概要

前端时间做尺规作图相关的动画的时候  
    
    
    
，封装了一个圆规的动画

     


     


     


，顺便研究了下 manim 库的动画函数    
    
    
。

manim 本身就是做动画的库 




 




 




 ，所以  

   

   

   
，基于它封装自定义的动画非常方便   


     


     


     。

动画原理

对于单个的元素

     

     

     

，manim本身就提供了非常多的动画函数



 




 




 



。

比如：创建/消除的动画  




  




  




 ，移动元素的动画  


  


  


  
，旋转元素的动画等等
     
     
     
，具体可以参考: Animations

如果是做一些简单的演示视频的话
   




   




   




 ，这些内置的动画函数满足要求绰绰有余   

   

   

。

但是 



 



 



 
，对于多个元素联动的动画                ，则需要编写各个元素之间的联动规则

    




    




    




 ，来封装符合要求的动画    

     

     

    。

下面以圆规动画为例















，演示多元素动画如何封装




  




  




  


。

圆规动画目的还是画出一个 圆弧                 ，只是在绘制的圆弧的过程中展示了圆弧的起点

     



     



     



 ，终点以及连接起点终点之间的线  


  


  


。

这样














，实际使用圆规作图的时候  
    
    
    
，可以更好的理解 圆弧是如何画出来的     
     
     
   。

函数的签名如下：

def ruler(sc: Scene, p1, p2, angle=PI, axis=OUT): """ 圆规动画 Parameters --------- sc 绘制动画的场景 p1 代表圆规的针

     


     


     


，绘制时不动的点 p2 代表圆规的笔芯 




 




 




 ，绘制圆弧的点 angle 绘制圆弧的角度  

   

   

   
，默认PI

     

     

     

，相当于绘制半个圆 axis 只有2个值 IN/OUT  




  




  




 ，分别表示顺时针还是逆时针作弧 """ # 省略




   




   




   

。
 



 



 



。                 。 return arc

各个参数的含义参见注释 




    




    




    
。

实现动画的思路如下：

构建3个元素  


  


  


  
，也就是d1(根据参数中p1坐标绘制的点),d2(根据参数中p2坐标绘制的点)以及 dl(连接p1和p2的虚线) 设置dl的动画
     
     
     
，随着 d1和d2变化不断重新绘制（这里 d1其实是不会变的） 再设置圆弧的动画
   




   




   




 ，随着 d2的变动 



 



 



 
，不断绘制新的圆弧 通过 manim自带的动画函数让 d2先动                ，其他动画则会随之一起 最后删除不必要的元素

    




    




    




 ，只保留圆弧在 场景(sc)中 def ruler(sc: Scene, p1, p2, angle=PI, axis=OUT): """ 圆规动画 Parameters --------- sc 绘制动画的场景 p1 代表圆规的针















，绘制时不动的点 p2 代表圆规的笔芯                 ，绘制圆弧的点 angle 绘制圆弧的角度

     



     



     



 ，默认PI














，相当于绘制半个圆 axis 只有2个值 IN/OUT  
    
    
    
，分别表示顺时针还是逆时针作弧 """ d1 = Dot(point=p1, color=RED) d2 = Dot(point=p2, color=GREEN) dl = DashedLine(d1.get_center(), d2.get_center()) r = np.linalg.norm(p2 - p1) arc = ArcBetweenPoints(p2, p2) dl.add_updater(lambda z: z.become(DashedLine(d1.get_center(), d2.get_center()))) if np.array_equal(axis, OUT): arc.add_updater( lambda z: z.become( ArcBetweenPoints(p2, d2.get_center(), radius=r, stroke_color=GREEN) ) ) if np.array_equal(axis, IN): arc.add_updater( lambda z: z.become( ArcBetweenPoints(d2.get_center(), p2, radius=r, stroke_color=GREEN) ) ) sc.add(d1, d2, dl, arc) sc.play( Rotate( d2, about_point=d1.get_center(), axis=axis, angle=angle, rate_func=linear, ) ) arc.clear_updaters() dl.clear_updaters() sc.remove(d1, d2, dl) return arc

动画效果

封装之后

     


     


     


，使用起来非常简单：

# -*- coding: utf-8 -*- from manim import * import numpy as np class Sample(Scene): def construct(self): ruler(self, np.array([-1, 0, 0]), np.array([-1, 1, 0])) ruler(self, np.array([1, 0, 0]), np.array([1, 1, 0]), axis=IN) self.wait()

上面演示了逆时针（默认是逆时针）和顺时针方式绘制半圆
















。

各个元素的颜色等相关属性 




 




 




 ，没有暴露到函数参数中  

   

   

   
，可以直接在代码中修改                。

这里主要演示如何基于 manim制作多元素动画的  



     



     



     。