manim边学边做--圆弧形

圆弧形可以算是一种特殊的圆形，它是圆形的一部分。
manim中，单独为圆弧形状封装了几个模块：

1. Arc：通用的圆弧，根据半径和角度来绘制圆弧
2. ArcBetweenPoints：根据两个点和角度来绘制圆弧
3. AnnularSector：环形圆弧，相当于是圆环的一部分
4. Sector：扇形，始终是1/4个圆环。

其中，ArcBetweenPoints和AnnularSector继承自Arc，Sector继承自AnnularSector。

圆弧系列 的模块位于manim中的Mobject之下。

1. 主要参数

模块Arc的主要参数有：

参数名称	类型	说明
radius	float	圆弧的半径
start_angle	float	圆弧开始的弧度
angle	float	圆弧的弧度
num_components	int	组成弧的片段，这个值越大，弧越圆滑
arc_center	Point3D	圆弧对应的圆心位置

圆弧的起点和终点是由start_angle和angle控制的，
start_angle参数控制圆弧的起点，默认值是0（圆心右边为0度 ）；
angle参数是圆弧的弧度，start_angle + angle的值就是圆弧的终点，
angle是逆时针计算的。

模块ArcBetweenPoints的主要参数有：

参数名称	类型	说明
start	Point3D	圆弧的起点
end	Point3D	圆弧的终点
angle	float	圆弧的弧度
raduis	float	圆弧的半径

这个模块是根据两个点（start和end）来绘制圆弧，
angle和raduis参数只能设置一个，用来控制圆弧的弧长。
start和end固定时，angle越大，弧长越长；raduis越大，弧长越短。

模块AnnularSector的主要参数有：

参数名称	类型	说明
inner_radius	float	环状弧形的内半径
outer_radius	float	环状弧形的外半径
start_angle	float	环状弧形开始的弧度
angle	float	环状弧形的弧度

inner_radius和outer_radius的差形成了一个环形；
start_angle和angle的含义与模块Arc中的同名参数一样。

模块Sector的主要参数：

参数名称	类型	说明
inner_radius	float	环状弧形的内半径
outer_radius	float	环状弧形的外半径

Sector模块只有inner_radius和outer_radius两个参数，因为它默认为1/4个圆环。

2. 主要方法

这几个模块的作用主要是展示图形，所以方法不多，常用的有两个：

名称	说明
get_arc_center	获取弧形当前的圆心坐标
move_arc_center_to	设置弧形新的圆心坐标

3. 使用示例

下面分别针对4种圆弧形的模块的参数，演示一些示例。

3.1. 通用圆弧

通用的的圆弧Arc是最常用的，start_angle和angle设置圆弧的起点和弧度，
arc_center设置圆弧的位置，radius控制圆弧的大小。

Arc(
    arc_center=LEFT * 2,
    angle=PI,
)
Arc(
    radius=1.5,
    arc_center=RIGHT,
    angle=PI,
)
Arc(
    start_angle=PI / 2,
    angle=PI / 2,
    arc_center=LEFT * 2 + DOWN * 2,
)
Arc(
    start_angle=PI,
    angle=PI * 3 / 2,
    arc_center=RIGHT + DOWN * 1.5,
)

3.2. 根据两点生成圆弧

从固定的两点生成圆弧ArcBetweenPoints也是在制作动画时常用的方式，

参数start和end设置圆弧的起点和终点；
angle和radius设置圆弧的弯曲程度，这两个参数只能使用一个，同时设置时只有radius生

ArcBetweenPoints(
    start.get_center(),
    end.get_center(),
    radius=0.8,
)

ArcBetweenPoints(
    start.get_center(),
    end.get_center(),
    radius=1.6,
)

ArcBetweenPoints(
    start.get_center(),
    end.get_center(),
    angle=PI / 2,
)

ArcBetweenPoints(
    start.get_center(),
    end.get_center(),
    angle=PI,
)

前两个示例用radius控制圆弧的度数，后两个示例用angle控制圆弧的度数。

3.3. 环形的圆弧

环形的圆弧AnnularSector可以理解成增加了厚度的圆弧。

它可以使用Arc的参数，不同之处在于它的半径有两个，一个是inner_radius，一个是outer_radius。

这两个半径之差就是环形的厚度。

AnnularSector(
    inner_radius=0.5,
    outer_radius=1.5,
    angle=PI,
)
AnnularSector(
    inner_radius=0.5,
    outer_radius=0.8,
    angle=PI,
)
AnnularSector(
    start_angle=PI / 2,
    angle=PI / 2,
    inner_radius=0.5,
    outer_radius=1.5,
)
AnnularSector(
    start_angle=PI,
    angle=PI * 3 / 2,
    inner_radius=0.5,
    outer_radius=0.8,
)

3.4. 扇形

扇形Sector是一种简化的AnnularSector，它固定为1/4个圆环。

Sector(
    inner_radius=0.5,
    outer_radius=1.5,
)
Sector(
    inner_radius=0.5,
    outer_radius=0.8,
)
Sector(
    inner_radius=1,
    outer_radius=1.5,
)
Sector(
    inner_radius=0.3,
    outer_radius=1.8,
)

4. 附件

文中完整的代码放在网盘中了（arc.py），

下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)