manim边做边学--球体

Sphere类用于创建三维球体对象，它提供了丰富的参数和方法来定制球体的外观和行为。

球体在制作三维动画时，具有广泛的应用场景。

比如：

• 展示几何概念：通过创建不同大小、颜色和透明度的球体，可以直观地展示几何中的体积、表面积等概念
• 物理模拟：在模拟物理现象（如重力、碰撞等）时，可以使用Sphere类来代表球体物体
• 天文模拟：在展示天文现象（如行星运动、星系结构等）时，Sphere类可以用于创建星球、恒星等天体模型

1. 主要参数

Sphere类的主要参数包括：

参数名称	类型	说明
center	Point3D	球体的中心位置
radius	float	球体的半径
resolution	int	球体的细分程度。这个参数通常用于控制球体表面网格的密度或光滑程度。
u_range	float	定义了球体在u方向上的参数化范围
v_range	float	定义了球体在v方向上的参数化范围

resolution参数设置较大时，会生成更精细、更光滑的球体表面，但也会增加计算量和内存使用。

2. 使用示例

Sphere类的使用比较简单，下面的示例重点展示其参数的不同使用方式。

2.1. 基本球体

这个示例创建了一个位于原点、半径为1的基本球体。

s = Sphere(radius=1)

2.2. 位置和颜色

在这个示例中，创建了一个球体，并对其位置和颜色进行了自定义。

球心放置在三维空间中的特定点（2, -1, 1），并且球体被填充为红色。

s = Sphere(
    radius=1.5,
    center=np.array([2, -1, 1]),
)
s.set_color(RED)

2.3. 分辨率和透明度

此示例展示了如何调整球体的分辨率和透明度。

通过增加分辨率，球体表面看起来更加光滑；通过设置透明度，让球体呈现出透明效果，使得其后的物体或背景部分可见。

# 高分辨率，透明度高
s1 = Sphere(
    radius=0.5,
    resolution=(32, 32),
    center=np.array([-1, -1, 1]),
    fill_opacity=0.2,
)
s1.set_color(BLUE)

# 中分辨率，中等透明度
s2 = Sphere(
    radius=0.5,
    resolution=(8, 8),
    fill_opacity=0.6,
)
s2.set_color(YELLOW)

# 低分辨率，不透明
s3 = Sphere(
    radius=0.5,
    resolution=(4, 4),
    center=np.array([1, 1, -1]),
    fill_opacity=1,
)
s3.set_color(RED)

2.4. 球体动画

在这个示例中，不仅创建了一个球体，还为其添加了一系列动画效果。

球体首先以淡入效果出现，然后移动到三维空间中的另一个位置，接着绕一个轴旋转，最后进行缩放。

s = Sphere(
    radius=1,
    center=np.array([1, 0, -1]),
)
self.play(FadeIn(s))
self.play(s.animate.move_to(np.array([-1.5, -1, 1])))
self.play(s.animate.rotate(PI / 2, axis=OUT))
self.play(s.animate.scale(1.5))

3. 附件

文中的代码只是关键部分的截取，完整的代码共享在网盘中（sphere.py），

下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)