轮在二维空间中工作,但我们的点存在于三维空间中。为了解决这个问题,我们创建三个投影:
\\\[ (x,y),\quad(y,z),\quad(z,x)。\\\]
我们分别对每个投影计算傅里叶系数。这给出了三组本轮,分别对应立方体的三个面。然后我们将它们的端点结合起来,得到一个三维空间中的点。
我们只使用有限数量的圆,因此生成的点并不总是完全落在人脸上。在绘制最终线条之前,我们将其移回表面。
作为额外内容,立方体的每个面还展示了原始的正弦波,且不允许它们相互干涉。
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