Manim

本篇博客记录使用Manim引擎渲染好看的动画的学习过程。

在学线性代数的过程对Grant Sanderson大佬自制的manim数学引擎制作的动画秀到了，我也学了一下，python的图像处理真是太奇妙了！

Reference materials include:

3B1B 动画的制作思路是：根据自己想在场景中展现的内容和效果编写一系列的类，然后通过命令行对每个类进行实例化，前面输入的测试命令其实就包含了类的实例化过程，而每个类被实例化后都将得到一个动画片段，通过视频制作软件将各个片段衔接起来并配音，就能得到大家喜闻乐见的 3B1B 教学动画了。

1. 弹出的窗口中会播放一个绘制正方形并变换为圆的动画

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from manimlib import *
class SquareToCircle(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()
        circle.set_fill(BLUE, opacity=0.5)
        circle.set_stroke(BLUE_E, width=4)
        square = Square()

        self.play(ShowCreation(square))
        self.wait()
        self.play(ReplacementTransform(square, circle))
        self.wait()
        
        # 在代码的末尾加上如下一行来启用交互
        # self.embed()
        ## # 在水平方向上拉伸到四倍
        ## play(circle.animate.stretch(4, dim=0))
        # # 旋转90°
        # play(Rotate(circle, TAU / 4))
        # # 在向右移动2单位同时缩小为原来的1/4
        # play(circle.animate.shift(2 * RIGHT), circle.animate.scale(0.25))
        # # 为了非线性变换，给circle增加10段曲线（不会播放动画）
        # circle.insert_n_curves(10)
        # # 给circle上的所有点施加f(z)=z^2的复变换
        # play(circle.animate.apply_complex_function(lambda z: z**2))
        # # 关闭窗口并退出程序
        # exit()

# 运行指令
manimgl start.py SquareToCircle 
# 运行并保存
manimgl start.py SquareToCircle -ow

2 命令行参数和配置

manimgl <code>.py <Scene> <flags>
- .py : 你写的 python 文件
- : 你想要渲染的场景'
- : 传入的选项
- -w 把场景写入文件
- -o 把场景写入文件并打开
- -s 跳到最后只展示最后一帧
- -so 保存最后一帧并打开
- -n 跳到场景中第 n 个动画
- -f 打开窗口全屏

local configuration file D:\Manim\manim-master\custom_config.yml. You can manually modify it.也可以对于不同目录使用不同的 custom_config.yml,子文件夹下的配置文件会在运行时覆盖根目录下的总局配置文件。

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manim/
├── manimlib/
│   ├── animation/
│   ├── ...
│   ├── default_config.yml
│   └── window.py
├── project/
│   ├── code.py
│   └── custom_config.yml
└── custom_config.yml

3 样例学习

3.1 Animating Methods

这个动画会出现一个Π的方阵，然后方阵集体向左移动，再变为渐变色，再旋转变为一个万花筒视角

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class AnimatingMethods(Scene):
    def construct(self):
        # .get_grid() 方法会返回一个由该物体复制得到的阵列
        grid = Tex(r"\pi").get_grid(10, 10, height=4)
        self.add(grid)

        # 你可以通过.animate语法来动画化物件变换方法
        self.play(grid.animate.shift(LEFT))

        # 或者你可以使用旧的语法，把方法和参数同时传给Scene.play
        self.play(grid.shift, LEFT)

        # 这两种方法都会在mobject的初始状态和应用该方法后的状态间进行插值
        # 在本例中，调用grid.shift(LEFT)会将grid向左移动一个单位

        # 这种用法可以用在任何方法上，包括设置颜色
        self.play(grid.animate.set_color(YELLOW))
        self.wait()
        self.play(grid.animate.set_submobject_colors_by_gradient(BLUE, GREEN))
        self.wait()
        self.play(grid.animate.set_height(TAU - MED_SMALL_BUFF))
        self.wait()

        # 方法Mobject.apply_complex_function允许应用任意的复函数
        # 将把Mobject的所有点的坐标看作复数

        self.play(grid.animate.apply_complex_function(np.exp), run_time=5)
        self.wait()

        # 更一般地说，你可以应用Mobject.apply方法，它接受从R^3到R^3的一个函数
        self.play(
            grid.animate.apply_function(
                lambda p: [
                    p[0] + 0.5 * math.sin(p[1]),
                    p[1] + 0.5 * math.sin(p[0]),
                    p[2]
                ]
            ),
            run_time=5,
        )
        self.wait()

3.2 TextExample

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class TextExample(Scene):
    def construct(self):
        # 想要正确运行这个场景，你需要确保你的计算机中安装了Consolas字体
        # 关于Text全部用法，请见https://github.com/3b1b/manim/pull/680
        # Text 可以创建文字，定义字体等
        text = Text("Here is a text", font="Consolas", font_size=90)
        difference = Text(
            """
            The most important difference between Text and TexText is that\n
            you can change the font more easily, but can't use the LaTeX grammar
            """,
            font="Arial", font_size=24,
            # t2c是一个由 文本-颜色 键值对组成的字典
            t2c={"Text": BLUE, "TexText": BLUE, "LaTeX": ORANGE}
        )
        # VGroup 可以将多个 VMobject 放在一起看做一个整体。
        # 例子中调用了 arrange() 方法来将其中子物体依次向下排列（DOWN），且间距为 buff
        VGroup(text, difference).arrange(DOWN, buff=1)
        # Write 是显示类似书写效果的动画
        self.play(Write(text))
        # FadeIn 将物体淡入，第二个参数表示淡入的方向
        self.play(FadeIn(difference, UP))
        self.wait(3)

        fonts = Text(
            "And you can also set the font according to different words",
            font="Arial",
            t2f={"font": "Consolas", "words": "Consolas"},
            t2c={"font": BLUE, "words": GREEN}
        )
        fonts.set_width(FRAME_WIDTH - 1)
        slant = Text(
            "And the same as slant and weight",
            font="Consolas",
            t2s={"slant": ITALIC},
            t2w={"weight": BOLD},
            t2c={"slant": ORANGE, "weight": RED}
        )
        VGroup(fonts, slant).arrange(DOWN, buff=0.8)
        # FadeOut 将物体淡出，第二个参数表示淡出的方向
        self.play(FadeOut(text), FadeOut(difference, shift=DOWN))
        self.play(Write(fonts))
        self.wait()
        self.play(Write(slant))
        self.wait()

3.3 TexTransformExample

https://docs.manim.org.cn/getting_started/example_scenes.html

Tutorial > Tools
#Tools
Manim
http://example.com/2024/06/01/5_Manim/
Author
Xi Wang
Posted on
June 1, 2024
Licensed under