Manim(一款强大的数学可视化动画引擎)学习历程

相逢情便深,恨不相逢早 

第一眼看见上面这种类型的视频我就深深被它的简约清楚所折服,我觉得它完全符合我的审美,我也相信只要了解过制作这种视频的软件的人都会喜欢上它。运用这种风格比较有名的是b站里的一位up主名叫3Blue1Brown,下图是他的主页,有兴趣的朋友可以自行去了解。

 这个软件的名字叫Manim。不过因为这款软件是基于python的,所以想要使用这款软件的人需要一定的编程能力,所以没有学过编程的朋友想要学习就需要更加努力。

进入它的官网,查阅技术文档(链接),点击示例,可以看到很多的例子。 入门一项技术,先学会一些示例还是非常重要的,我一个个看吧。

 示例Example Gallery

虽然文档是英文的,但我觉得读起来是可以接受的。网上也有对应的中文文档,也可以使用扩展,我习惯使用edge浏览器,中文插件我用的是mate translate。需要说的是,以下的分享都是我第一眼看见代码猜想它应该具有的意思,毕竟是边学边写,如果有错误我也不会修改,请阅读的人仔细辨别

1.标识ManimCELogo

 MathTex应该表示某种数学字符集,r应该就是表示一种解析,mathbb应该就是一种字体,就是形如logo中的那样,fill_color代表设置颜色,scale应该表示变形。

后面把M移动了一下,可以看出来对象创建的默认位置是框架的中心。

fill_opacity应该表示透明度。

不过这个origin代表什么?

 我画了一张图,发现origin代表的就是中心点的意思。

值得注意的是每个实例下提供了可以相关的参考,不过为了赶进度,就没有细看。

2.大注释BraceAnnotation

 

 

 值得注意的是上面大括号方向的设置,默认情况大括号水平向下,经过line.copy()就将方向调整为红色箭头方向,pi代表180度,也就是再顺时针旋转90度也就到了图所示的位置,不过这不就应该结束了吗?可能后面的get_unit_vector代表的是将初始得容器显现。

3.矢量VectorArrow 

不过buff我不理解,就查了一下,官网的解释为: 

  • buff (float) – The distance of the arrow from its start and end points.

翻译过来就是指长度,痛苦的是矢量长度为0但它的长度却不为0,这里暂且理解为一种默认值。

4.渐变GradientImageFromArray 

 可以发现,边框有内边距。

5.布尔运算BooleanOperations

以上运算分别表示交集、并集、异或集和差集。 

//交Intersection(ellipse1, ellipse2, color=GREEN, fill_opacity=0.5)
//并Union(ellipse1, ellipse2, color=ORANGE, fill_opacity=0.5)
//异或Exclusion(ellipse1, ellipse2, color=YELLOW, fill_opacity=0.5)
//差Difference(ellipse1, ellipse2, color=PINK, fill_opacity=0.5)

 注意,A-B表示从A中去除B的成分(-表示差运算)。

6.形状轨迹运动PointMovingOnShapes 

旋转是指点绕着某点旋转一周。 

7.周围移动MovingAround

 

 8.移动角MovingAngle

先看一下初始帧。 

 动画。

移动的那根线是放在了轨迹theta_tracker里,为这根线绑定一个更新器add_updater,在这个更新器里设置变化的角度,在后面动画调用的时候可以通过设置theta_tracker里的动画的值间接调用旋转方法 ,文字部分同理。

可以看出来add_updater和形如tracker是一套组合。

9.移动点MovingDots 

10. 组合点移动1MovingGroupToDestination 

 

 11.移动边框MovingFrameBox 

 对于latex的数学编辑语法,推荐一个网站学习,latex在线。

可以通过提示学习。 

12.旋转更新器RotationUpdater 

 

13.点轨迹PointWithTrace  

 

14.正弦函数SinAndCosFunctionPlot 

15.最小值ArgMinExample 

16.区域GraphAreaPlot

 

17.多边形轴线PolygonOnAxes

 

18.热图HeatDiagramPlot 

 19.跟随相机FollowingGraphCamera

 20.移动框架MovingZoomedSceneAround

 

 这部分大致看一下,了解了解。

21.固定框架对象测试FixedInFrameMObjectTest 

 

22.三维光源位置ThreeDLightSourcePosition 

 23.三维相机旋转ThreeDCameraRotation

24.三维相机错觉旋转ThreeDCameraIllusionRotation

 

 25.三维曲面图ThreeDSurfacePlot 

下载lnstallation 

我电脑系统是windows。

 manim依赖于python和ffmpeg,箭头所指的是下载地址。

ffmpeg下载具体可以参考:如何下载。

manim下载:

打开cmd,输入

pip install manim  -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

测试一下。

新建manim.py文件,写入代码。

from manim import *class PointMovingOnShapes(Scene):def construct(self):circle = Circle(radius=1, color=BLUE)dot = Dot()dot2 = dot.copy().shift(RIGHT)self.add(dot)line = Line([3, 0, 0], [5, 0, 0])self.add(line)self.play(GrowFromCenter(circle))self.play(Transform(dot, dot2))self.play(MoveAlongPath(dot, circle), run_time=2, rate_func=linear)self.play(Rotating(dot, about_point=[2, 0, 0]), run_time=1.5)self.wait()

 在manim.py文件所在的浏览框内输入cmd,回车,在cmd窗口中输入命令:

manim manim.py manim -p -ql

成功生成。

  

 参考手册Reference Manual

示例只是帮助我们快速入门,想要精通还是需要一步一个脚印。

这部分就不一一来说了,以animation为例。

 

 对于技术中的一个类可以看三点:参数、示例和方法。

参数。

示例。

 方法。

 然后就一个个看完吧。

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