matplotlib.animation

アニメーション

Matplotlib でライブ アニメーションを作成する最も簡単な方法は、いずれかの Animationクラスを使用することです。

Animation	アニメーションの基本クラス。
FuncAnimation	関数funcを繰り返し呼び出してアニメーションを作成します。
ArtistAnimation	Artistオブジェクトの固定セットを使用したアニメーション。

どちらの場合も、インスタンス オブジェクトへの参照を維持することが重要です。Animationアニメーションは、オブジェクトが唯一の参照を保持するタイマー (通常はホスト GUI フレームワークから) によって進められます。オブジェクトへの参照を保持していない場合、Animationオブジェクト (およびタイマー) がガベージ コレクションされ、アニメーションが停止します。

アニメーションを保存するには、、、または を使用Animation.saveしAnimation.to_html5_videoますAnimation.to_jshtml。

サポートされているムービー形式の詳細については、以下のヘルパー クラスを参照してください。

FuncAnimation

の内部の仕組みはFuncAnimation多かれ少なかれ次のとおりです。

for d in frames:
    artists = func(d, *fargs)
    fig.canvas.draw_idle()
    fig.canvas.start_event_loop(interval)

「ブリッティング」の処理 (ライブ パフォーマンスを劇的に改善するため)、ノンブロッキング、GUI イベント ループの開始/停止の繰り返し、繰り返しの処理、複数のアニメーション化された軸、およびアニメーションをムービー ファイルに簡単に保存するための詳細が含まれています。

「ブリッティング」は、コンピュータ グラフィックスの標準的な手法です。一般的な要点は、既存のビット マップ (この場合はほとんどラスタライズされた図) を取得し、その上にもう 1 人のアーティストを「ブリット」することです。したがって、保存された「クリーンな」ビットマップを管理することで、各フレームで変化する少数のアーティストのみを再描画できるため、かなりの時間を節約できる可能性があります。( を渡すことによってblit=True) ブリッティングを使用すると、 のコア ループは FuncAnimationもう少し複雑になります。

ax = fig.gca()

def update_blit(artists):
    fig.canvas.restore_region(bg_cache)
    for a in artists:
        a.axes.draw_artist(a)

    ax.figure.canvas.blit(ax.bbox)

artists = init_func()

for a in artists:
   a.set_animated(True)

fig.canvas.draw()
bg_cache = fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox)

for f in frames:
    artists = func(f, *fargs)
    update_blit(artists)
    fig.canvas.start_event_loop(interval)

もちろん、これは多くの詳細を省略しています (図のサイズ変更や完全な再描画時に背景を更新するなど)。ただし、うまくいけば、この最小限の例は、内部で と がどのように使用されているinit_func か、および「ブリッティング」がどのように機能するかの理論を示しています。funcFuncAnimation

期待される署名funcとは、帳簿の保持とロジックのプロットから除外するのinit_funcは非常に簡単ですFuncAnimationが、これは、渡す呼び出し可能なオブジェクトが、どのアーティストに取り組んでいるかを知っている必要があることを意味します。これを処理するには、さまざまな複雑さとカプセル化のいくつかのアプローチがあります。スクリプトの場合に非常にうまく機能する最も簡単な方法は、グローバル スコープでアーティストを定義し、Python に処理を任せることです。例えば

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation

fig, ax = plt.subplots()
xdata, ydata = [], []
ln, = ax.plot([], [], 'ro')

def init():
    ax.set_xlim(0, 2*np.pi)
    ax.set_ylim(-1, 1)
    return ln,

def update(frame):
    xdata.append(frame)
    ydata.append(np.sin(frame))
    ln.set_data(xdata, ydata)
    return ln,

ani = FuncAnimation(fig, update, frames=np.linspace(0, 2*np.pi, 128),
                    init_func=init, blit=True)
plt.show()

2 番目の方法は、functools.partialアーティストを「バインド」して機能させるために使用する方法です。3 つ目の方法は、クロージャを使用して、必要なアーティストと関数を構築することです。4 番目の方法は、クラスを作成することです。

例

• 減衰
• ベイズのアップデート
• 二重振り子の問題
• アニメーション化されたヒストグラム
• 雨のシミュレーション
• アニメートされた 3D ランダム ウォーク
• アニメーション ライン プロット
• オシロスコープ
• MATPLOTLIB アンチェーン

ArtistAnimation

例

• 画像の事前計算リストを使用したアニメーション画像

ライタークラス

提供されるライターは、いくつかの大きなカテゴリに分類されます。

Pillow ライターは、Pillow ライブラリに依存してアニメーションを書き込み、すべてのデータをメモリに保持します。

PillowWriter

HTML ライターは、JavaScript ベースのアニメーションを生成します。

HTMLWriter

JavaScript ベースの HTML ムービーのライター。

パイプベースのライターは、キャプチャされたフレームをパイプ経由で外部プロセスにストリーミングします。パイプベースのバリアントはパフォーマンスが向上する傾向がありますが、すべてのシステムで機能するとは限りません。

FFMpegWriter	パイプベースの ffmpeg ライター。
ImageMagickWriter	パイプベースのアニメーション gif。

ファイルベースのライターは、フレームごとに一時ファイルを保存し、最後に 1 つのファイルにまとめます。これらのライターは低速ですが、デバッグが容易です。

FFMpegFileWriter	ファイルベースの ffmpeg ライター。
ImageMagickFileWriter	ファイルベースのアニメーション gif ライター。

ライター クラスは、同じ基礎となる から順次フレームを取得する方法を提供しますFigure。それらはすべて、順番に呼び出す必要がある 3 つのメソッドを提供します。

• setupライターを準備します (パイプを開くなど)。パイプベースのライターとファイルベースのライターは、 に対して異なる引数を取りますsetup()。

• grab_frameその後、一度に 1 つのフレームをキャプチャするために必要な回数呼び出すことができます

• finishムービーをファイナライズし、出力ファイルをディスクに書き込みます。

例：

moviewriter = MovieWriter(...)
moviewriter.setup(fig, 'my_movie.ext', dpi=100)
for j in range(n):
    update_figure(j)
    moviewriter.grab_frame()
moviewriter.finish()

ライター クラスを ( 経由ではなく) 直接使用する場合は、コンテキスト マネージャーAnimation.saveを使用することを強くお勧めします。saving

with moviewriter.saving(fig, 'myfile.mp4', dpi=100):
    for j in range(n):
        update_figure(j)
        moviewriter.grab_frame()

セットアップとクリーンアップが必要に応じて確実に実行されるようにします。

例

• フレームグラビング

ヘルパー クラス

アニメーション基本クラス

Animation	アニメーションの基本クラス。
TimedAnimation	Animation時間ベースのアニメーションのサブクラス。

ライター レジストリ

Animation.saveモジュール レベルのレジストリが提供され、ライターの名前とクラスをマッピングして、ライター インスタンスの代わりに文字列を渡すことができ ます。

MovieWriterRegistry

人間が読める名前による利用可能なライター クラスのレジストリ。

ライター基本クラス

コードの重複ベース クラスを削減するには

AbstractMovieWriter	を呼び出してフレームを取得する方法を提供する、ムービーを作成するための抽象基本クラスgrab_frame。
MovieWriter	映画を書くための基本クラス。
FileMovieWriter	MovieWriter個々のファイルに書き込み、最後にステッチするため。

とミックスイン

FFMpegBase	FFMpeg 出力用の Mixin クラス。
ImageMagickBase	ImageMagick 出力の Mixin クラス。

提供されています。

MovieWriter新しいクラスを簡単に実装する方法については、ソース コードを参照してください。