本篇介绍Manim
中的两个旋转类的动画,名称差不多,分别是Rotate
和Rotating
。
Rotate
类主要用于对图形对象进行指定角度、围绕特定点的精确旋转,适用于几何图形演示、物理模拟和机械运动展示等场景;
Rotating
类则侧重于创建让对象围绕指定轴或点持续旋转的动画,用于动态图标、天体运动模拟和装饰性动态元素等场景。
1. 动画概述
1.1. Rotate
Rotate
是一个用于对Mobject
进行旋转的动画类。
它通过指定旋转角度、旋转轴等参数来实现精确的旋转效果,例如,它可以围绕特定点(如对象的中心或者自定义的点)进行旋转。
此外,还可以设置旋转的起始角度和终止角度,并且可以指定旋转的速率,通过控制动画运行的时间来调整旋转的快慢。
它的主要参数有:
参数名称 | 类型 | 说明 |
---|---|---|
mobject | Mobject | 要旋转的Mobject 对象 |
angle | float | 旋转角度,以弧度为单位指定 |
axis | np.ndarray | 旋转轴,用向量表示 |
about_point | [float] | 旋转中心 |
about_edge | [float] | 指定边界框点的方向作为旋转中心 |
about_point
和about_edge
只有一个有效,当about_point
为None
时,about_edge
才生效。
1.2. Rotating
Rotating
更侧重于创建一个持续旋转的动画效果。
它会使Mobject
一直围绕指定的轴或点进行旋转,通常用于创建动态的、循环的旋转场景。
它可以设置旋转的方向(顺时针或逆时针),并且可以方便地控制旋转的速度。
它的主要参数有:
参数名称 | 类型 | 说明 |
---|---|---|
mobject | Mobject | 要旋转的Mobject 对象 |
radians | np.ndarray | 旋转的弧度值 |
axis | np.ndarray | 旋转轴 |
about_point | [float] | 旋转中心 |
about_edge | [float] | 指定边界框点的方向作为旋转中心 |
rate_func | func | 速率函数,用于控制动画在时间上的进展速度 |
1.3. 两种旋转的区别与联系
Rotate
和 Rotating
有明显的区别和联系。
在区别 方面,Rotate
重点在于精确控制旋转,它有明确的起始和终止角度设定,可以精准地让 Mobject
从一个角度旋转到另一个角度,适合一次性的、角度明确的旋转操作。
例如,将一个三角形从初始位置旋转 30 度来展示特定的几何关系。
而 Rotating
是让 Mobject
持续旋转,没有终止角度的限制,只要动画持续,就会一直围绕指定轴或点循环旋转,更适合用于需要持续动态旋转的场景,如一个不停旋转的风车。
它们的联系之处 在于都用于实现旋转动画,都依赖于图形对象 (Mobject
)和旋转轴 、旋转中心这些基本要素。
而在一些复杂的动画场景中,还可以配合使用,比如先用 Rotate
将物体旋转到一个特定位置,再用 Rotating
让其在该位置持续旋转。
2. 使用示例
下面通过示例来演示Rotate
和 Rotating
动画的使用。
2.1. Rotate 时钟指针的旋转
该示例用箭头线段代表时钟指针,通过 Rotate
动画,围绕原点将指针从 12点 位置旋转到 3点 位置(即旋转 90
度,对应PI/2
弧度)。
以此简单模拟时钟指针的转动情况,直观展现 Rotate 在模拟有明确角度变化场景下的应用。
python
d = Dot(color=BLUE)
c = Circle(color=YELLOW, radius=1)
self.add(d, c)
# 创建时钟指针(简单用线段表示)
hand = Arrow(ORIGIN, [0, 1, 0])
# 模拟时钟指针从 12 点位置旋转到 3 点位置
r_anim = Rotate(
hand,
angle=PI / 2,
axis=IN,
about_point=ORIGIN,
)
self.play(r_anim)
2.2. Rotating 风扇叶片旋转
以两个矩形表示风扇叶片,借助 Rotating
动画类,让叶片围绕其中心,沿着垂直屏幕向外的轴持续旋转,一圈又一圈,设定旋转一圈的时长为 4 秒。
很好地体现了 Rotating
用于创建持续旋转效果的功能,模拟风扇叶片不停转动的场景。
python
# 创建风扇叶片(用矩形表示)
b1 = Rectangle(height=0.2, width=2, color=BLUE_B)
b2 = Rectangle(height=2, width=0.2, color=BLUE_D)
vg = VGroup(b1, b2)
# 使用 Rotating 让风扇叶片持续绕中心旋转
r_anim = Rotating(
vg,
axis=OUT,
radians=TAU,
about_point=vg.get_center(),
run_time=4,
)
self.play(r_anim)
2.3. Rotate 和 Rotating 旋转门
用矩形作为旋转门的一扇门叶,先通过 Rotate
将门叶从关闭位置旋转到一个位置,
随后使用 Rotating
让门叶在打开位置以小角度围绕其左下角持续摆动,还借助 wiggle
速率函数营造摆动效果。
以此模拟旋转门打开后受外界因素影响产生摆动的场景,展示了两个动画类结合使用的灵活性。
python
# 创建旋转门的一扇门叶(用矩形表示)
door = Rectangle(
height=3,
width=2,
color=BLUE,
fill_opacity=0.2,
fill_color=YELLOW,
)
l = Line(UP * 2, DOWN * 2, stroke_width=1, color=GREEN)
self.add(door, l)
# 先使用 Rotate 将门叶从关闭位置旋转到打开 90 度位置
rotate_to_open = Rotate(
door,
axis=UP,
angle=PI / 4 + PI,
about_point=door.get_bottom(),
rate_func=rush_into,
)
# 然后使用 Rotating 让门叶在打开位置持续小角度摆动(模拟风或其他因素影响)
rotating_at_open = Rotating(
door,
axis=UP,
radians=PI / 8,
about_point=door.get_bottom(),
run_time=3,
rate_func=wiggle,
)
self.play(rotate_to_open)
self.play(rotating_at_open)
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(rotate.py
),
下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)