CFDG 生成图像语言 Context Free

CFDG：用于程序化图像生成的上下文无关文法

Context Free 使用 CFDG（Context Free Design Grammar，上下文无关设计文法）语言来描述程序化图像生成。这种领域特定语言采用上下文无关文法，基本图元包括 CIRCLE（圆）和 SQUARE（方块）。渲染引擎基于 Anti-Grain Geometry 库。规则定义了形状的递归变换，支持参数如旋转（r）、缩放（s）、平移（x, y）、颜色（hue, sat, b）、透明度（a）等。

这种语言能从简单描述生成复杂的分形结构。下面的每个示例都展示了真实的 CFDG 脚本，能产出惊艳的视觉效果。

基础示例：分形图案

这个脚本在黑色背景上创建对称图案，使用重复圆形和渐变效果。

startshape T
// FLIGIZ
background{b -1}
tile {s 2.5}
rule T {3*{r 120 hue 30}S{x .3}}
rule S 3{CIRCLE{hue 30}4*{r 20 b.007 sat .1}S[s.3.7y.9]}
rule S {CIRCLE{hue 15}9*{r 20 b.05 hue -3}S[s.3.7y.9]}
rule S {S{flip 90}}

这里，规则 T 启动三个旋转 120° 的分支，每个分支变换 S。S 规则添加圆形，并应用亮度（b）和饱和度（sat）渐变，然后递归缩放（s 0.37）并向上平移（y 0.9）。

彩虹效果与阴影

这个脚本使用嵌套规则生成闪烁的球体，带有阴影和高光。

startshape START
rule START {
CIRCLE{}
RAINBOW_SPLIT{hue 0 sat 0 b 0}
RAINBOW_SPLIT{r 180 hue 120 sat 0}
}
rule RAINBOW_SPLIT{
RAINBOW{}
}
rule RAINBOW_SPLIT{
RAINBOW_MINI{alpha -.9 y -.4 s .2 flip 1 b -1}
RAINBOW{}
}
rule RAINBOW{
SHADOW{}
CIRCLE{}
HIGHLIGHT{
RAINBOW_SPLIT{hue 1.5 sat .1 s .99 b .001 x .09 r 2.8}
}
}
rule RAINBOW_MINI{
SHADOW{}
CIRCLE{}
HIGHLIGHT{}
RAINBOW_MINI{alpha .1 hue 2 s .98 x .3 r 2.8}
}
rule RAINBOW_MINI .04{
SHADOW{}
CIRCLE{}
HIGHLIGHT{}
RAINBOW_MINI{flip 1 alpha .1 hue 5 s .99 x .3 r 2.8}
}
rule SHADOW {
CIRCLE{hue 3 b -1 sat -.6 s 1.1 y .04 alpha -.7}
}
rule HIGHLIGHT {
CIRCLE{ hue 3 b .7 sat -.3 s .98 y .05}
CIRCLE{ hue 3 b 2 sat -.7 s .9 y .01}
}

关键变换：RAINBOW_SPLIT 创建彩虹渐变，SHADOW 和 HIGHLIGHT 模拟光照。RAINBOW_MINI 中的 0.04 概率递归停止分支。

模拟古籍文本

这个脚本使用笔画和符号模仿手写文本。

background { hue 40 sat 0.2 b -0.2}
startshape LINES
rule LINES {
20 * {y -90} NEWLINE {hue 90 sat 0.7 b 0.2 a -0.5}
}
rule NEWLINE {
LINE {y 0}
}
rule NEWLINE {
LINE {y 20}
}
rule NEWLINE {
LINE {y 30}
}
rule LINE {
50 * {x 36} CHAR {}
}
rule CHAR 0.3 { }
rule CHAR {
2 * {x 20 flip 180} STROKE {r 90}
2 * {y 20 flip 180} STROKE {}
}
rule CHAR {
4 * {r 60} STROKE {}
}
rule CHAR {
STROKE {r 90}
3 * {y 10 flip 180} STROKE {}
}
rule STROKE {
B {}
}
rule STROKE {
B {flip 90}
}
rule B 30 {
MARK {}
B {x .6 r 10}
}
rule B 30 {
MARK {}
B {x .6 r 3}
}
rule B 250 {
MARK {}
B {x .9}
}
rule B 10 {
MARK {}
B {flip 90}
}
rule B 10 { }
rule MARK 3 {
CIRCLE {}
}
rule MARK {
CIRCLE {s 2}
}
rule MARK {
SQUARE {s 3}
}
rule MARK {
CIRCLE {s 4}
}
rule MARK 0.01 {
CIRCLE {s 7}
}

结构：LINES 生成多行 NEWLINE，每行含 50 个 CHAR。CHAR 结合 STROKE 并施加旋转和翻转。B 递归绘制笔画，使用 MARK（CIRCLE/SQUARE）。

带树木的动画场景

这个脚本模拟动态场景，支持基于时间的动画。

background{b -1} startshape init
rule init{time{z 0 r -90 sat .5 |h 220}}
rule time 40 {draw{} time{r 1 s .9991 b .1| a .1|}}
rule time    {slow{|b -1 |a 1 |sat 1}}
rule time    {slow{|b 1 |a -1 |sat 1}}
rule slow 20 {draw{} slow{ r 1 s .9991 b .03| a .03| h -1}}
rule slow    {time{|sat -1}}
rule draw{
SQUARE[z 0 x 1 s .27 .018 x -.5 a 1 h 1|]
stars{z 1 x .91}
cloud[z 2 x .83 s .17 x .5 h .7| a 1 sat .3|]
ground[z 3 x .73 s .1 x .5]
}
// ... (ground, stuff, block, bush, tree, stars, cloud 等规则省略)

规则 time 和 slow 控制动画：旋转、渐隐（a）、亮度（b）。draw 按 Z 序合成图层。

高级示例：程序化树木

最复杂的脚本生成逼真的树木，包括分支和叶片，使用函数和循环。

startshape MAIN
CF::Background = [hue 0 sat 0.84 b -0.9]
CF::MinimumSize = 1
// 全局常量和函数：GTreePartMove, MaxTrunkDepth() = randint(10,40), RandRange 等。
shape MAIN {
rule 1 {
SKY [ z -2 s 100 ]
SUN [ z -1 s 400 ]
TREE [ x -0.1 y -0.75 ]
GRASS [ x -1 y -1 ]
}
}
// ... (完整代码包含 TRUNK, LEAFBUNCH, LEAFSTEM 等，定义递归分支，使用 randint 和 rand)

函数如 MaxTrunkDepth() 和 NewBranchRotation() 引入随机性。TRUNK 递归生长至 EndDepth，然后分枝。LEAFBUNCH 模拟叶丛，带扭曲效果。

CFDG 核心语法

• 规则 (rule)：rule Shape { ... }，支持概率（如 rule S 3 {..}）。
• 变换：s（缩放）、r（旋转）、x/y（平移）、flip、z（图层）。
• 颜色与效果：hue、sat、b（亮度）、a（透明度）。
• 函数：randint(min,max)、rand(min,max)、loop N。
• 条件：if/else 用于递归控制。
• 起始：startshape NAME、background{}。

核心要点

• CFDG 是上下文无关文法，完美适合分形和 L-系统，无上下文依赖。
• 带概率和随机化的递归确保多样性。
• 支持 Z 缓冲，实现 2.5D 场景。
• GPL 许可，跨平台（Windows/Mac/Linux）。
• 替代方案：Structure Synth（3D）。

— Editorial Team