让数学变得更生动manim库的使用（4）-动画系统详解
2024-04-29 07:03:54
1、概述
在第二篇文章中已经对动画系统做了简要的说明，本文将用更多示例详细说明manim中的各种动画。需要说明的是，以前三篇文章使用的是manimCE0.50的版本。而本文升级到了0.60所以很多示例可能在0.50的版本中无法正常运行。
2、 淡入淡出
%%manim -ql -v WARNING -i FadeScene
class FadeScene(Scene):def construct(self):text = Text('First Order Model').scale(2)self.add(text)# 淡入效果#self.play(FadeIn(text,lag_ratio=.2))#self.play(FadeInFrom(text,direction=UP))#self.play(FadeInFromLarge(text,scale_factor=2))#self.play(FadeInFromPoint(text,ORIGIN))# 淡出效果# self.play(FadeOut(text))# self.play(FadeOutAndShift(text,direction=RIGHT))self.play(FadeOutToPoint(text,ORIGIN))self.wait()
3、 生长动画
- 该动画一定应用在有方向的物体上
%%manim -ql -v WARNING -i GrowScene
class GrowScene(Scene):def construct(self):arrow = Arrow(start=LEFT, end=RIGHT)self.add(arrow)circle=Circle()self.play(GrowArrow(arrow))self.play(Uncreate(arrow))self.add(circle)self.play(GrowFromCenter(circle,point_color=RED))#self.play(GrowFromEdge(arrow,edge=LEFT))#self.play(GrowFromPoint(circle,point=[-0.5,0,0],point_color=RED))#self.play(SpinInFromNothing(circle,path_arc=0))self.wait()
4 强调动画
%%manim -ql -v WARNING -i Indications
from manim import *class Indications(Scene):def construct(self):indications = [ApplyWave,Circumscribe,Flash,FocusOn,Indicate,ShowPassingFlash,Wiggle]names = [Tex(i.__name__).scale(3) for i in indications]self.add(names[0])for i in range(len(names)):if indications[i] is Flash:self.play(Flash(UP))elif indications[i] is ShowPassingFlash:self.play(ShowPassingFlash(Underline(names[i])))else:self.play(indications[i](names[i]))self.play(AnimationGroup(FadeOutAndShift(names[i], UP*1.5),FadeInFrom(names[(i+1)%len(names)], DOWN*1.5),))
4.1 Flash
%%manim -ql -v WARNING -i FlashOnCircle
from manim import *class FlashOnCircle(Scene):def construct(self):radius = 2circle = Circle(radius)self.add(circle)self.play(Flash(circle, line_length=1,num_lines=30, color=RED,flash_radius=radius+SMALL_BUFF,time_width=0.3, run_time=2,rate_func = rush_from))
4.2 路径强调 ShowPassingFlash
%%manim -ql -v WARNING -i TimeWidthValues
class TimeWidthValues(Scene):def construct(self):p = RegularPolygon(5, color=DARK_GRAY, stroke_width=6).scale(3)lbl = VMobject()self.add(p, lbl)# 设定不同的动画持续时间for time_width in [0.2, 0.5, 1, 2]:lbl.become(Tex(r"\texttt{time\_width={{%.1f}}}"%time_width))self.play(ShowPassingFlash(p.copy().set_color(BLUE),run_time=2,time_width=time_width))self.wait()
5 位移动画
%%manim -ql -v WARNING -i MoveAlongPathExample
class MoveAlongPathExample(Scene):def construct(self):d1 = Dot().set_color(ORANGE)l1 = Line(LEFT, RIGHT)l2 = VMobject()self.add(d1, l1, l2)l2.add_updater(lambda x: x.become(Line(LEFT, d1.get_center()).set_color(ORANGE)))self.play(MoveAlongPath(d1, l1), rate_func=linear)
6 数字动画
%%manim -ql -v WARNING -i NumberSceneclass NumberScene(Scene):def construct(self):number=DecimalNumber(9)self.add(number)self.play(ChangeDecimalToValue(number,1)) self.wait()
7 滚动动画
%%manim -ql -v WARNING -i RotateSceneclass RotateScene(Scene):def construct(self):number=DecimalNumber(9).scale(3)self.add(number)self.play(Rotate(number)) self.wait()
8 变形动画
8.1 普通变形动画
%%manim -ql -v WARNING -i ApplyFunctionAnimationEffect
from numpy import *
class ApplyFunctionAnimationEffect(Scene):def construct(self):square=Square()self.play(Write(square),run_time=2)self.wait()def function(mobject):mobject.scale(2)return mobjectself.play(ApplyFunction(function,mobject=square), run_time=2)self.wait()
8.2 矩阵变形动画
%%manim -ql -v WARNING -i ApplyMatrixEffect
from numpy import *
class ApplyMatrixEffect(Scene):def construct(self):square=Square()self.play(Write(square),run_time=2)self.wait()matrix=np.array([[2,0,0],[0,2,0],[0,0,0]])self.play(ApplyMatrix(matrix,mobject=square), run_time=2)self.wait()效果同上
8.3 变化到指定颜色
%%manim -ql -v WARNING -i FadeToColorEffect
from numpy import *
class FadeToColorEffect(Scene):def construct(self):square=Square()square.set_color(RED).set_fill(WHITE,opacity=1)self.play(Write(square),run_time=2)self.wait(3)self.play(FadeToColor(square,PINK),run_time=2)self.wait()
8.4 颜色与形状组合变换
%%manim -ql -v WARNING -i DifferentFadeTransforms
class DifferentFadeTransforms(Scene):def construct(self):starts = [Rectangle(width=4, height=1) for _ in range(3)]VGroup(*starts).arrange(DOWN, buff=1).shift(3*LEFT)targets = [Circle(fill_opacity=1).scale(0.25) for _ in range(3)]VGroup(*targets).arrange(DOWN, buff=1).shift(3*RIGHT)self.play(*[FadeIn(s) for s in starts])self.play(FadeTransform(starts[0], targets[0], stretch=True),FadeTransform(starts[1], targets[1], stretch=True),FadeTransform(starts[2], targets[2], stretch=True))self.play(*[FadeOut(mobj) for mobj in self.mobjects])
8.5 变形子对象
%%manim -ql -v WARNING -i FadeTransformSubmobjectsfrom manim import *class FadeTransformSubmobjects(Scene):def construct(self):src = VGroup(Square(), Circle().shift(LEFT + UP))src.shift(3*LEFT + 2*UP)src_copy = src.copy().shift(4*DOWN)target = VGroup(Circle(), Triangle().shift(RIGHT + DOWN))target.shift(3*RIGHT + 2*UP)target_copy = target.copy().shift(4*DOWN)self.play(FadeIn(src), FadeIn(src_copy))self.play(FadeTransform(src, target),FadeTransformPieces(src_copy, target_copy))self.play(*[FadeOut(mobj) for mobj in self.mobjects])
8.6 变形并替换
%%manim -ql -v WARNING -i ReplacementTransformScenefrom manim import *class ReplacementTransformScene(Scene):def construct(self):src = Square().shift(3*LEFT)target = Circle().shift(3*RIGHT)self.add(src,target)self.play(ReplacementTransform(src,target) )self.wait()
8.7 就地缩放
%%manim -ql -v WARNING -i ScaleInPlaceScenefrom manim import *class ScaleInPlaceScene(Scene):def construct(self):src = Square().set_fill(WHITE,opacity=1)self.add(src)self.play(ScaleInPlace(src,scale_factor=0.3) )self.wait()
8.8 缩放消失¶
%%manim -ql -v WARNING -i ShrinkToCenterScenefrom manim import *class ShrinkToCenterScene(Scene):def construct(self):src = Square().set_fill(WHITE,opacity=1)self.add(src)self.play(ShrinkToCenter(src) )self.wait()
8.9 拷贝动画
%%manim -ql -v WARNING -i TransformFromCopyScenefrom manim import *class TransformFromCopyScene(Scene):def construct(self):src = Square().shift(3*LEFT)target = Circle().shift(3*RIGHT)self.add(src,target)self.play(TransformFromCopy(src,target) )self.wait()
8.10 文字匹配动画
%%manim -ql -v WARNING -i Anagramclass Anagram(Scene):def construct(self):src = Text("the morse code")tar = Text("here come dots")self.play(Write(src))self.wait(0.5)self.play(TransformMatchingShapes(src, tar, path_arc=PI/2))self.wait(0.5)
8.11 公式匹配动画
%%manim -ql -v WARNING -i MatchingEquationPartsclass MatchingEquationParts(Scene):def construct(self):eq1 = MathTex("{{a^2}} + {{b^2}} = {{c^2}}")eq2 = MathTex("{{a^2}} = {{c^2}} - {{b^2}}")self.add(eq1)self.wait(0.5)self.play(TransformMatchingTex(eq1, eq2))self.wait(0.5)
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