Python中的图形绘制简单动画实操

前言：

      Matplotlib 是一个非常广泛的库，它也支持图形动画。 动画工具以 matplotlib.animation 基类为中心，它提供了一个框架，围绕该框架构建动画功能。 主要接口有TimedAnimation和FuncAnimation，两者中FuncAnimation是最方便使用的。

1、画螺旋曲线代码

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
import numpy as np
  
# create a figure, axis and plot element
fig = plt.figure()
ax = plt.axes(xlim=(-50, 50), ylim=(-50, 50))
line, = ax.plot([], [], lw=2)
  
# initialization function
def init():
    # creating an empty plot/frame
    line.set_data([], [])
    return line,
  
# lists to store x and y axis points
xdata, ydata = [], []
  
# animation function
def animate(i):
    # t is a parameter
    t = 0.1*i
      
    # x, y values to be plotted
    x = t*np.sin(t)
    y = t*np.cos(t)
      
    # appending new points to x, y axes points list
    xdata.append(x)
    ydata.append(y)
      
    # set/update the x and y axes data
    line.set_data(xdata, ydata)
      
    # return line object
    return line,
      
# setting a title for the plot
plt.title('A growing coil!')
# hiding the axis details
plt.axis('off')
  
# call the animator    
anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,
                               frames=500, interval=20, blit=True)
  
# save the animation as mp4 video file
anim.save('animated_coil.mp4', writer = 'ffmpeg', fps = 30)
  
# show the plot
plt.show()

2、输出​ ​

此图为动画截图。

3​、代码的部分解释

    现在让我们来逐段分析代码：

fig = plt.figure()
ax = plt.axes(xlim=(-50, 50), ylim=(-50, 50))
line, = ax.plot([], [], lw=2)

•     1）首先创建一个图形，即所有子图的顶级容器。
•     2）然后创建一个轴元素 ax 作为子图。 在创建轴元素时还定义了 x 和 y 轴的范围/限制。
•     3）最后，创建名为 line, 的 plot 元素。 最初，x 和 y 轴点已定义为空列表，线宽 (lw) 已设置为 2。

def init():
    line.set_data([], [])
    return line，

•     4）声明一个初始化函数 init 。 动画师调用此函数来创建第一帧。

def animate(i):
    # t is a parameter
    t = 0.1*i


    # x, y values to be plotted
    x = t*np.sin(t)
    y = t*np.cos(t)


    # appending new points to x, y axes points list
    xdata.append(x)
    ydata.append(y)
    
    # set/update the x and y axes data
    line.set_data(xdata, ydata)


    # return line object
    return line，

•     5）这是上述程序最重要的功能。animate() 函数被动画师一次又一次地调用来创建每一帧。 调用此函数的次数由帧数决定，该帧数作为帧参数传递给动画师。
•     6）animate() 函数以第 i 个帧的索引作为参数。

t = 0.1*i

•     7）我们巧妙地使用了当前帧的索引作为参数！

x = t*np.sin(t)
y = t*np.cos(t)

•     8）由于有了参数 t，可以轻松地绘制任何参数方程。 例如，使用参数方程绘制螺旋线。

line.set_data(xdata, ydata)
return line，

•     9）使用set_data() 函数设置 x 和 y 数据，然后返回绘图对象 line, 。

anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init, frames=500, interval=20, blit=True)

•     10）创建 FuncAnimation 对象 anim 。

它需要下面解释的各种参数：

•     fig：要绘制的图形。
•     animate：为每一帧重复调用的函数。
•     init_func：函数用于绘制清晰的框架。它在第一帧之前被调用一次。
•     frames：帧数。
•     interval：帧之间的持续时间。
•     blit：设置 blit=True 意味着只会绘制那些已经改变的部分。

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