Manim社区版教程-01-基础形状

阅读量:次 Authors: 阳哥 2022-02-18 VIDEOCREATION
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Manim社区版教程-01-基础形状

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Manim社区版教程-01-基础形状

Manim社区版教程-01-基础形状

写在前面

大家好，我是阳哥。

最近几个月，我在微信视频号「价值前瞻」和「Python数据之道」发布了一些视频，有不少同学问到这些视频是怎么做的，用什么工具制作的。

在文章用 python 制作高逼格的数学动画中，我跟大家介绍了 Manim 这个视频制作工具，以及以及案例演示。

不少同学觉得这个工具不错，问到有没有完整的使用教程或者相关书籍。据我所知，目前应该是没有专门的书籍来介绍这个工具的。至于教程，不同版本的Manim有一部分文档，其中 Manim社区版的文档相对而言要完善些。

本次，我将基于 Manim社区版(Manim Community)给大家分享Manim入门的第一部分，基础形状的使用。

本次使用的版本为 Manim Community v0.14.0，文中介绍的基础形状如下：

Manim的安装与运行

安装

如何安装社区版Manim，参见下面的官方链接：

https://docs.manim.community/en/stable/installation.html

如何运行 Manim

用 Manim 绘制图形，首先需要引入 Manim 库，然后将需要绘制的内容封装到一个类(class) 里面。

社区版的导入代码如下：

from manim import *

对于编辑好的程序文件（ XXXX.py 文件），需要在同一个文件夹下运行命令来运行程序，命令格式如下：

manim -pql XXXX.py DemoSquare

上面的命令行中：

manim 是社区版Manim运行程序的主要标志用语；
p 表示程序运行后会进行预览（图片或视频）；
ql 表示低质量（quality low）, 其他的选项有 -ql, -qm, -qh, -qk, 分别表示低质量、正常质量、高质量、4K质量；
XXXX.py 是py代码文件；
DemoSquare 是 py代码文件中的一个类；

演示过程录屏如下：

命令行中，还有其他许多参数可以设置，可以通过社区版的支持文档来进一步了解：

https://docs.manim.community/en/stable/tutorials/configuration.html#command-line-arguments

Manim 的基础形状介绍

通用属性

Manim 中基础形状有些属性和方法，对于大部分形状是通用的，因此在介绍具体的形状之前，在这里通过 正方形 来讲解下形状的基础用法。

在下面的案例中，实现了对正方形的边框颜色设置、线宽度设置、填充颜色、旋转、大小变换等。

# manim -pql manimce-intro-01.py DemoSquare
class DemoSquare(Scene):
    def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        r = 1
        sq1 = Square(
            side_length=2 * r,
            color=BLUE,
        )
        sq1.to_corner(UL,buff=2)
        self.add(sq1)
        self.wait()

        sq2 = Square(
            side_length=2 * r,
            color=BLUE,
            stroke_width=10,  # 设置边框线的粗细
        )
        sq2.next_to(sq1,RIGHT,buff=1)
        self.add(sq2)
        self.wait()

        sq3 = Square(
            side_length=2 * r,
            color=BLUE,
            fill_color=ORANGE,  # 设置填充颜色
            fill_opacity=0.5,  # 设置透明度
        )
        sq3.next_to(sq2,RIGHT,buff=1)
        self.add(sq3)
        self.wait()

        # 形状大小变换
        sq4 = sq1.copy()
        sq4.scale(0.6) # 缩小到 60%
        sq4.next_to(sq1,DOWN,buff=0.5)
        self.add(sq4)
        self.wait()

        # 形状旋转
        sq5 = sq2.copy()
        sq5.rotate(45*DEGREES)  # 旋转45度
        sq5.next_to(sq2,DOWN,buff=0.5)
        self.add(sq5)
        self.wait()

演示效果如下：

点

对于 点 ， manim 中目前有几种不一样的形状可以来展示，包括：

Dot
AnnotationDot
LabeledDot

class DemoDot(Scene):
    def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group(
            # 点
            Dot(color=PINK),
            AnnotationDot(stroke_color=YELLOW, fill_color=BLUE,fill_opacity=1),
            # 带文字标签的点
            LabeledDot(Tex("2022", color=RED)),
            LabeledDot(MathTex("a", color=GREEN)),
            LabeledDot(Text("Python数据之道", color=BLUE)).scale(0.3),
            LabeledDot("Lemon"),
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(1.5)
        g[:2].move_to(UP*1.5)
        g[2:].next_to(g[:2],DOWN,buff=1)
        for shape in g:
            self.add(shape)
            self.wait(0.5)

演示效果如下：

线

在这里，线 的形状，包括直线、虚线、箭头、双箭头、弯曲的箭头等，如下：

Line
DashedLine
Arrow
DoubleArrow
CurvedArrow

class DemoLine(Scene):
    def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group(
            # 线
            Line(0.5*LEFT,0.5*RIGHT,color=YELLOW),
            # 虚线
            DashedLine(0.5*LEFT,0.5*RIGHT,color=TEAL),
            # 箭头
            Arrow(color=BLUE), 
            Arrow(color= BLUE, tip_shape=ArrowCircleFilledTip), #  ArrowCircleTip
            Arrow(color= BLUE, tip_shape=ArrowSquareTip),# ArrowSquareFilledTip
            # 双箭头
            DoubleArrow(color=BLUE),
            # 弯曲的箭头
            CurvedArrow(LEFT,RIGHT,angle=90*DEGREES,color= BLUE), 
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5)
        g[:3].move_to(UP*1.5)
        g[3:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1)
        for shape in g:
            self.add(shape)
            self.wait(0.5)

演示效果如下：

圆形

圆形包括圆、圆环、扇形、椭圆、弧形等，如下：

Circle
Annulus
Ellipse
Sector
Arc
ArcBetweenPoints

class DemoCircle(Scene):
    def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group(
            # 圆形
            Circle(radius=0.8,color=YELLOW,fill_color=BLUE,fill_opacity=1),
            # 圆环
            Annulus(inner_radius=0.7, outer_radius=1,fill_color= DARK_BLUE, stroke_color=YELLOW, stroke_width=4), 
            # 椭圆
            Ellipse(color= BLUE),
            # 扇形
            Sector(inner_radius=0.7, outer_radius=1,fill_color= BLUE, stroke_color=YELLOW, stroke_width=4),
            # 弧形
            Arc(radius=1.3, start_angle=-PI/8, angle=PI,color= BLUE),
            ArcBetweenPoints(start=2 * RIGHT, end=2*LEFT, stroke_color=BLUE) ,
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5)
        g[:3].move_to(UP*1.5)
        g[3:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1)
        for shape in g:
            self.add(shape)
            self.wait(0.5)

演示效果如下：

下面的这个视频，就是基于扇形（Sector）来制作的。

矩形

矩形类的形状，是咱们经常使用到的一类图形，在 manim 中包括：

Rectangle
RoundedRectangle
Square

class DemoRect(Scene):
    def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group(
            # 矩形
            Rectangle(width=1,height=0.6,color=BLUE,fill_color=ORANGE,fill_opacity=1),
            Rectangle(width=1,height=0.6,color=BLUE,grid_xstep=0.5,grid_ystep=0.2),
            # 圆角矩形
            RoundedRectangle(corner_radius=0.3,width=1,height=0.6,fill_color=PURPLE,fill_opacity=1),
            # 正方形
            Square(
            side_length=1,
            color=BLUE,
            fill_color=ORANGE,  # 设置填充颜色
            fill_opacity=0.5,  # 设置透明度
            ),
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(2)
        for shape in g:
            self.add(shape)
            self.wait(0.5)

演示效果如下：

多边形

多边形性，相对来说要复杂些，主要是需要设置边缘点的位置，在manim中有多种方式来表示多边形，包括：

Triangle
Polygon
RegularPolygon
Star
Polygram
RegularPolygram

class DemoPolygon(Scene):
    def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group(
            # 正三角形
            Triangle(radius=2,color=BLUE),
            # 三角形
            Polygon([-5, 1.5, 0], [-2, 1.5, 0], [-3.5, -2, 0]),
            # 多边形
            Polygon([-5, 1.5, 0], [-2, 1.5, 0], [-2.5, -2, 0], [-4.5, -1.5, 0]),
            #正多边形
            RegularPolygon(n=6,color=BLUE),
            # 星型
            Star(color=BLUE),
            #多边形
            Polygram(
                [[0, 2, 0], [-np.sqrt(3), -1, 0], [np.sqrt(3), -1, 0]],
                [[-np.sqrt(3), 1, 0], [0, -2, 0], [np.sqrt(3), 1, 0]],),
            RegularPolygram(num_vertices = 7),
            RegularPolygram(5, radius=1),
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(0.7)
        g[:4].move_to(UP*1.5)
        g[4:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1)
        for shape in g:
            self.add(shape)
            self.wait(0.5)

演示效果如下：

符号

在manim 中，也经常会用到大括号等形状，如下：

class DemoCross(Scene):
    def construct(self):
        WaterMark.construct(self)

        # 十字叉
        cross = Cross(stroke_color = BLUE,stroke_width=20).scale(0.8)
        cross.to_corner(UL,buff=2)
        self.add(cross)
        self.wait(0.5)
        # 大括号
        br1 = Brace(Line(LEFT,RIGHT),color= BLUE)
        br1.next_to(cross,RIGHT,buff=0.5)
        self.add(br1)
        self.wait(0.5)

        # 带文字的大括号
        line=Line(LEFT,RIGHT) 
        br2= BraceLabel(line, text= "14cm", color= YELLOW, buff=0.1) 
        br2.submobjects[1].set_color(BLUE) 
        self.add(VGroup(line,br2).next_to(br1,RIGHT,buff=0.5))
        self.wait(0.5)

        # 带弧度的大括号
        arc = Arc(radius=1,start_angle=0,angle=3*PI/4) 
        br3 = ArcBrace(arc).set_color(BLUE)
        self.add(VGroup(arc,br3).next_to(VGroup(line,br2),RIGHT,buff=0.5))
        # self.add(arc,br3)
        self.wait(0.5)

演示效果如下：

小结

相对而言，manim 中的基础形状，还是比较齐全的，在这些基础形状的基础上，自己可以进一步来组合其他的形状。

对我的文章感兴趣的朋友，可以关注我的微信公众号「Python数据之道」（ID：PyDataLab），接收我的更新通知。

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