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Mandelbox

Un mapa de pliegue y escala inspirado en el Mandelbox de Tom Lowe de 2010: reflexiones de caja, pliegue radial y escala convierten una iteración en habitaciones y muros.

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Mapa Mandelbox bidimensional con cámaras de bordes duros y recovecos anidados tipo fortaleza en azules fríos
El mapa inspirado en Mandelbox de FractalPark: muros rectos, esquinas en ángulo recto y recovecos en capas como el interior de una fortaleza cristalina.

Resumen

La mayoría de las fórmulas fractales empiezan elevando al cuadrado, como en z² + c. El Mandelbox toma otra ruta: un pliegue de caja manda las coordenadas que están fuera de un cubo fijo de regreso hacia sus caras; luego un pliegue radial, o de bola, invierte o escala un punto según su distancia al origen; y una escala uniforme estira o comprime el resultado antes de sumar c. Repita la secuencia y los pliegues —no la elevación al cuadrado— construyen la estructura.

Las reflexiones y las inversiones no exigen un número particular de dimensiones, así que la construcción se puede hacer en cualquiera de ellas. FractalPark dibuja una variante bidimensional que conserva el mismo núcleo de pliegue y escala en el plano complejo.

Este mapa de parámetros no se suaviza en las curvas típicas de los polinomios. Corta cámaras de bordes duros, fortificaciones anidadas y pasajes que parecen sacados de un plano. Su frontera divide las órbitas acotadas —las que se quedan al alcance— de las que escapan. Acérquese y el borde dentado y autosimilar trae de vuelta el motivo de la caja a menor escala.

Las matemáticas

Iteración de pliegue y escala

z(n+1) = scale times ballFold(boxFold(z(n))) + c

Cada vuelta somete la órbita a cuatro movimientos: pliegue de caja, pliegue radial, escala y después un desplazamiento por c.

El pliegue de caja trata una coordenada cada vez. Tome una componente a de z. Por encima de 1 se refleja como a → 2 − a; por debajo de −1, como a → −2 − a. Las componentes en [−1, 1] no cambian. El plano exterior se pliega de nuevo hacia el cuadrado central.

Luego viene el pliegue de esfera, que comprueba el módulo al cuadrado r² = |z|². Si r² < 0.25 (|z| < 0.5), escale el punto por 4 y aléjelo del origen. Si 0.25 ≤ r² < 1, inviértalo a través de la esfera unitaria: z → z/r², por lo que un radio m pasa a ser 1/m. Los puntos con r² ≥ 1 no cambian. Los puntos cercanos se mueven hacia fuera; la banda intermedia se invierte a través de la esfera unitaria. Estos movimientos crean la interfaz inquieta detrás de las capas cuadradas del Mandelbox.

Pruebe z₀ = (1.5, 0) con escala s = 2. El pliegue de caja refleja x = 1.5 en x = 0.5. Como r² = 0.25 cae en la banda intermedia, el pliegue de esfera lo invierte: z = z/r² = (2, 0). Escalar por 2 da (4, 0), y sumar c completa el paso. Si parte del origen estará en la banda más interna: el pliegue de esfera lo multiplica por 4 —sigue siendo el origen—, por lo que el primer iterado llega exactamente a c.

Historia

El Mandelbox fue presentado por primera vez por Tom Lowe (conocido en línea como Tglad) a comienzos de 2010 en la comunidad FractalForums. Lowe experimentaba con operaciones iterativas de pliegue en tres dimensiones —reflexiones de caja e inversiones esféricas— para comprobar si podían producir estructuras acotadas y autosimilares análogas al conjunto de Mandelbrot. Los resultados se reconocieron enseguida como una nueva clase de fractal, y se adoptó el nombre “Mandelbox” tanto en homenaje al conjunto de Mandelbrot como por la forma de caja del conjunto al visualizarse.

El descubrimiento siguió de cerca al Mandelbulb de 2009 de Daniel White y Paul Nylander, que había renovado el interés aficionado por encontrar fractales 3D no triviales. En pocos meses, colaboradores de FractalForums —incluidos Knighty, Jesse y otros— extendieron la idea de Mandelbox a distintos planos de simetría y pliegues poliédricos.

A pesar de su popularidad en programas de arte fractal (Mandelbulber, Mandelbulb3D, Fragmentarium, Ultra Fractal), el Mandelbox ha recibido relativamente poco análisis matemático formal. Uno de los pocos tratamientos revisados por pares es el artículo de Gregg Helt para la Bridges Conference de 2018, que generaliza el paso de inversión esférica a inversiones de formas arbitrarias.

Características visuales

Los pliegues repetidos producen cámaras de bordes duros, fortificaciones anidadas y corredores profundos. El parámetro predeterminado s = 2 da a la estructura paredes rectas, esquinas rectas y huecos en capas como el interior de una fortaleza cristalina.

A escalas más finas vuelve el tema de la caja: aparecen copias pequeñas de la forma global en los huecos y a lo largo de los límites, todas con la misma geometría rectilínea. La imagen canónica usa azules y cianes fríos, adecuados para la geometría mecánica de los pliegues.

Parámetros

Escala
La escala determina cuánto se expande o invierte la órbita plegada antes de sumar c. Una escala de 2 (la predeterminada) aproximadamente duplica el valor plegado; los valores negativos invierten la dirección y producen variaciones especulares.

Remix y ejemplos

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Preguntas frecuentes

¿Qué son los pliegues de caja y de esfera?

Un pliegue de caja refleja hacia el origen las coordenadas fuera de un intervalo fijo, como al doblar los bordes de una hoja hacia dentro. Un pliegue de esfera hace una inversión condicional: los puntos demasiado cercanos al origen se empujan hacia fuera, los puntos a distancia intermedia se invierten a través de una esfera y los puntos lejanos no cambian. Juntos redirigen la órbita en cada paso y forman la geometría en capas del Mandelbox.

¿Es este el Mandelbox tridimensional?

No. FractalPark representa un mapa bidimensional inspirado en la misma construcción de pliegue y escala. El Mandelbox original se explora sobre todo en 3D, donde el pliegue de caja se refleja en las caras de un cubo; aquí la misma lógica funciona en el plano complejo con un límite cuadrado.

Referencias

Registro de la fórmula

mandelbox

Esta implementación canónica de FractalPark está publicada y se puede ejecutar.

Vista previa determinista de mandelbox

Código fuente canónico

Lenguaje
frm-like/1
Biblioteca estándar
1
Modo del perfil
parameter-plane
Centro del perfil
-0.5, 0
Zoom del perfil
0.4
Iteraciones del perfil
96
Evidencia del perfil
mechanical

Parámetros

  • mandelboxScale: real

Código fuente canónico

Esta revisión canónica verificada es de solo lectura. Remix crea una bifurcación editable independiente.

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Fuente e implementación

ID de fórmula
280cd3e2-865b-5c78-90b7-39b2a36d7be0
Nombre canónico
mandelbox
Nombre original
mandelbox
Fuente histórica
FractalPark
Implementación actual
Propiedad del proyecto

Esta es una implementación propia del proyecto FractalPark. El archivo enlazado es la Definition canónica fijada.

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