来源:Python数据之道
作者:阳哥
最近几个月,我在微信视频号「价值前瞻」和「Python数据之道」发布了一些视频,有不少同学问到这些视频是怎么做的,用什么工具制作的。
在文章 用 python 制作高逼格的数学动画 中,我跟大家介绍了 Manim 这个视频制作工具,以及以及案例演示。
不少同学觉得这个工具不错,问到有没有完整的使用教程或者相关书籍。据我所知,目前应该是没有专门的书籍来介绍这个工具的。至于教程,不同版本的Manim有一部分文档,其中 Manim社区版的文档相对而言要完善些。
本次,我将基于 Manim社区版(Manim Community)给大家分享Manim入门的第一部分,基础形状的使用。
本次使用的版本为 Manim Community v0.14.0,文中介绍的基础形状如下:
安装
如何安装社区版Manim,参见下面的官方链接:
https://docs.manim.community/en/stable/installation.html
如何运行 Manim
用 Manim 绘制图形,首先需要引入 Manim 库,然后将需要绘制的内容封装到一个 类(class) 里面。
社区版的导入代码如下:
from manim import *
对于 编辑好的程序文件( XXXX.py 文件),需要在同一个文件夹下运行命令来运行程序,命令格式如下:
manim -pql XXXX.py DemoSquare
上面的命令行中:
演示过程录屏如下:
命令行中,还有其他许多参数可以设置,可以通过社区版的支持文档来进一步了解:
https://docs.manim.community/en/stable/tutorials/configuration.html#command-line-arguments
通用属性
Manim 中基础形状有些属性和方法,对于大部分形状是通用的,因此在介绍具体的形状之前,在这里通过 正方形 来讲解下形状的基础用法。
在下面的案例中,实现了对正方形的边框颜色设置、线宽度设置、填充颜色、旋转、大小变换等。
# manim -pql manimce-intro-01.py DemoSquare class DemoSquare(Scene): def construct(self):
WaterMark.construct(self)
r = 1 sq1 = Square(
side_length=2 * r,
color=BLUE,
)
sq1.to_corner(UL,buff=2) self.add(sq1) self.wait()
sq2 = Square(
side_length=2 * r,
color=BLUE,
stroke_width=10, # 设置边框线的粗细 )
sq2.next_to(sq1,RIGHT,buff=1) self.add(sq2) self.wait()
sq3 = Square(
side_length=2 * r,
color=BLUE,
fill_color=ORANGE, # 设置填充颜色 fill_opacity=0.5, # 设置透明度 )
sq3.next_to(sq2,RIGHT,buff=1) self.add(sq3) self.wait() # 形状大小变换 sq4 = sq1.copy()
sq4.scale(0.6) # 缩小到 60% sq4.next_to(sq1,DOWN,buff=0.5) self.add(sq4) self.wait() # 形状旋转 sq5 = sq2.copy()
sq5.rotate(45*DEGREES) # 旋转45度 sq5.next_to(sq2,DOWN,buff=0.5) self.add(sq5) self.wait()
演示效果如下:
点
对于 点 , manim 中目前有几种不一样的形状可以来展示,包括:
class DemoDot(Scene): def construct(self):
WaterMark.construct(self)
g = Group( # 点 Dot(color=PINK),
AnnotationDot(stroke_color=YELLOW, fill_color=BLUE,fill_opacity=1), # 带文字标签的点 LabeledDot(Tex("2022", color=RED)),
LabeledDot(MathTex("a", color=GREEN)),
LabeledDot(Text("Python数据之道", color=BLUE)).scale(0.3),
LabeledDot("Lemon"),
)
g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(1.5)
g[:2].move_to(UP*1.5)
g[2:].next_to(g[:2],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)
演示效果如下:
线
在这里,线 的形状,包括 直线、虚线、箭头、双箭头、弯曲的箭头等,如下:
class DemoLine(Scene): def construct(self):
WaterMark.construct(self)
g = Group( # 线 Line(0.5*LEFT,0.5*RIGHT,color=YELLOW), # 虚线 DashedLine(0.5*LEFT,0.5*RIGHT,color=TEAL), # 箭头 Arrow(color=BLUE),
Arrow(color= BLUE, tip_shape=ArrowCircleFilledTip), # ArrowCircleTip Arrow(color= BLUE, tip_shape=ArrowSquareTip),# ArrowSquareFilledTip # 双箭头 DoubleArrow(color=BLUE), # 弯曲的箭头 CurvedArrow(LEFT,RIGHT,angle=90*DEGREES,color= BLUE),
)
g.arrange(RIGHT,buff=0.5)
g[:3].move_to(UP*1.5)
g[3:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)
演示效果如下:
圆形
圆形包括 圆、圆环、扇形、椭圆、弧形等,如下:
class DemoCircle(Scene): def construct(self):
WaterMark.construct(self)
g = Group( # 圆形 Circle(radius=0.8,color=YELLOW,fill_color=BLUE,fill_opacity=1), # 圆环 Annulus(inner_radius=0.7, outer_radius=1,fill_color= DARK_BLUE, stroke_color=YELLOW, stroke_width=4), # 椭圆 Ellipse(color= BLUE), # 扇形 Sector(inner_radius=0.7, outer_radius=1,fill_color= BLUE, stroke_color=YELLOW, stroke_width=4), # 弧形 Arc(radius=1.3, start_angle=-PI/8, angle=PI,color= BLUE),
ArcBetweenPoints(start=2 * RIGHT, end=2*LEFT, stroke_color=BLUE) ,
)
g.arrange(RIGHT,buff=0.5)
g[:3].move_to(UP*1.5)
g[3:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)
演示效果如下:
矩形
矩形类的形状,是咱们经常使用到的一类图形,在 manim 中包括:
class DemoRect(Scene): def construct(self):
WaterMark.construct(self)
g = Group( # 矩形 Rectangle(width=1,height=0.6,color=BLUE,fill_color=ORANGE,fill_opacity=1),
Rectangle(width=1,height=0.6,color=BLUE,grid_xstep=0.5,grid_ystep=0.2), # 圆角矩形 RoundedRectangle(corner_radius=0.3,width=1,height=0.6,fill_color=PURPLE,fill_opacity=1), # 正方形 Square(
side_length=1,
color=BLUE,
fill_color=ORANGE, # 设置填充颜色 fill_opacity=0.5, # 设置透明度 ),
)
g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(2) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)
演示效果如下:
多边形
多边形性,相对来说要复杂些,主要是需要设置边缘点的位置,在manim中有多种方式来表示多边形,包括:
class DemoPolygon(Scene): def construct(self): WaterMark.construct(self) g = Group( # 正三角形 Triangle(radius=2,color=BLUE), # 三角形 Polygon([-5, 1.5, 0], [-2, 1.5, 0], [-3.5, -2, 0]), # 多边形 Polygon([-5, 1.5, 0], [-2, 1.5, 0], [-2.5, -2, 0], [-4.5, -1.5, 0]), #正多边形 RegularPolygon(n=6,color=BLUE), # 星型 Star(color=BLUE), #多边形 Polygram( [[0, 2, 0], [-np.sqrt(3), -1, 0], [np.sqrt(3), -1, 0]], [[-np.sqrt(3), 1, 0], [0, -2, 0], [np.sqrt(3), 1, 0]],), RegularPolygram(num_vertices = 7), RegularPolygram(5, radius=1), ) g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(0.7) g[:4].move_to(UP*1.5) g[4:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)
演示效果如下:
符号
在manim 中,也经常会用到 大括号等形状,如下:
class DemoCross(Scene): def construct(self):
WaterMark.construct(self) # 十字叉 cross = Cross(stroke_color = BLUE,stroke_width=20).scale(0.8)
cross.to_corner(UL,buff=2) self.add(cross) self.wait(0.5) # 大括号 br1 = Brace(Line(LEFT,RIGHT),color= BLUE)
br1.next_to(cross,RIGHT,buff=0.5) self.add(br1) self.wait(0.5) # 带文字的大括号 line=Line(LEFT,RIGHT)
br2= BraceLabel(line, text= "14cm", color= YELLOW, buff=0.1)
br2.submobjects[1].set_color(BLUE) self.add(VGroup(line,br2).next_to(br1,RIGHT,buff=0.5)) self.wait(0.5) # 带弧度的大括号 arc = Arc(radius=1,start_angle=0,angle=3*PI/4)
br3 = ArcBrace(arc).set_color(BLUE) self.add(VGroup(arc,br3).next_to(VGroup(line,br2),RIGHT,buff=0.5)) # self.add(arc,br3) self.wait(0.5)
演示效果如下:
相对而言,manim 中的基础形状,还是比较齐全的,在这些基础形状的基础上,自己可以进一步来组合其他的形状。
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