Manim 拓展学习
由于 Manim-Kindergarten 的 视频教程 非常友好，所以根据他们的视频进行整理和学习。但是由于教程中使用的 manim 版本并不是社区版本，所有整理的内容和原教程有所出入
第一讲 物体的位置与坐标变换
怎样确定物体的坐标？首先要理解 manim 的坐标体系。
- 在 manim 中，使用三维 ndarray 表示一个点的坐标
np.array([x, y, z])，二维场景中设z = 0 - 单位长度取决于 constants.py 中的 FRAME_HEIGHT，画面的宽度由高度和长宽比同时决定。FRAME_HEIGHT 默认值为8，y 的变化范围只能是 [-4, 4]
- 在 manim 中，二维画面以中心为坐标原点，向右为 x 轴正方向，向上为 y 轴正方向
manim 中定义了一些常用的单位方向常量比如：
LEFT = np.array([-1, 0, 0])
RIGHT = np.array([1, 0, 0])
UP = np.array([0, 1, 0])
DOWN = np.array([0, -1, 0])
shift+move_to
两个方法都可以根据传入的 vector 移动物体，shift 是相对移动，move_to 是移动到坐标系中的点
# create a mobject 'mob' first
mob.shift(*vectors)
mob.move_to(*vectors, aligned_egde, coor_mask)
# corr_mask 可以屏蔽指定方向的移动scale & stretch & set_width/height
对物体进行放大
mob.scale(factor, about_egde=None, about_point=None)对物体进行拉伸
mob.stretch(factor, dim)
mob.set_width(width, stretch=True)
mob.set_height(height, stretch=True)rotate
根据右手定律进行旋转
# angle 需要用 manim 中定义的 DEGREES or PI 进行计算
mob.rotate(angle, axis=OUT, about_point)flip
能够指定对称轴进行镜像翻转
mob.flip()
mob.flip(axis=vector, about_point=None)align_to & next_to
坐标和某个物体对齐，或者在某个物体的相邻位置
# direction is a vector like LEFT, RIGHT, UL
mob.align_to(mob_or_point, direction)
mob.next_to(mob_or_point, direction, aligned_edge, buff)第二讲 manim常用几何类
line & arrow
line = Line(start_point, end_point, buff=0)
arrow = Aroow(start_point, end_point, buff=0, tip_length)
# buff 调整的是到目标点的距离还有其他更多的变化，比如 Dashline Vector
arc
arc = Arc(arc_center, radius, start_angle, angle)circle & dot & ellipse
这三类几何图形都是继承于 arc 类，所有参数都有相似之处
circle = Circle(arc_center, radius, stroke_width)
dot = Dot(arc_center, radius)
ellipse = Ellipse(arc_center, width, height)annulus & sector
annulus = Annulus(outer_radis, inner_radius)
sector = Sector(outer_radius, inner_radius)polygon & triangle
triangle = Polygon(point_1, point_2, point_3)
triangle = Triangle()
Hexagon = RegularPolygon(6)对于多边形还有一个特别的方法，将顶点变为圆弧
# mob is a polygon mobject instance
mob.round_corners(radius)rectangle & square
rectangle = Rectangle(height, width)
square = Square(side_length)VGroup
该方法能够将多个 mobject 放到一个组中，能够实现类似 list 的功能，例如管理成员、嵌套，同时还能使用 mobject 通用方法
vgroup = VGroup(mob0, mob1, mob2)
vgroup.add(mob3)
vgroup.add_to_back(mob4)
vgroup.remove(mob2)
vgroup.shift(UP)
# 将成员按照某一方向对齐，本质上是实现了 next_to 方法
vg.arrange(DOWN, aligned_edge=LEFT)第三讲 颜色的表示、运算与设置
颜色的表示
有三种表示方法
定义的常量，如下图
十六进制，形如 #66CCFF
RGB数组，形如 np.array([255, 104, 100])
但所有的表示方法，在 manim 中最终都会转化为 Color 类
推荐使用常量或者十六进制来表示颜色
颜色的运算
列几个常见的运算
# 反色
invert_color(color)
# 插值
interpolate_color(color_1, color_2, ratio)
# 平均
average_color(*colors)
# 梯度
color_gradient([color_1, color_2,], length)
# 随机
random_color()
物体颜色设置
stroke 代表边框着色，fill 代表内部着色
| stroke | fill |
|---|---|
| stroke_color | fill_color |
| stroke_opacity | fill_opacity |
上面的属性都可以通过 set_stroke/fill 来更改
mob.set_stroke(color, width)
mob.set_fill(color, opacity)
mob.set_fill([color_1, color_2,], opacity)给 VGroup 子物体上色
# vg is a VGroup instance
vg.set_color(color)
vg.set_color_by_gradient(*colors)
vg.set_colors_by_radial_gradient(radius, inner_color, outer_color)值得一提的是，这些操作都是 VMobject 的内置方法，是一种通用的方法，而且这些方法不仅仅可以设置 stroke 的颜色，也可以设置 width, opacity...
第四讲 插入SVG、图片与文字
图片
在 manim 插入图片需要先将图片放在当前文件夹下，或者使用 config.assets_dir 指定素材文件夹。不同的图片类型则使用不同的对象进行存储
# SVG
mob = SVGMobject('file')
# image: jpg, png, gif
mob = ImageMobject('file')SVGMobject 是 VMobject 的子类，可以使用其所有动画，但 ImageMobject 仅能使用部分动画，如：FadeIn
文字与公式
在 manim 中可以使用 Text 创建普通文字对象
text = Text(*strings, color, font)可以传入多个字符串，同样 Text 也可以使用所有动画。如果想要使用 LaTeX 语法书写文字和公式，则需要使用 Tex, MathTex 类
text = Tex(*raw_strings)
formula = MathTex(*raw_strings)所有的文字和公式都是一个 VGroup，可以通过索引来对每个字符单独操作
第五讲 坐标系统与方程
坐标轴
在 manim 中可以插入坐标轴
# NumberLine
# x_range 标明数周的范围以及步长
line = NumberLine(
numberline = NumberLine(
x_range=[-10, 10, 2],
length=10,
include_numbers=True,
include_ticks=False
)
# Axes
# 分别设置 x, y 坐标轴，具体参数打包为字典，关键字同 NumberLine
axes = Axes(
x_range=[-1, 5, 1],
y_range=[-1, 5, 1],
axis_config=dict(
include_numbers=True
)
)
# NumberPlane
# 注意这里的步长是指数轴的数量
number_plane = NumberPlane(
x_range=[-10, 10, 2],
y_range=[-10, 10, 1],
background_line_style={
"stroke_color": TEAL,
"stroke_width": 4,
"stroke_opacity": 0.6
}
)方程
使用 ParametricFunction 可以显示函数
# 单变量方程，返回三维 ndarray
def func(self, t):
return np.array((np.sin(2 * t), np.sin(3 * t), 0))
def construct(self):
func = ParametricFunction(self.func, t_range = [0, TAU].set_color(RED)
self.add(func.scale(3))More
ManimCE 文档有一个 reference manual，官方描述这个手册的功能：
This reference manual details modules, functions, and variables included in Manim, describing what they are and what they do.
里面包含了各种模块和函数，更多的 VMobject 和更多的动画操作，文档中还有 Example Gallery 提供参考
