数学动画引擎manim制作傅里叶变换画图视频

玩manim的up主都会日常拿傅里叶变换画图练手。作为manim新手,自然也是要来试一下。

关于利用傅立叶级数绘图的原理部分可参考下面这个链接:
http://www.jezzamon.com/fourier/zh-cn.html
或者 wiki百科傅里叶变换(这个是公式汇总)

首先生成svg图片,图片中包含需要制作的path路径,一般是一些直线和三阶贝塞尔曲线。然后引擎的get_shape方法可以直接处理svg图片生成shape对象,get_path方法通过shape生成程序中所需path对象(实际上为点集,供傅里叶变换采样使用。)

    def get_shape(self):
        shape = SVGMobject(self.file_name)
        return shape

    def get_path(self):
        shape = self.get_shape()
        path = shape.family_members_with_points()[0]
        path.set_height(self.height)
        path.set_fill(opacity=0)
        path.set_stroke(WHITE, 0)
        return path

接下来是制作傅里叶变换画图视频程序中主要用到的数学公式
c_n = \int ^1_0 e^{-2\pi int}f(t)dt
程序中通过上面生成的采样点做复变换后累加得到各参数,源码如下:

    def get_coefficients_of_path(self, path, n_samples=10000, freqs=None):
        if freqs is None:
            freqs = self.get_freqs()
        dt = 1 / n_samples
        ts = np.arange(0, 1, dt)
        samples = np.array([
            path.point_from_proportion(t)
            for t in ts
        ])
        samples -= self.center_point
        complex_samples = samples[:, 0] + 1j * samples[:, 1]

        result = []
        for freq in freqs:
            riemann_sum = np.array([
                np.exp(-TAU * 1j * freq * t) * cs
                for t, cs in zip(ts, complex_samples)
            ]).sum() * dt
            result.append(riemann_sum)
        return result

这里要特别注意的是程序对svg文件中的path格式要求还是比较严格的,如果绘图出错,多半是path格式的文件有点问题。

大致流程就是这样子了,最后来个成果展示。


来个死神小学生试一下(1000个向量)

再来个签名(1000个向量)
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 218,546评论 6 507
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,224评论 3 395
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,911评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,737评论 1 294
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,753评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,598评论 1 305
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,338评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,249评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,696评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,888评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,013评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,731评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,348评论 3 330
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,929评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,048评论 1 270
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,203评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,960评论 2 355

推荐阅读更多精彩内容