3b1b/manim快速入门指南：从零开始创建数学动画-优快云博客

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3b1b/manim快速入门指南：从零开始创建数学动画

manim Animation engine for explanatory math videos 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ma/manim

前言

3b1b/manim是一个强大的数学动画引擎，由Grant Sanderson（3Blue1Brown频道的创建者）开发。它能够帮助用户创建精美的数学可视化内容，特别适合制作数学教学视频。本文将带你快速上手这个工具，从安装后的第一个动画开始，逐步深入理解其核心概念和基本操作。

环境准备

在开始之前，请确保你已经按照官方文档完成了manim的安装配置。安装完成后，我们可以创建一个简单的Python文件来编写我们的第一个动画场景。

创建第一个场景

项目结构

建议按照以下目录结构组织你的manim项目：

manim/
├── manimlib/
│   ├── animation/
│   ├── ...
│   ├── default_config.yml
│   └── window.py
├── custom_config.yml
└── start.py

其中start.py是我们将要创建的动画脚本文件。

基础代码解析

让我们从一个最简单的圆形动画开始：

from manimlib import *

class SquareToCircle(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()
        circle.set_fill(BLUE, opacity=0.5)
        circle.set_stroke(BLUE_E, width=4)
        
        self.add(circle)

这段代码做了以下几件事：

导入manim库的所有必要组件
创建一个继承自Scene的类SquareToCircle
在construct方法中定义场景内容：
- 创建一个圆形对象
- 设置填充颜色为蓝色，透明度为0.5
- 设置边框为深蓝色，宽度为4像素
- 将圆形添加到场景中

运行与查看

使用以下命令运行这个场景：

manimgl start.py SquareToCircle

运行后会弹出一个窗口显示你的动画。窗口支持以下交互操作：

鼠标滚轮：上下移动视图
Z键+滚轮：缩放视图
S键+鼠标移动：平移视图
D键+鼠标移动：改变3D视角
Q键：退出程序

如果想直接生成图片而不显示窗口，可以添加-os参数：

manimgl start.py SquareToCircle -os

生成的图片会保存在images/目录下。

添加动画效果

静态图像只是开始，让我们添加一些动画效果：

from manimlib import *

class SquareToCircle(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()
        circle.set_fill(BLUE, opacity=0.5)
        circle.set_stroke(BLUE_E, width=4)
        square = Square()

        self.play(ShowCreation(square))
        self.wait()
        self.play(ReplacementTransform(square, circle))
        self.wait()

这段代码新增了以下功能：

创建一个正方形对象
使用ShowCreation动画展示正方形的绘制过程
等待1秒
使用ReplacementTransform动画将正方形变形为圆形
再次等待1秒

要生成视频文件，可以使用-o参数：

manimgl start.py SquareToCircle -o

视频文件会保存在videos/目录下。

交互模式

manim还提供了强大的交互模式，可以在动画播放后继续操作场景中的对象：

self.embed()

添加这行代码后运行场景，动画播放完毕后会进入IPython交互终端。在这个模式下，你可以实时输入命令操作场景中的对象，例如：

# 垂直方向拉伸4倍
play(circle.animate.stretch(4, dim=0))
# 旋转90度
play(Rotate(circle, TAU / 4))
# 向右移动并缩小
play(circle.animate.shift(2 * RIGHT), circle.animate.scale(0.25))
# 应用复数函数变换
play(circle.animate.apply_complex_function(lambda z: z**2))