快捷導(dǎo)航

Python Matplotlib繪制動(dòng)畫的代碼詳解

更新時(shí)間：2022年05月30日 15:07:08 作者：云朵君

使用matplotlib可以很容易地創(chuàng)建動(dòng)畫框架。在本文中我們就將利用Matplotlib制作幾個(gè)簡單的動(dòng)畫，文中的示例代碼講講詳細(xì)，感興趣的可以了解下

matplotlib 動(dòng)畫

我們想制作一個(gè)動(dòng)畫，其中正弦和余弦函數(shù)在屏幕上逐步繪制。首先需要告訴matplotlib我們想要制作一個(gè)動(dòng)畫，然后必須指定想要在每一幀繪制什么。一個(gè)常見的錯(cuò)誤是重新繪制每一幀的所有內(nèi)容，這會(huì)使整個(gè)過程非常緩慢。相反地，只能更新必要的內(nèi)容，因?yàn)槲覀冎涝S多內(nèi)容不會(huì)隨著幀的變化而改變。對(duì)于折線圖，我們將使用set_data方法更新繪圖，剩下的工作由matplotlib完成。

注意隨著動(dòng)畫移動(dòng)的終點(diǎn)標(biāo)記。原因是我們?cè)谀┪仓付艘粋€(gè)標(biāo)記(markevery=[-1])，這樣每次我們?cè)O(shè)置新數(shù)據(jù)時(shí)，標(biāo)記就會(huì)自動(dòng)更新并隨著動(dòng)畫移動(dòng)。參見下圖。

import?numpy?as?np
import?matplotlib.pyplot?as?plt
import?matplotlib.animation?as?animation

fig?=?plt.figure(figsize=(7,?2))
ax?=?plt.subplot()

X?=?np.linspace(-np.pi,?np.pi,?256,?endpoint=True)
C,?S?=?np.cos(X),?np.sin(X)
(line1,)?=?ax.plot(X,?C,?marker="o",?markevery=[-1],?
???????????????????markeredgecolor="white")
(line2,)?=?ax.plot(X,?S,?marker="o",?markevery=[-1],?
???????????????????markeredgecolor="white")

def?update(frame):
????line1.set_data(X[:frame],?C[:frame])
????line2.set_data(X[:frame],?S[:frame])

plt.tight_layout()
ani?=?animation.FuncAnimation(fig,?update,?interval=10)

如果我們現(xiàn)在想要保存這個(gè)動(dòng)畫，matplotlib可以創(chuàng)建一個(gè)mp4文件，但是選項(xiàng)非常少。一個(gè)更好的解決方案是使用外部庫，如FFMpeg，它可以在大多數(shù)系統(tǒng)上使用。安裝完成后，我們可以使用專用的FFMpegWriter，如下圖所示:

writer?=?animation.FFMpegWriter(fps=30)
anim?=?animation.FuncAnimation(fig,?update,?
???????????????????????????????interval=10,
???????????????????????????????frames=len(X))
anim.save("sine-cosine.mp4",?writer=writer,?dpi=100)

注意，當(dāng)我們保存mp4動(dòng)畫時(shí)，動(dòng)畫不會(huì)立即開始，因?yàn)閷?shí)際上有一個(gè)與影片創(chuàng)建相對(duì)應(yīng)的延遲。對(duì)于正弦和余弦，延遲相當(dāng)短，可以忽略。但對(duì)于長且復(fù)雜的動(dòng)畫，這種延遲會(huì)變得非常重要，因此有必要跟蹤其進(jìn)展。因此我們使用tqdm庫添加一些信息。

from?tqdm.autonotebook?import?tqdm
bar?=?tqdm(total=len(X))?
anim.save("../data/sine-cosine.mp4",?
??????????writer=writer,?dpi=300,
??????????progress_callback?=?lambda?i,?n:?bar.update(1))?
bar.close()

[Errno 2] No such file or directory: 'ffmpeg'

如果你在 macOS 上，只需通過 homebrew 安裝它：brew install ffmpeg

人口出生率

x?=?data['指標(biāo)'].values
rate=?data['人口出生率(‰)']
y?=?rate.values
xvals?=?np.linspace(2002,2021,1000)
yinterp?=?np.interp(xvals,x,y)
(line1,)?=?ax.plot(xvals,?yinterp,?marker="o",?
???????????????????markevery=[-1],?markeredgecolor="white")
text?=?ax.text(0.01,?0.95,'text',?ha="left",?va="top",?
???????????????transform=ax.transAxes,?size=25)
ax.set_xticks(x)

def?update(frame):
????line1.set_data(xvals[:frame],?yinterp[:frame])
????text.set_text("%d?年人口出生率(‰)?"?%?int(xvals[frame]))
????return?line1,?text

男女人口總數(shù)

#?設(shè)置畫布
fig?=?plt.figure(figsize=(10,?5))
ax?=?plt.subplot()
#?數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
X?=?data['指標(biāo)']
male,?female?=data['男性人口(萬人)'],?data['女性人口(萬人)']
#?繪制折線圖
(line1,)?=?ax.plot(X,?male,?marker="o",?
???????????????????markevery=[-1],?markeredgecolor="white")
(line2,)?=?ax.plot(X,?female,?marker="o",?
???????????????????markevery=[-1],?markeredgecolor="white")
#?設(shè)置圖形注釋
text?=?ax.text(0.01,?0.75,'text',?
???????????????ha="left",?va="top",?
???????????????transform=ax.transAxes,size=20)
text2?=?ax.text(X[0],male[0],?'',?ha="left",?va="top")
text3?=?ax.text(X[0],female[0],?'',?ha="left",?va="top")
#?設(shè)置坐標(biāo)軸刻度標(biāo)簽
ax.set_xticks(X)
ax.set_yticks([])
#?設(shè)置坐標(biāo)軸線格式
ax.spines["top"].set_visible(False)
ax.spines["left"].set_visible(False)
ax.spines["right"].set_visible(False)
#?定義更新函數(shù)
def?update(frame):
????line1.set_data(X[:frame+1],?male[:frame+1])
????line2.set_data(X[:frame+1],?female[:frame+1])
????text.set_text("%d?人口(萬人)"?%?X[frame])
????text2.set_position((X[frame],?male[frame]))
????text2.set_text(f'男性:?{male[frame]}')
????text3.set_position((X[frame],?female[frame]))
????text3.set_text(f'女性:?{female[frame]}')
????return?line1,line2,?text
#?定義輸出
plt.tight_layout()
writer?=?animation.FFMpegWriter(fps=5)
#?執(zhí)行動(dòng)畫
anim?=?animation.FuncAnimation(fig,?update,?interval=500,?frames=len(X))
#?存儲(chǔ)動(dòng)畫
#?設(shè)置進(jìn)度條
bar?=?tqdm(total=len(X))
anim.save(
????"num_people2.mp4",
????writer=writer,
????dpi=300,
????progress_callback=lambda?i,?n:?bar.update(1),
)
#?關(guān)閉進(jìn)度條
bar.close()

雨滴

#?設(shè)置雨滴繪圖更新函數(shù)
def?rain_update(frame):
????global?R,?scatter
??#?數(shù)據(jù)獲取
????R["color"][:,?3]?=?np.maximum(0,?R["color"][:,?3]?-?1?/?len(R))
????R["size"]?+=?1?/?len(R)

????i?=?frame?%?len(R)
????R["position"][i]?=?np.random.uniform(0,?1,?2)
????R["size"][i]?=?0
????R["color"][i,?3]?=?1
????#?散點(diǎn)形狀設(shè)置
????scatter.set_edgecolors(R["color"])
????scatter.set_sizes(1000?*?R["size"].ravel())
????scatter.set_offsets(R["position"])
????return?(scatter,)
#?繪制畫布
fig?=?plt.figure(figsize=(6,?8),?facecolor="white",?dpi=300)
ax?=?fig.add_axes([0,?0,?1,?1],?frameon=False)??#?,?aspect=1)
#?繪制初始化散點(diǎn)圖
scatter?=?ax.scatter([],?[],?s=[],?
?????????????????????linewidth=0.5,?edgecolors=[],?
?????????????????????facecolors="None",cmap='rainbow')
#?設(shè)置雨滴數(shù)量
n?=?250
#?為雨滴設(shè)置參數(shù)值
R?=?np.zeros(
????n,?dtype=[("position",?float,?(2,)),?
??????????????("size",?float,?(1,)),
??????????????("color",?float,?(4,))])
R["position"]?=?np.random.uniform(0,?1,?(n,?2))
R["size"]?=?np.linspace(0,?1.5,?n).reshape(n,?1)
R["color"][:,?3]?=?np.linspace(0,?1,?n)
#?設(shè)置坐標(biāo)軸格式
ax.set_xlim(0,?1),?ax.set_xticks([])
ax.set_ylim(0,?1),?ax.set_yticks([])
#?保存同上

以上就是Python Matplotlib繪制動(dòng)畫的代碼詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python Matplotlib動(dòng)畫的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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