使用matplotlib進行曲面影片和保存

我試圖做一個非常簡單的影片并用matplotlib保存，但沒有成功。例如，我想看到一些振蕩的東西：這里是我能做的最好的

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt    
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.animation as animation

#Define x,y vectors and meshgrid with function u on it

x = np.arange(0,10,0.1)
y = np.arange(0,10,0.1)
X,Y = np.meshgrid(x,y)
u = np.sin(X   Y)

#Create a figure and an axis object for the surface
#(which by the way is not initialized, because I don't know were to)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')

#Define a kind-of animation function, imitating what I saw many times

def animate(n):
    global u
    for n in (1,20):
        u = np.sin((X   Y)*n)
    return fig,     

#I'm missing many commands, I'm just putting what I know

anim = animation.FuncAnimation(fig,animate)
anim.save('A.mp4',fps=10)

我閱讀了大量在線檔案，包括官方檔案，但我找不到一個表面隨時間演變的明確示例。我還發現很難掌握使用 matplotlib 構建繪圖背后的邏輯（我閱讀了有關圖形、關聯物件、軸、其他物件的資訊……我很困惑），但我也在自學它以備考試和我不是一個真正的技術人員，所以也許這就是我遇到這么多麻煩的原因；從根本上說，如果你回答并能多花兩分鐘更詳細地描述你在做什么，你會讓我很高興。非常感謝您的幫助。

uj5u.com熱心網友回復：

首先，您必須設定曲面的數學域，該域對于每個影片幀都是恒定的，因此您可以在一開始就這樣做：

x = np.arange(0,10,0.1)
y = np.arange(0,10,0.1)
X,Y = np.meshgrid(x,y)

然后就可以初始化圖了：

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')

影片的東西來了，你必須定義一個函式來描述一個影片幀和下一個影片幀之間的變化。首先，您必須從圖中清除您在前一幀中已經繪制的內容，這樣您就可以使用ax.cla().
然后是數學部分：你必須定義你的函式以及它如何隨時間變化。請注意，該animate函式帶有一個引數，n在您的情況下，該引數1在每一幀中增加，您可以使用它來描述連續幀之間的變化。例如，如果我寫u = np.sin((X Y) n)，那么正弦曲面會在每次迭代中增加它的相位，所以它會“向前移動”；您可以重新定義此方程式，以便通過正確使用n引數來實作您的目標。
然后是時候用 繪制表面了ax.plot_surface(X, Y, u)。這不是強制性的，但我建議修復軸限制，以改進影片，使用ax.set_zlim(-2, 2).
這樣，animate函式定義為：

def animate(n):
    ax.cla()

    u = np.sin((X   Y)   n)

    ax.plot_surface(X, Y, u)
    ax.set_zlim(-2, 2)

    return fig,

最后，您必須使用所需的引數設定FuncAnimation物件：

anim = FuncAnimation(fig = fig, func = animate, frames = 10, interval = 1, repeat = False)

完整代碼

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation


x = np.arange(0,10,0.1)
y = np.arange(0,10,0.1)
X,Y = np.meshgrid(x,y)


fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')


def animate(n):
    ax.cla()

    u = np.sin((X   Y)   n)

    ax.plot_surface(X, Y, u)
    ax.set_zlim(-2, 2)

    return fig,


anim = FuncAnimation(fig = fig, func = animate, frames = 10, interval = 1, repeat = False)
anim.save('A.mp4',fps=10)

另一個改變表面公式的例子，如果你使用：

u = np.sin(5/2/np.pi*n)*np.sin((X   Y))

在animate函式內，則表面相位將保持不變，但順弦表面振幅會發生變化，跟隨其自身為順弦函式，因此您將得到：

uj5u.com熱心網友回復：

這是另一個例子。我從 JavaScript 庫vis3d的圖庫中借來了它，感謝@Zephyr 的回答，我把它變成了 Python。

from math import pi, cos, sin
import numpy as np
import matplotlib.colors as mcolors
from matplotlib import cm
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation

x_ = np.linspace(0, 314, 50)
y_ = np.linspace(0, 314, 50)
X, Y = np.meshgrid(x_, y_)

t_ = np.linspace(0, 2*pi, 90)

def f(x, y):
  return np.sin(x/50) * np.cos(y/50) * 50   50

def g(x, y, t):
  return f(x*cos(t) - y*sin(t), x*sin(t)   y*cos(t))

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection = "3d")

def animate(n):
    ax.cla()
    Z = g(X, Y, t_[n])
    colorfunction = (X**2 Y**2 Z**2)
    norm = mcolors.Normalize(colorfunction.min(), colorfunction.max())
    ax.plot_surface(
      X, Y, Z, rstride = 1, cstride = 1, facecolors=cm.jet(norm(colorfunction))
    )
    ax.set_zlim(0, 100)
    return fig


anim = FuncAnimation(
  fig = fig, func = animate, frames = len(t_), interval = 1, repeat = False
)
anim.save("Anim.mp4", fps = 10)

（感謝ezgif.com網站，我將 mp4 轉換為 gif，但 gif 對 SO 來說太大了，所以我用gifsicle壓縮它并且質量有所下降。）

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