manim学习笔记(一)

很早以前就想学习使用manim来制作一些动画了,无奈于看了无数教程,错误全都对不上号,偶然尝试了一下Linux,结果先把manim在Linux上装好了,然后干脆把Linux上的manim拷到windows下,对照多方教程,起码能让manim跑起来了。

不过还有一个大问题就是中文输入,尝试调了好久,dvisvgm就是不能把xdv变成svg,甚至连一点错误信息都不告诉我。正打算放弃的时候我又试了试Linux,发现dvisvgm没有什么问题,就是缺少ctex,随后无脑安了个补充包,就算是能在Linux下看见中文了。

值得一提的是本来中文无门,突然在manimlib下发现了ctex_template.tex文件,换句话说manim的作者提供了使用中文环境的模板文件。我在代码中找到了template_tex_file_body使用ctex_template.tex的方法是在constants.py中设置TEX_USE_CTEX = True,一下子问题就简单许多了。

好吧,以上是感慨,下面咱们进入正题。

数学对象

稍稍看了一眼manim的结构,大概觉得manimlib和old_projects比较重要,前者是类似库一样的东西,画圆啊画方啊只要调里面的类就行,后者应该是作者之前写好的项目,但是好多文件我都调不动,不知道是版本对不上还是别的什么问题,但总之应该能用作学习素材吧。

数学对象是动画中可以看到的一个个实体,它们被布置在场景中,形状,文字,几何体都是数学对象。Mobject里定义了许多方法,它们都是被所有对象所共有的,如位置大小等。使用的方法也是多种多样的,如next_to(),rotate(),to_corner(),scale()等。

Mobject的一个子类是VMobject,这里似乎是对图形的处理和生成,包括了颜色、透明度、光照等,此外是贝塞尔曲线,似乎是用贝塞尔曲线来拟合曲线,具体就不明白了。

image

VMobject包括了具体的几何对象,点啊,线啊,弧啊,圆啊,多边形啊都是从这里继承下去的。

值得注意的是继承Mobject的有一个Group,继承VMobject的有一个VGroup,其可以将数个mob组合在一起,就眼前看来是这样,不过因为不懂python的实现,所以做了个实验,这个Group应该是引用了其内部的元素,换句话说修改元素,Group就会变化。

场景

3b1b的视频往往开始于一个黑屏幕,这个黑背景就是场景,数学对象被布置在场景中,如果想要制作视频的话,就需要先设定一个类继承自Scene。当然,3b1b制作了许多场景类,应用于不同场景,例如坐标系的话就适合使用GraphScene类。

看Scene的时候发现了许多update相关的方法,看不懂这里,但是注意到里面有time和frame相关的方法,大致理解是实现动画的方法。

play可以播放动画,也可以将一个方法作为动画来播放,这时候使用的是ApplyMethod()。而一般的动画位于Animation类,包括变换,淡入淡出,生成这些高端动画。

播放一个动画一般调用play方法,其能根据传入的参数判断动画的具体操作,然后再分别调用“开始动画”,“动画进行中”和“结束动画”,总而言之,想要播放动画就离不开play方法了。

from manimlib.importsimport *
class Scene1(Scene):
    def construct(self):
        square1 = Square(color=ORANGE)
        square2 = Square()
        group = VGroup(square1, square2)
        square2.rotate(PI/4)
        circle = Circle()

        self.play(ShowCreation(group))
        self.play(ApplyMethod(square1.rotate, PI/2))
        self.play(Transform(square2, circle))
        self.play(FadeOutAndShiftDown(group))

以下为实现

image
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