编程学习

Manim是一个用来制作精美数学物理动画的软件。

具体的下载配置

参考乐正垂星在b站上的教程https://www.bilibili.com/video/BV1om411k7Fv/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=664bee53c86bfd3e072a77c585e3b350

主要需要配置的东西：mamba(封装python虚拟环境)，miniforge(用来连接开源站方便下载)，在manimce里面要下载ffmpeg(视频格式转换)，miktex(配置latex环境)，其中的一些下载已经过时，需要使用最新的版本。强烈建议对配置环境这种麻烦活具有丰富经验的人再继续(说实话几个小时配这个是真磨炼心性。。。)

顺带一提vscode里面有个十分方便的插件Manim sideview，可以预览视频效果。

一些教程和实现

在python框架下实现的代码，也会用到一些其他的库（如numpy），采用面向对象的方法实现。

一个不错的图文教程https://www.wolai.com/gargantua/uwhP7DTetSkovs2QutYoAr

基本结构

manim主要有含有三个对象：Scene、Animation、Mobject。

Scene的四个方法

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from manim import *
class Try(Scene):
    def construct(self):
        c = Circle(fill_opacity=1)
        s = Square(color=YELLOW, fill_opacity=1)
        self.play(FadeIn(c))
        self.wait()
        self.play(ReplacementTransform(c, s))
        self.wait()
        self.play(FadeOut(s))
        self.wait()

首先定一个类，再定义一个对象self，这样就布置好了一个Scene。

  • add() ：添加物体到场景中
  • remove() ：移除物体
  • play() ：展示动画效果
  • wait() ：中间等待几秒时间，不然会同时开始

Mobject

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blue_circle = Circle(color=BLUE, fill_opacity=0.5)
green_square = Square(color=GREEN, fill_opacity=0.8)

在 Manim 中，Mobject 是所有图形对象的基类。以下是一些常见的 Mobject 子类：

  1. VMobject：矢量图形对象的基类。
  2. Text：用于显示文本。
  3. Tex：用于显示 LaTeX 公式。
  4. Circle：圆形对象。
  5. Square：正方形对象。
  6. Polygon：多边形对象。
  7. Line：线段对象。
  8. Dot：点对象。
  9. Arrow：箭头对象。
  10. ImageMobject：图像对象。

这些 Mobject 子类可以组合、变换和动画化，以创建复杂的动画效果。像这样直接定义出了物体，同时配置了几个参数

  • DrawBorderThenFill() 出现方式，先画边框再填充
  • FadeIn() 出现方式，浮现出来
  • Transform（s1,s2） 转换变形对象
  • FadeOut() 退出方式，淡出视野

还有一些特殊的可调参数（其实也可以这么搞,等价表述）

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circle = Circle()
blue_circle = circle.set_color(BLUE).set_opacity(0.5)
  • fill_opacity 不透明度
  • color 颜色
  • fill_color 内部填充颜色

.animate syntax

  • shift(填方向)
  • rotate(PI角度)
  • Rotate(对象，angle=角度，axis=旋转的坐标轴 , runtime=时间)
  • next_to(对象，方向，buff=0.5)

文本操作

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label=Tex("Hello")
   self.play(Write(label))	//直接写字
   self.play()

坐标系统

  • 添加一个二维网格plane= NumberPlane() self.add(plane)
  • move_to([1,0,1],aligned_edge=方向) //一共八个方向，U , D , R , L , UL , UR , DL , DR
  • set_x，set_y，set_z
  • next_to(对象，direction=，)
  • get_center() 获得中心坐标 //get_top() bottom left right x y z corner等等

数学公式变换

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class TransformEquation(Scene):
    def construct(self):
        eq1 = MathTex("42 {{ a^2 }} + {{ b^2 }} = {{ c^2 }}")
        eq2 = MathTex("42 {{ a^2 }} = {{ c^2 }} - {{ b^2 }}")
        eq3 = MathTex(r"a^2 = \frac{c^2 - b^2}{42}")
        self.add(eq1)
        self.wait()
        self.play(TransformMatchingTex(eq1, eq2))
        self.wait()
        self.play(TransformMatchingShapes(eq2, eq3))
        self.wait()

Write(公式对象)是最简单的实现方法

**TransformMatchingTex() **和 **TransformMatchingShapes()**可以实现公式之间的转换，有些许的区别

ThreeDScene

创建三维场景（代价是渲染起来非常慢），要学会移动摄像机