Trình tạo Sơ đồ Voronoi
Tạo sơ đồ Voronoi từ một tập hợp các điểm mầm trực tuyến. Nhấp vào khung canvas để thêm hoặc kéo các điểm, chuyển đổi giữa các hệ đo khoảng cách Euclidean, Manhattan, Chebyshev và Minkowski, chọn từ các bảng màu được tuyển chọn, xem các ô chuyển động vào vị trí và xuất kết quả dưới dạng SVG hoặc PNG. Bao gồm các thiết lập sẵn điểm mầm theo thuật toán giãn Lloyd, đường xoắn ốc tỷ lệ vàng và lưới lục giác để tạo ra các ô sắc nét và đồng đều.
Euclidean — khoảng cách đường thẳng (cổ điển) Ngẫu nhiên rải rác · 18 điểm mầm · Aurora (xanh lam ngọc · tím · hồng)
Trình chặn quảng cáo đang ngăn chúng tôi hiển thị quảng cáo
MiniWebtool miễn phí nhờ quảng cáo. Nếu công cụ này hữu ích, hãy ủng hộ bằng Premium (không quảng cáo + nhanh hơn) hoặc cho phép MiniWebtool.com rồi tải lại trang.
- Hoặc nâng cấp Premium (không quảng cáo)
- Cho phép quảng cáo cho MiniWebtool.com, rồi tải lại
Giới thiệu về Trình tạo Sơ đồ Voronoi
Trình tạo sơ đồ ô Voronoi phân chia một mặt phẳng 2D thành các vùng dựa trên mức độ gần gũi với một tập hợp các điểm mầm. Mỗi điểm trên mặt phẳng thuộc về điểm mầm nào gần nhất, vì vậy sơ đồ trông giống như một tấm thảm ghép gồm các ô xung quanh các điểm đầu vào. Công cụ này tạo ra các sơ đồ ô Voronoi một cách tương tác ngay trong trình duyệt của bạn — thả các điểm mầm mới bằng một cú nhấp chuột, kéo bất kỳ điểm mầm nào để vẽ lại các ô trong thời gian thực, chuyển đổi giữa bốn chỉ số khoảng cách và áp dụng làm mịn Lloyd để làm đều kích thước các ô. Xuất kết quả dưới dạng SVG sắc nét hoặc PNG có thể chia sẻ.
Cách thức hoạt động: đối với mọi vị trí trên canvas, thuật toán sẽ tìm điểm mầm gần nhất và tô vị trí đó bằng màu của điểm mầm. Ranh giới giữa hai ô bất kỳ là đường trung trực của đoạn thẳng nối hai điểm mầm đó — nghĩa là tập hợp các vị trí cách đều cả hai. Ba đường trung trực gặp nhau tại mỗi góc ô, đây cũng là tâm của một đường tròn đi qua ba điểm mầm (tính chất đường tròn trống).
Bốn chỉ số khoảng cách — Trực quan hóa
Hình dạng của mỗi ô Voronoi được quyết định bởi chỉ số khoảng cách mà bạn sử dụng. Mỗi chỉ số định nghĩa một "đường tròn" trông như thế nào — và hình dạng của đường tròn đó chính là hình dạng va chạm với các đường tròn lân cận để tạo thành ranh giới ô.
đường tròn = hình tròn
đường tròn = hình thoi
đường tròn = hình vuông
đường tròn = hình siêu elip
Đó là lý do tại sao các ô theo chỉ số Manhattan chỉ có các cạnh ngang, dọc và 45°, trong khi các ô Chebyshev chỉ có các cạnh ngang và dọc — ranh giới giữa hai ô luôn tiếp tuyến với hình dạng của hai "đường tròn" đó. Euclidean mang lại sơ đồ Voronoi cạnh cong cổ điển mà mọi người thường liên tưởng khi nghe đến cái tên này. Minkowski p=3 là một trường hợp trung gian thanh lịch về mặt toán học được sử dụng trong thiết kế tính toán, nơi các góc L1 cảm giác quá thô ráp nhưng các đường tròn L2 lại cảm giác quá tròn.
Điều gì làm nên sự khác biệt của trình tạo này
Nơi sơ đồ ô Voronoi xuất hiện
- Bản đồ phủ sóng của tháp di động — điện thoại kết nối với bất kỳ tháp nào gần nó nhất, chính xác là ô Voronoi của tháp đó.
- Bản đồ dịch tả năm 1854 của John Snow — Snow đã vẽ ô Voronoi xung quanh mỗi máy bơm nước ở Soho và đếm số ca tử vong do dịch tả bên trong mỗi ô, từ đó cô lập được máy bơm Broad Street bị ô nhiễm.
- Tạo kết cấu thủ tục — nhiễu Worley (nhiễu tế bào) được sử dụng trong mọi thứ, từ đổ bóng da cho đến tạo địa hình trong các trò chơi như Minecraft và No Man's Sky.
- Tạo lưới — các bộ giải phần tử hữu hạn thích các tam giác gần đều, và phép tam giác hóa Delaunay (đối ngẫu của sơ đồ ô Voronoi) tối đa hóa góc nhỏ nhất trên tất cả các tam giác.
- Lập kế hoạch đường đi cho robot — các cạnh của sơ đồ ô Voronoi xung quanh các điểm chướng ngại vật là những con đường an toàn nhất mà robot có thể đi, bởi vì chúng tối đa hóa khoảng cách từ mọi chướng ngại vật.
- Vẽ chấm điểm và tán sắc (halftone) — sơ đồ ô Voronoi được làm mịn bằng Lloyd tạo ra các phân bố điểm đẹp mắt về mặt trực quan được sử dụng trong vẽ chấm điểm nghệ thuật và kỹ thuật dithering của máy in.
- Thiên văn học — các siêu cụm thiên hà và mạng lưới vũ trụ hiển thị cấu trúc giống như Voronoi nhờ vào sự tụ tụ do trọng lực; phân chia ô Voronoi là một công cụ tiêu chuẩn trong ước tính mật độ thiên hà.
- Tinh thể học — các ô Wigner–Seitz (các ô Voronoi xung quanh các nguyên tử trong một mạng tinh thể) định nghĩa thể tích nguyên thủy của mỗi ô đơn vị trong vật lý trạng thái rắn.
Chi tiết toán học
Định nghĩa ô — đối với một tập hợp hữu hạn các điểm mầm \(\{p_1, p_2, \dots, p_n\}\) and bất kỳ chỉ số \(d(\cdot,\cdot)\) nào, ô Voronoi của \(p_i\) là
\[ V_i = \{ x \in \mathbb{R}^2 \mid d(x, p_i) \le d(x, p_j),\ \forall j \neq i \} \]
do đó mỗi ô là giao điểm của các nửa không gian (đối với chỉ số Euclidean) hoặc các nửa mặt phẳng (đối với L1/L∞). Các ô phân chia mặt phẳng ngoại trừ một tập hợp ranh giới có độ đo bằng không.
Sơ đồ Voronoi trọng tâm (điểm cố định của Lloyd) — tại một CVT, mỗi điểm mầm trùng với trọng tâm của ô của nó:
\[ p_i = \frac{1}{|V_i|} \int_{V_i} x\, dA \ ]
Thuật toán của Lloyd lặp lại: phân loại pixel → di chuyển mỗi điểm mầm đến trọng tâm ô của nó → lặp lại. Nó luôn làm giảm mô-men bậc hai trung bình bên trong ô, vì vậy nó hội tụ. Lưới lục giác là điểm tối thiểu toàn cục cho mật độ đồng đều trên một hình xuyến — đó là lý do tại sao cấu trúc tổ ong lại hiệu quả đến vậy.
Cách sử dụng công cụ này
- Chọn một thiết lập sẵn hoặc thiết lập biểu mẫu. Các thẻ thiết lập sẵn ở đầu biểu mẫu là các điểm bắt đầu bằng một cú nhấp chuột — Ô cổ điển, Tổ ong, Khối phố, Vua cờ vua, Xoắn ốc vàng, Gợn sóng, Làm mịn Lloyd, Khung dây, Mực chấm điểm, 3 Vùng lãnh thổ.
- Chọn chỉ số khoảng cách. Euclidean cho giao diện cổ điển, Manhattan cho các ô dạng khối, Chebyshev cho các hình vuông căn chỉnh theo trục, Minkowski p=3 cho các ô hình vuông bo tròn trung gian.
- Nhấp Tạo. Sơ đồ hiển thị với hiệu ứng hoạt họa ô phát triển để bạn thấy cách mỗi điểm mầm "chiếm" lãnh thổ của nó.
- Chỉnh sửa trên canvas. Nhấp vào khoảng trống để thêm điểm mầm mới. Kéo bất kỳ chấm điểm mầm nào để di chuyển — các ô sẽ đi theo ngón tay bạn trong thời gian thực. Nhấp đúp vào điểm mầm để xóa.
- Làm mượt bằng làm mịn Lloyd. Nhấp vào nút làm mịn Lloyd (hoặc nhấn R) để dịch chuyển mỗi điểm mầm về phía trọng tâm của ô của nó. Một vài bước sẽ mang lại cho bạn một sự phân chia ô đồng đều về mặt trực quan.
- Chuyển đổi chỉ số mà không làm mất tập hợp điểm của bạn. Sử dụng các thẻ chỉ số phía trên canvas — cùng một điểm mầm, quy tắc khoảng cách khác nhau, các ô hoàn toàn khác nhau.
- Xuất dữ liệu. SVG để sử dụng vector, PNG để chia sẻ raster, hoặc sao chép PNG trực tiếp vào bộ nhớ tạm.
Mẹo để có được những sơ đồ đẹp mắt
- Để có các ô đồng đều về mặt trực quan, hãy bắt đầu với bố cục Ngẫu nhiên hoặc Đồng đều và áp dụng 3–4 bước làm mịn Lloyd. Bạn sẽ thấy các ô hội tụ về phía một mô hình lục giác với các kích thước rất giống nhau.
- Để làm áp phích nghệ thuật pop-art, hãy sử dụng bố cục Cụm với bảng màu Cầu vồng và bật các cạnh của ô. Ba vùng lãnh thổ tạo ra một cấu trúc phân cấp trực quan nổi bật với các khối màu đậm.
- Để có các sơ đồ trông có tính kỹ thuật, hãy sử dụng kiểu Khung dây trên bố cục Đồng đều — các đường màu đen sạch sẽ trên nền trắng trông giống như một bản vẽ CAD.
- Để có các họa tiết hữu cơ, vẽ bằng tay, hãy sử dụng kiểu Chấm điểm — thuật toán đọc các cạnh ô dưới dạng tác phẩm chấm điểm và tạo ra giao diện bút mực được sử dụng trong minh họa khoa học.
- Để rõ ràng về mặt toán học, hãy chuyển sang Manhattan hoặc Chebyshev với số lượng điểm nhỏ (8–12 điểm). Các cạnh góc vuông giúp bạn dễ dàng tự truy nguyên lý do tại sao mỗi ô lại có hình dạng như vậy.
Câu hỏi thường gặp
Sơ đồ ô Voronoi là gì?
Một sơ đồ ô Voronoi phân chia một mặt phẳng thành các ô dựa trên việc mỗi vị trí gần với điểm mầm nào nhất trong một tập hợp các điểm mầm. Mỗi ô bao gồm tất cả các vị trí gần nhất với một điểm mầm cụ thể. Các ranh giới ô cách đều hai hoặc nhiều điểm mầm.
Trình tạo này tính toán sơ đồ như thế nào?
Nó sử dụng phương pháp phân loại vét cạn theo từng pixel: đối với mỗi pixel trên canvas, nó tìm điểm mầm gần nhất theo chỉ số khoảng cách đã chọn, sau đó tô pixel đó bằng màu của điểm mầm đó. Chi phí tính toán là O(W·H·N) nhưng nó hoàn toàn mạnh mẽ đối với các đầu vào suy biến và hỗ trợ một cách dễ dàng bất kỳ chỉ số khoảng cách nào.
Bốn chỉ số khoảng cách là gì?
Euclidean là khoảng cách đường thẳng mang lại giao diện Voronoi cổ điển. Manhattan là khoảng cách khối phố căn chỉnh theo trục. Chebyshev là khoảng cách vua trong cờ vua. Minkowski p=3 là chỉ số trung gian hình vuông bo tròn. Việc chuyển đổi chỉ số trên cùng một tập hợp điểm sẽ tạo ra các hình dạng ô hoàn toàn khác nhau.
Làm mịn Lloyd là gì?
Thuật toán của Lloyd di chuyển lặp đi lặp lại từng điểm mầm đến trọng tâm của ô Voronoi hiện tại của nó. Sau vài lần lặp, các ô trở nên đồng đều về mặt trực quan và có xu hướng trở thành tổ ong hình lục giác — cấu trúc được gọi là Phân chia ô Voronoi Trọng tâm.
Tôi có thể chỉnh sửa các điểm sau khi tạo không?
Có. Nhấp vào bất kỳ đâu trên canvas để thêm điểm mầm mới. Kéo bất kỳ điểm mầm nào để di chuyển — sơ đồ sẽ vẽ lại liên tục. Nhấp đúp vào điểm mầm để xóa. Nút Đặt lại khôi phục bố cục điểm mầm ban đầu.
Sự khác biệt giữa Voronoi và Delaunay?
Chúng là các đồ thị đối ngẫu của nhau. Phép tam giác hóa Delaunay kết nối mỗi cặp điểm mầm có các ô Voronoi chia sẻ một cạnh. Tương đương, ba điểm mầm tạo thành một tam giác Delaunay khi và chỉ khi không có điểm mầm nào khác nằm bên trong đường tròn ngoại tiếp tam giác đó.
Tôi có thể tạo cùng một sơ đồ hai lần không?
Có. Nhập bất kỳ chuỗi nào vào trường Chuỗi ngẫu nhiên — cùng một chuỗi luôn tái tạo cùng một tập hợp điểm ban đầu. Kết hợp điều đó với các trường biểu mẫu khác để chia sẻ một liên kết cố định đến một sơ đồ chính xác.
Tôi có thể làm gì với SVG hoặc PNG được xuất ra?
Miễn phí cho mục đích sử dụng cá nhân và thương mại — sơ đồ được tạo bởi công cụ này không có dấu mờ hoặc bản quyền bản quyền gắn kèm. Hãy sử dụng chúng cho các slide, minh họa blog, ghi chú bài giảng, in áo thun, gợi ý nghệ thuật tạo sinh, hoặc làm bản đồ cơ sở cho công việc tiếp theo trong Illustrator hoặc Inkscape.
Tham khảo nội dung, trang hoặc công cụ này như sau:
"Trình tạo Sơ đồ Voronoi" tại https://MiniWebtool.com/vi// từ MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/
bởi đội ngũ miniwebtool. Cập nhật: 2026-05-20