matplotlib的動(dòng)畫(huà)一直是一個(gè)強(qiáng)大但使用頻率不高的功能，究其原因，一方面展示動(dòng)畫(huà)需要一定的媒介，沒(méi)有圖形和文字展示方便；二來(lái)大家更關(guān)心的是分析結(jié)果的最終圖表，圖表的動(dòng)態(tài)展示則沒(méi)有那么重要。

不過(guò)，隨著短視頻的興起，在短視頻平臺(tái)上展示動(dòng)畫(huà)變得非常容易，所以，我們發(fā)現(xiàn)有越來(lái)越多的數(shù)據(jù)分析動(dòng)畫(huà)（比如各種橫向條形圖的排名等等）出現(xiàn)在了短視頻平臺(tái)上。

通過(guò)動(dòng)畫(huà)來(lái)展示數(shù)據(jù)和模型的變化過(guò)程，可使數(shù)據(jù)的可視化更加生動(dòng)形象，隨著各種平臺(tái)的興起，matplotlib的動(dòng)畫(huà)功能也因此有了更多的用武之地。

1. 動(dòng)畫(huà)示例

介紹matplotlib的動(dòng)畫(huà)功能之前，先看用matplotlib制作的兩個(gè)簡(jiǎn)單的的動(dòng)畫(huà)示例。

1.1. 單個(gè)動(dòng)畫(huà)

首先是單個(gè)動(dòng)畫(huà)，繪制一個(gè)正弦曲線。

import numpy as np
import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
x = np.linspace(-8, 8, 100)
y = np.sin(x)
fig, ax = plt.subplots()
(g,) = ax.plot(x, y)
def update(frame):
    y = np.sin(x[:frame])
    g.set_data(x[:frame], y)
animation.FuncAnimation(fig, update, interval=50, frames=len(x))

1.2. 組合動(dòng)畫(huà)

除了單個(gè)動(dòng)畫(huà)之外，組合動(dòng)畫(huà)也簡(jiǎn)單，下面的示例中，先繪制一個(gè)正弦曲線，然后一個(gè)點(diǎn)沿著曲線運(yùn)動(dòng)，隨著這個(gè)點(diǎn)，繪制正弦曲線的切線。

x = np.linspace(-8, 8, 100)
f = lambda x: np.sin(x / 2)
fig, ax = plt.subplots()
fig.set_size_inches(8, 4)
ax.plot(x, f(x), 'lightblue')
(point,) = ax.plot(x[0], f(x[0]), "r", alpha=0.4, marker="o")
(line,) = ax.plot([0], [0], "g", linewidth=3)
#繪制切線
def tangent_line(x0, y0):
    h = 1e-4
    num_min = f(x0 - h)
    num_max = f(x0 + h)
    k = (num_max - num_min) / (2 * h)
    xs = np.linspace(x0 - 0.5, x0 + 0.5, 100)
    ys = y0 + k * (xs - x0)
    return xs, ys
#移動(dòng)切點(diǎn)
def move_point(frame):
    point.set_data([x[frame]], [f(x[frame])])
    xs, ys = tangent_line(x[frame], f(x[frame]))
    line.set_data(xs, ys)
animation.FuncAnimation(fig, move_point, interval=50, frames=len(x))

2. 動(dòng)畫(huà)函數(shù)

matplotlib的動(dòng)畫(huà)函數(shù)主要有兩種，它們的動(dòng)畫(huà)原理差別很大，了解它們之間的區(qū)別，才能根據(jù)自己的場(chǎng)景選擇合適的動(dòng)畫(huà)函數(shù)。

2.1. FuncAnimation

上一節(jié)的示例中使用的就是FuncAnimation，它的動(dòng)畫(huà)原理是通過(guò)回調(diào)函數(shù)，不斷重繪圖形，已達(dá)到動(dòng)畫(huà)的效果。
主要的參數(shù)有：

• 畫(huà)布：比如上面第一個(gè)示例中的 fig
• 回調(diào)函數(shù)：比如上面第一個(gè)示例中的 update
• 調(diào)用回調(diào)函數(shù)的間隔：比如上面第一個(gè)示例中的 interval=50，單位是毫秒
• 調(diào)用回調(diào)函數(shù)的次數(shù)：比如上面第一個(gè)示例中的 frames=len(x)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，也就是FuncAnimation函數(shù)每隔interval毫秒，調(diào)用一次update，一共調(diào)用frames次。

2.2. ArtistAnimation

ArtistAnimation函數(shù)的原理則是先準(zhǔn)備好每一幀的數(shù)據(jù)，然后繪制按照一定的時(shí)間間隔，繪制每一幀數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的圖像。

比如上面的示例一樣的正弦曲線，用ArtistAnimation函數(shù)繪制的話(huà)：

points = np.linspace(-8, 8, 100)
fig, ax = plt.subplots()
frames = []
for i in range(50):
    x = points[:i]
    y = np.sin(x)
    g = ax.plot(x, y)
    frames.append(g)
animation.ArtistAnimation(fig, frames, interval=50)

ArtistAnimation的主要參數(shù)：

• 畫(huà)布：比如上面示例中的 fig
• 每一幀的數(shù)據(jù)：比如上面示例中的 frames
• 每一幀的間隔：比如上面示例中的 interval=50，單位是毫秒

ArtistAnimation沒(méi)有回調(diào)函數(shù)，只要準(zhǔn)備好每一幀的數(shù)據(jù)，它會(huì)按照時(shí)間間隔繪制每一幀的數(shù)據(jù)。

3. 動(dòng)畫(huà)導(dǎo)出

最后，是動(dòng)畫(huà)的導(dǎo)出，常用的兩種格式是MP4和GIF。
如果安裝了 ffmpeg，那么導(dǎo)出這兩種格式就很簡(jiǎn)單了。

3.1. 導(dǎo)出mp4

#前面部分省略。。。
anim = animation.FuncAnimation(fig, update, interval=50, frames=len(x))
anim.save("./output.mp4", writer='ffmpeg')

導(dǎo)出的文件名后綴 mp4，則可以導(dǎo)出視頻。

這里的writer參數(shù)用ffmpeg。

3.2. 導(dǎo)出GIF

同樣，導(dǎo)出gif也一樣，文件名的后綴 gif即可。

#前面部分省略。。。
anim = animation.FuncAnimation(fig, update, interval=50, frames=len(x))
anim.save("./output.gif", writer='ffmpeg')

當(dāng)然，也可以不用ffmpeg，比如，如果安裝了imagemagick，這里的writer也可以用imagemagick。

#前面部分省略。。。
anim = animation.FuncAnimation(fig, update, interval=50, frames=len(x))
anim.save("./output.gif", writer='imagemagick')

以上就是Matplotlib繪圖基礎(chǔ)之動(dòng)畫(huà)繪制詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Matplotlib動(dòng)畫(huà)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評(píng)論