D3.js d3-contour 모듈로 컨투어 폴리곤 생성하기

d3-contour 모듈은 D3.js의 일부로, 숫자 값의 사각형 배열에 대해 마칭 사각형(marching squares) 알고리즘을 적용하여 컨투어 폴리곤을 계산한다.

이 모듈은 주로 데이터 시각화에서 고도 데이터나 밀도 추정을 위한 컨투어 맵을 생성하는 데 사용된다.

컨투어 폴리곤은 특정 임계값을 기준으로 데이터 포인트들을 연결하여 만들어지는 다각형으로, 이를 통해 데이터의 변화를 시각적으로 표현할 수 있다.

 

d3-contour를 사용하여 컨투어 폴리곤을 생성하는 기본적인 방법은 다음과 같다.

 

* d3.contours() 함수를 호출하여 새로운 컨투어 생성기를 생성한다.

* .size([width, height]) 메서드를 사용하여 컨투어 맵의 크기를 설정한다. 여기서 width와 height는 컨투어 맵의 너비와 높이를 나타낸다.

* .thresholds([0, 1, 2, 3, 4]) 메서드를 사용하여 컨투어 폴리곤의 임계값을 설정한다. 이 임계값들은 컨투어 폴리곤이 그려질 때 사용되는 기준이다.

 

아래는 d3-contour를 사용하여 컨투어 폴리곤을 생성하는 예제 코드다.

// 컨투어 생성기 생성
const contours = d3.contours()
    .size([width, height]) // 컨투어 맵의 크기 설정
    .thresholds([0, 1, 2, 3, 4]); // 컨투어 폴리곤의 임계값 설정

// 컨투어 폴리곤 생성
const polygons = contours(data);

 

위 코드에서 data는 숫자 값의 사각형 배열이며, 각 값은 컨투어 포릴곤의 임계값에 따라 다른 컨투어 폴리곤으로 분류된다.

생성된 polygons은 각 컨투어 폴리곤을 타나내는 객체의 배열로, 각 객체는 폴리곤의 경계선을 나타내는 점들의 배열을 포함한다.

 

d3-contour 모듈은 데이터 시각화에서 유용하게 사용될 수 있으며, 고도 데이터나 밀도 추정을 위한 컨투어 맵을 생성하는 데 특히 유용하다.

이를 통해 데이터의 변화를 시각적으로 표현하고, 데이터의 패턴이나 특징을 분석하는 데 도움이 된다.

 

마칭 사각형 알고리즘

마칭 사각형(Marching Squares) 알고리즘은 컴퓨터 그래픽스에서 사용되는 방법으로, 두 차원 스칼라 필드(사각형 배열의 개별적인 숫자 값)에 대해 컨투어를 생성한다.

이 알고리즘은 지형도나 날씨 맵에서 컨투어 라인을 생성하거나 2D 삼각형 메시에 대한 컨투어를 생성하는 등의 응용에 유사한 방법을 사용할 수 있다.

마칭 사각형 알고리즘은 각 셀을 독립적으로 처리하고, 컨투어 레벨(또는 임계값)과 셀 모서리의 데이터 값을 셀 인덱스를 계산하며, 셀 인덱스를 키로 하는 미리 만들어진 조회 테이블을 사용하여 셀의 출력 기하학적 형태를 설명하고, 셀의 경계선 범위에서 선형 보간을 적용하여 정확한 컨투어 위치를 계산한다.

 

d3-contour 모듈은 D3.js의 일부로, 숫자 값의 사각형 배열에 마칭 사각형 알고리즘을 적용하여 컨투어 폴리곤을 계산한다.

이 모듈은 특히 그리드 상의 값을 나타내는 데이터를 시각화하는 데 유용하며, 지형도나 밀도 추정을 위한 컨투어 맵을 생성하는 데 특히 유용하다.

마칭 사각형 알고리즘을 적용함으로써, d3-contour는 그리드 내의 다른 데이터 값 경계를 나타내는 컨투어 폴리곤을 생성할 수 있다.

이는 두 차원 공간에서 데이터의 변화를 시각적으로 표현하는 데 특히 유용하다.

 

마칭 사각형 알고리즘은 마칭 큐브(Marching Cubes) 알고리즘의 2차원 버전이다.

마칭 사각형 알고리즘의 데이터 공간은 2D로 고정되어 있다.

왜냐하면 데이터 값이 할당된 정점들이 2D 토폴로지컬 그리드에서 이웃 정점들과 연결되기 떄문이다.

그러나 정점에 할당된 공간 좌표는 2D, 3D, 또는 더 높은 차원에 있을 수 있다.

예를 들어, 삼각형 메시는 3D 공간에 내장된 2D 데이터 표면을 나타낼 수 있으며, 정점과 컨투어 범위에 있는 보간 점들의 공간 위치는 모두 3개의 좌표를 가질 수 있다.

사각형의 경우는 모호한데, 왜냐하면 3차원 공간에 내장된 사각형은 반드시 평면이 아니기 때문에, 3D 에서 대역 표면을 그리는 기하학적 보간 체계를 선택할 수 있다.

 

요약하면, 마칭 사각형 알고리즘은 스칼라 필드에서 컨투어를 생성하는 컴퓨터 그래픽스의 기본적인 기술이며, D3.js의 d3-contour 모듈은 이 알고리즘을 사용하여 숫자 값의 사각형 배열에서 컨투어 폴리곤을 계산하여, 2차원 공간에서 데이터 시각화를 위한 강력한 도구다.

 

.thresholds()

.thresholds() 메서드는 d3-contour 에서 컨투어 폴리곤의 경계를 결정하는 데 사용된다.

이 메서드는 컨투어 폴리곤이 그려질 때 사용되는 임계값들을 설정하는 데 사용된다.

임계값들은 컨투어 폴리곤이 그려질 때 사용되는 기준이다.

예를 들어, .thresholds([0, 1, 2, 3, 4]) 와 같이 임계값들을 설정하면, 이 값들은 컨투어 폴리곤의 경계를 결정하는 데 사용된다.

즉 데이터 값이 0과 1 사이에 있는 경우, 그 범위를 나타내는 컨투어 폴리곤이 생성되고, 1과 2 사이에 있는 경우, 그 범위를 나타내는 컨투어 폴리곤이 생성도니다.

이렇게 임계값들을 설정함으로써, 데이터의 변화를 시각적으로 표현하고, 데이터의 패턴이나 특성을 분석하는 데 도움이 된다.