Manim--相机

相机(Camera)在二维的场景下使用不多,一般在3D场景 中提及的比较多。

相机相当于我们看动画的视角,简单来理解的话,相当于我们的眼睛(实际情况会复杂一些,相机还有其他一些辅助功能)。

默认的相机焦点在屏幕的中心位置,相机默认是以俯视的视角查看所有的元素。

之前的介绍的常用动画效果高级动画效果 ,都没有对相机进行调整过,

所以,是通过移动和变换各个元素来实现动画效果。

本篇介绍的相机,则是另一种制作动画的方式,它不改变元素在屏幕或者说在坐标系中的位置,

通过改变相机的位置和角度来实现动画效果。

举个现实世界中的简单例子,如果有个杯子,我们可以通过转动杯子来从各个角度观察杯子;

而如果是一栋楼的话,我们无法移动它,只能围着楼走一圈来观察它,这个过程就相当于移动相机。

下面通过一些实例来看看移动相机带来的不一样的动画效果。

1. 相机移动

相机移动常用的两种方式:

  1. 移动焦点:改变相机的焦点,焦点在那个元素,那个元素就会在屏幕中心
  2. 改变视野:改变相机与元素的距离,离得越远,物体越小。

1.1 移动焦点

manim中移动焦点要继承 MovingCameraScene类,

然后通过 self.camera.frame.animate.move_to函数来移动焦点。

下面的示例构造了一个正方形,一个三角形,然后通过改变焦点来形成元素移动的动画。

实际上元素并没有移动,它们的坐标始终没变,变化的是相机的焦点。

python 复制代码
class CameraSample1(MovingCameraScene):
    def _move_focus(self):
        s = Square(color=RED, fill_opacity=0.5)
        t = Triangle(color=GREEN, fill_opacity=0.5)
        vg = VGroup(s, t)
        vg.arrange(RIGHT, buff=MED_LARGE_BUFF)
        self.add(vg)

        self.play(self.camera.frame.animate.move_to(s))
        self.play(self.camera.frame.animate.move_to(t))
        self.play(self.camera.frame.animate.move_to(vg))

    def construct(self):
        self._move_focus()

        self.wait()

运行效果:

1.2 改变视野

改变视野通过 self.camera.frame.animate.set方法,通过这个方法设置视野的宽度,可以形成缩放元素的效果。

下面的示例,通过改变视野的宽度,让元素出现放大和缩小的现象,实际上元素并没有变化。

变化的是相机到元素的距离。

python 复制代码
class CameraSample1(MovingCameraScene):
    def _scale(self):
        s = Square(color=RED, fill_opacity=0.5)
        self.add(s)

        self.camera.frame.save_state()
        self.play(self.camera.frame.animate.set(width=s.width * 2))
        self.wait(0.3)
        self.play(self.camera.frame.animate.set(width=s.width * 8))
        self.wait(0.3)
        self.play(Restore(self.camera.frame))

    def construct(self):
        self._scale()

        self.wait()

运行效果:

2. 鹰眼效果

鹰眼的效果是通过两个相机来实现的,两个相机的焦点一样,但是视野不一样。

鹰眼效果一般用在提供全局视图的场合,特别是当元素特别多的时候。

下面示例中,设置了两个相机,缩放的参数为3,zoom_factor=3

python 复制代码
class CameraSample2(ZoomedScene):
    def __init__(self, **kwargs):
        ZoomedScene.__init__(
            self,
            zoom_factor=3,
            zoomed_display_height=1,
            zoomed_display_width=2,
            image_frame_stroke_width=5,
            zoomed_camera_config={
                "default_frame_stroke_width": 3,
            },
            **kwargs
        )

    def construct(self):
        s = Square(color=RED, fill_opacity=0.5, side_length=1.5)
        t = Triangle(color=GREEN, fill_opacity=0.5).scale(0.5)
        vg = VGroup(s, t)
        vg.arrange(RIGHT, buff=SMALL_BUFF)
        self.add(vg)
        self.activate_zooming(animate=False)
        self.play(s.animate.shift(LEFT), t.animate.shift(RIGHT))
        self.play(s.animate.rotate(2 * PI / 3), t.animate.rotate(PI / 2))
        self.play(s.animate.shift(RIGHT), t.animate.shift(LEFT))
        self.wait()

运行效果:

3. 追踪物体

追踪物体就是将相机的焦点定位在移动的物体上,就像我们坐在火车上的感觉一样,那时,我们觉得火车没动,而是车外的风景不断向后移动。

下面的示例是一个点沿着正弦曲线运动,我们将相机焦点定位在这个点上,感觉就像是曲线在移动。

python 复制代码
class CameraSample3(MovingCameraScene):
    def construct(self):
        self.camera.frame.save_state()

        graph = FunctionGraph(
            lambda x: np.sin(x),
            x_range=[-3, 3],
            color=RED,
        )
        d = dot(graph.get_start())
        self.add(graph, d)

        self.play(self.camera.frame.animate.scale(0.5).move_to(d))

        def update_curve(mob):
            mob.move_to(d.get_center())

        self.camera.frame.add_updater(update_curve)
        self.play(MoveAlongPath(d, graph), rate_func=linear, run_time=2)
        self.camera.frame.remove_updater(update_curve)

        self.play(Restore(self.camera.frame))

运行效果:

4. 3D 场景

相机其实主要就是应用在3D场景中的,所以 manim的3D场景类 ThreeDScene中提供了一个非常方便的移动相机的方法 move_camera

下面的示例中,我们用 move_camera方法来改变视角和调整视野。

示例中的球其实一直没动,也就是球上各点的坐标没有改变过。

python 复制代码
class CameraSample4(ThreeDScene):
    def construct(self):
        axes = ThreeDAxes()
        sphere = Surface(
            lambda u, v: np.array(
                [
                    1.5 * np.cos(u) * np.cos(v),
                    1.5 * np.cos(u) * np.sin(v),
                    1.5 * np.sin(u),
                ]
            ),
            v_range=[0, TAU],
            u_range=[-PI / 2, PI / 2],
            checkerboard_colors=[BLUE_D, BLUE_E],
            resolution=(15, 32),
        )
        self.add(axes, sphere)

        self.move_camera(phi=75 * DEGREES, theta=30 * DEGREES)
        self.move_camera(zoom=1.5)
        self.move_camera(zoom=0.5)
        self.wait()

运行效果:

5. 总结回顾

本篇介绍从另一种角度来实现动画的方式,也就是不改变物体本身,而是改变观察物体的方式。

manim中能够操作相机的类主要有:

  1. MovingCameraScene:改变相机的焦点和视野
  2. ZoomedScene:增加多个相机,多个相机可以从不同的视角同时观察物体
  3. ThreeDScene:3D场景下的相机操作
相关推荐
MadPrinter8 分钟前
SpringBoot学习日记 Day11:博客系统核心功能深度开发
java·spring boot·后端·学习·spring·mybatis
dasseinzumtode9 分钟前
nestJS 使用ExcelJS 实现数据的excel导出功能
前端·后端·node.js
淦出一番成就12 分钟前
Java反序列化接收多种格式日期-JsonDeserialize
java·后端
Java中文社群14 分钟前
Hutool被卖半年多了,现状是逆袭还是沉寂?
java·后端
程序员蜗牛1 小时前
9个Spring Boot参数验证高阶技巧,第8,9个代码量直接减半!
后端
yeyong1 小时前
咨询kimi关于设计日志告警功能,还是有启发的
后端
库森学长1 小时前
2025年,你不能错过Spring AI,那个汲取了LangChain灵感的家伙!
后端·openai·ai编程
Java水解1 小时前
Spring Boot 启动流程详解
spring boot·后端
学历真的很重要1 小时前
Claude Code Windows 原生版安装指南
人工智能·windows·后端·语言模型·面试·go
转转技术团队1 小时前
让AI成为你的编程助手:如何高效使用Cursor
后端·cursor