Manim：创建精美数学动画

Manim是一个用于创建精美数学动画的库。它由3Blue1Brown的Grant Sanderson开发，特别适合于制作数学视频和演示文稿。
这个库让复杂数学概念的可视化变得既简单又有趣，无论是线性代数、微积分，还是更高级的数学主题，Manim都能让它们栩栩如生。

特点

• 动画生成：
  • Manim库提供了一套丰富的工具和方法，可以生成平滑的数学动画。每个动画都可以细致地控制，从基本图形到复杂的3D模型都能轻松创建。
• 高度可定制：
  • 用户可以自定义动画的每一个细节，包括颜色、大小、速度和变换等。这让Manim非常灵活，适用于各种不同的演示需求。
• 教育工具：
  • 作为一个强大的教育工具，Manim被广泛用于教学和演示中，特别是在数学和物理领域，它能帮助学生更好地理解复杂的概念。

最佳实践

安装

首先，要使用Manim，你需要安装它。可以通过pip安装最新版本的Manim库：

pip install manim

基础使用

1. 创建简单动画
   1. 描述：开始我们的Manim之旅，可以先从绘制一个简单的圆开始。使用Manim的Circle类，你可以轻松创建并动画化一个圆。

代码示例：

from manim import *


class CreateCircle(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()  # 创建一个圆
        circle.set_fill(PINK, opacity=0.5)  # 设置颜色和透明度
        self.play(Create(circle))  # 在屏幕上展示圆

之后在当前文件的命令行下面执行

manim -pql scene.py CreateCircle

图源网络

1. 动画变换

• 标题：变换形状
• 描述：接下来，让我们尝试将一个形状变换成另一个形状。Manim提供了多种变换动画，让这个过程变得简单又富有趣味。

代码示例：

class SquareToCircle(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()  # 创建一个圆
        circle.set_fill(PINK, opacity=0.5)  # 设置颜色和透明度

        square = Square()  # 创建一个正方形
        square.rotate(PI / 4)  # 旋转一定的角度

        self.play(Create(square))  # 动画展示正方形的创建
        self.play(Transform(square, circle))  # 将正方形变换为圆形
        self.play(FadeOut(square))  # 正方形淡出动画

同样需要在命令行窗口下执行

manim -pql scene.py SquareToCircle

图源网络

高级使用

3D 动画

• Manim也支持3D动画的创建。这要求有一定的开发经验，但它为动画带来了全新的可能性。

代码示例：

class GetAxisLabelsExample(ThreeDScene):
    def construct(self):
        self.set_camera_orientation(phi=2*PI/5, theta=PI/5)
        axes = ThreeDAxes()
        labels = axes.get_axis_labels(
            Tex("x-axis").scale(0.7), Text("y-axis").scale(0.45), Text("z-axis").scale(0.45)
        )
        self.add(axes, labels)

图源网络
以上是创建一个三维坐标系，并为每个轴添加标签的示例图