來(lái)源：Python數(shù)據(jù)之道

作者：陽(yáng)哥

01、寫(xiě)在前面

最近幾個(gè)月，我在微信視頻號(hào)「價(jià)值前瞻」和「Python數(shù)據(jù)之道」發(fā)布了一些視頻，有不少同學(xué)問(wèn)到這些視頻是怎么做的，用什么工具制作的。

在文章 用 python 制作高逼格的數(shù)學(xué)動(dòng)畫(huà) 中，我跟大家介紹了 Manim 這個(gè)視頻制作工具，以及以及案例演示。

不少同學(xué)覺(jué)得這個(gè)工具不錯(cuò)，問(wèn)到有沒(méi)有完整的使用教程或者相關(guān)書(shū)籍。據(jù)我所知，目前應(yīng)該是沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的書(shū)籍來(lái)介紹這個(gè)工具的。至于教程，不同版本的Manim有一部分文檔，其中 Manim社區(qū)版的文檔相對(duì)而言要完善些。

本次，我將基于 Manim社區(qū)版(Manim Community)給大家分享Manim入門(mén)的第一部分，基礎(chǔ)形狀的使用。

本次使用的版本為 Manim Community v0.14.0，文中介紹的基礎(chǔ)形狀如下：

02、Manim的安裝與運(yùn)行

安裝

如何安裝社區(qū)版Manim，參見(jiàn)下面的官方鏈接：

https://docs.manim.community/en/stable/installation.html

如何運(yùn)行 Manim

用 Manim 繪制圖形，首先需要引入 Manim 庫(kù)，然后將需要繪制的內(nèi)容封裝到一個(gè) 類(lèi)(class) 里面。

社區(qū)版的導(dǎo)入代碼如下：

from manim import *

對(duì)于 編輯好的程序文件（ XXXX.py 文件），需要在同一個(gè)文件夾下運(yùn)行命令來(lái)運(yùn)行程序，命令格式如下：

manim -pql XXXX.py DemoSquare 

上面的命令行中：

• manim 是社區(qū)版Manim運(yùn)行程序的主要標(biāo)志用語(yǔ)；
• p 表示程序運(yùn)行后會(huì)進(jìn)行預(yù)覽（圖片或視頻）；
• ql 表示低質(zhì)量（quality low）, 其他的選項(xiàng)有 -ql, -qm, -qh, -qk, 分別表示 低質(zhì)量、正常質(zhì)量、高質(zhì)量、4K質(zhì)量；
• XXXX.py 是py代碼文件；
• DemoSquare 是 py代碼文件中的一個(gè)類(lèi)；

演示過(guò)程錄屏如下：

命令行中，還有其他許多參數(shù)可以設(shè)置，可以通過(guò)社區(qū)版的支持文檔來(lái)進(jìn)一步了解：

https://docs.manim.community/en/stable/tutorials/configuration.html#command-line-arguments

03、Manim 的基礎(chǔ)形狀介紹

通用屬性

Manim 中基礎(chǔ)形狀有些屬性和方法，對(duì)于大部分形狀是通用的，因此在介紹具體的形狀之前，在這里通過(guò) 正方形 來(lái)講解下形狀的基礎(chǔ)用法。

在下面的案例中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)正方形的邊框顏色設(shè)置、線寬度設(shè)置、填充顏色、旋轉(zhuǎn)、大小變換等。

# manim -pql manimce-intro-01.py DemoSquare class DemoSquare(Scene): def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        r = 1 sq1 = Square(
            side_length=2 * r,
            color=BLUE,
        )
        sq1.to_corner(UL,buff=2) self.add(sq1) self.wait()

        sq2 = Square(
            side_length=2 * r,
            color=BLUE,
            stroke_width=10, # 設(shè)置邊框線的粗細(xì) )
        sq2.next_to(sq1,RIGHT,buff=1) self.add(sq2) self.wait()

        sq3 = Square(
            side_length=2 * r,
            color=BLUE,
            fill_color=ORANGE, # 設(shè)置填充顏色 fill_opacity=0.5, # 設(shè)置透明度 )
        sq3.next_to(sq2,RIGHT,buff=1) self.add(sq3) self.wait() # 形狀大小變換 sq4 = sq1.copy()
        sq4.scale(0.6) # 縮小到 60% sq4.next_to(sq1,DOWN,buff=0.5) self.add(sq4) self.wait() # 形狀旋轉(zhuǎn) sq5 = sq2.copy()
        sq5.rotate(45*DEGREES) # 旋轉(zhuǎn)45度 sq5.next_to(sq2,DOWN,buff=0.5) self.add(sq5) self.wait()

演示效果如下：

點(diǎn)

對(duì)于 點(diǎn) ， manim 中目前有幾種不一樣的形狀可以來(lái)展示，包括：

• Dot
• AnnotationDot
• LabeledDot

class DemoDot(Scene): def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group( # 點(diǎn) Dot(color=PINK),
            AnnotationDot(stroke_color=YELLOW, fill_color=BLUE,fill_opacity=1), # 帶文字標(biāo)簽的點(diǎn) LabeledDot(Tex("2022", color=RED)),
            LabeledDot(MathTex("a", color=GREEN)),
            LabeledDot(Text("Python數(shù)據(jù)之道", color=BLUE)).scale(0.3),
            LabeledDot("Lemon"),
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(1.5)
        g[:2].move_to(UP*1.5)
        g[2:].next_to(g[:2],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)

演示效果如下：

線

在這里，線 的形狀，包括 直線、虛線、箭頭、雙箭頭、彎曲的箭頭等，如下：

• Line
• DashedLine
• Arrow
• DoubleArrow
• CurvedArrow

class DemoLine(Scene): def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group( # 線 Line(0.5*LEFT,0.5*RIGHT,color=YELLOW), # 虛線 DashedLine(0.5*LEFT,0.5*RIGHT,color=TEAL), # 箭頭 Arrow(color=BLUE), 
            Arrow(color= BLUE, tip_shape=ArrowCircleFilledTip), #  ArrowCircleTip Arrow(color= BLUE, tip_shape=ArrowSquareTip),# ArrowSquareFilledTip # 雙箭頭 DoubleArrow(color=BLUE), # 彎曲的箭頭 CurvedArrow(LEFT,RIGHT,angle=90*DEGREES,color= BLUE), 
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5)
        g[:3].move_to(UP*1.5)
        g[3:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)

演示效果如下：

圓形

圓形包括 圓、圓環(huán)、扇形、橢圓、弧形等，如下：

• Circle
• Annulus
• Ellipse
• Sector
• Arc
• ArcBetweenPoints

class DemoCircle(Scene): def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group( # 圓形 Circle(radius=0.8,color=YELLOW,fill_color=BLUE,fill_opacity=1), # 圓環(huán) Annulus(inner_radius=0.7, outer_radius=1,fill_color= DARK_BLUE, stroke_color=YELLOW, stroke_width=4), # 橢圓 Ellipse(color= BLUE), # 扇形 Sector(inner_radius=0.7, outer_radius=1,fill_color= BLUE, stroke_color=YELLOW, stroke_width=4), # 弧形 Arc(radius=1.3, start_angle=-PI/8, angle=PI,color= BLUE),
            ArcBetweenPoints(start=2 * RIGHT, end=2*LEFT, stroke_color=BLUE) ,
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5)
        g[:3].move_to(UP*1.5)
        g[3:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)

演示效果如下：

矩形

矩形類(lèi)的形狀，是咱們經(jīng)常使用到的一類(lèi)圖形，在 manim 中包括：

• Rectangle
• RoundedRectangle
• Square

class DemoRect(Scene): def construct(self):
        WaterMark.construct(self)
        g = Group( # 矩形 Rectangle(width=1,height=0.6,color=BLUE,fill_color=ORANGE,fill_opacity=1),
            Rectangle(width=1,height=0.6,color=BLUE,grid_xstep=0.5,grid_ystep=0.2), # 圓角矩形 RoundedRectangle(corner_radius=0.3,width=1,height=0.6,fill_color=PURPLE,fill_opacity=1), # 正方形 Square(
            side_length=1,
            color=BLUE,
            fill_color=ORANGE, # 設(shè)置填充顏色 fill_opacity=0.5, # 設(shè)置透明度 ),
        )
        g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(2) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5)

演示效果如下：

多邊形

多邊形性，相對(duì)來(lái)說(shuō)要復(fù)雜些，主要是需要設(shè)置邊緣點(diǎn)的位置，在manim中有多種方式來(lái)表示多邊形，包括：

• Triangle
• Polygon
• RegularPolygon
• Star
• Polygram
• RegularPolygram

class DemoPolygon(Scene): def construct(self): WaterMark.construct(self) g = Group( # 正三角形 Triangle(radius=2,color=BLUE), # 三角形 Polygon([-5, 1.5, 0], [-2, 1.5, 0], [-3.5, -2, 0]), # 多邊形 Polygon([-5, 1.5, 0], [-2, 1.5, 0], [-2.5, -2, 0], [-4.5, -1.5, 0]), #正多邊形 RegularPolygon(n=6,color=BLUE), # 星型 Star(color=BLUE), #多邊形 Polygram( [[0, 2, 0], [-np.sqrt(3), -1, 0], [np.sqrt(3), -1, 0]], [[-np.sqrt(3), 1, 0], [0, -2, 0], [np.sqrt(3), 1, 0]],), RegularPolygram(num_vertices = 7), RegularPolygram(5, radius=1), ) g.arrange(RIGHT,buff=0.5).scale(0.7) g[:4].move_to(UP*1.5) g[4:].next_to(g[:3],DOWN,buff=1) for shape in g: self.add(shape) self.wait(0.5) 

演示效果如下：

符號(hào)

在manim 中，也經(jīng)常會(huì)用到 大括號(hào)等形狀，如下：

class DemoCross(Scene): def construct(self):
        WaterMark.construct(self) # 十字叉 cross = Cross(stroke_color = BLUE,stroke_width=20).scale(0.8)
        cross.to_corner(UL,buff=2) self.add(cross) self.wait(0.5) # 大括號(hào) br1 = Brace(Line(LEFT,RIGHT),color= BLUE)
        br1.next_to(cross,RIGHT,buff=0.5) self.add(br1) self.wait(0.5) # 帶文字的大括號(hào) line=Line(LEFT,RIGHT) 
        br2= BraceLabel(line, text= "14cm", color= YELLOW, buff=0.1) 
        br2.submobjects[1].set_color(BLUE) self.add(VGroup(line,br2).next_to(br1,RIGHT,buff=0.5)) self.wait(0.5) # 帶弧度的大括號(hào) arc = Arc(radius=1,start_angle=0,angle=3*PI/4) 
        br3 = ArcBrace(arc).set_color(BLUE) self.add(VGroup(arc,br3).next_to(VGroup(line,br2),RIGHT,buff=0.5)) # self.add(arc,br3) self.wait(0.5)

演示效果如下：

04、小結(jié)

相對(duì)而言，manim 中的基礎(chǔ)形狀，還是比較齊全的，在這些基礎(chǔ)形狀的基礎(chǔ)上，自己可以進(jìn)一步來(lái)組合其他的形狀。