1.背景
最近调研python opencv, cuda加速矩阵/向量运算, 对于矩阵的线性变换, 秩, 转秩, 行列式变化等概概念模糊不清.
大概课本依旧是天书, 于是上B站搜索线性代数 , 看到 3Blue1Brown 线性变换本质 视频, 点击观看.
惊为天人 --> 豁然开朗 --> 突然顿悟 --> 开心不已
感觉大学的线性代数课本, 是真的差.
3Blue1Brown 线性变换本质 视频动画可视化
二维向量,
三维向量,
二维向量: 缩放,位移
-->引出矩阵乘法的几何意义
--> 引出矩阵乘法 为什么是 行x列, 行 = 列, 代数计算的规定
---> 引出线性变化, 行列式变化
----> 引出逆矩阵
-----> 引出基座标变化
点积 可视化映射, 计算 --> 引出 点积作用, 求两个向量夹角
...
通过视频, 动画演示 二维, 三维向量变化 引出代数公式.
而大学课本, 只定义和说明矩阵和线性代数公式的计算, 没有介绍原有, 用途;
故学完就忘, 根本记不住
3 0 0 2 \] X \[ 1 1 \] 矩阵乘法几何意义 , 缩放 \\begin{bmatrix} 3 \& 0 \\\\ 0 \& 2 \\end{bmatrix} X \\begin{bmatrix} 1 \\\\ 1 \\end{bmatrix} 矩阵乘法几何意义, 缩放 \[3002\]X\[11\]矩阵乘法几何意义,缩放
\[ 1 1 0 1 \] X \[ 1 1 \] 矩阵乘法几何意义 , 位移 \\begin{bmatrix} 1 \& 1 \\\\ 0 \& 1 \\end{bmatrix} X \\begin{bmatrix} 1 \\\\ 1 \\end{bmatrix} 矩阵乘法几何意义, 位移 \[1011\]X\[11\]矩阵乘法几何意义,位移
自己也有一些 微积分,线性变化计算的想法, 也想动画可视化这些计算过程.
于是尝试安装运行python manimgl
**版本说明:** manim数学动画制作有3个版本
* manim: 原作者版本
* manimgl : 通过opengl即时绘制动画, 可以通过ipython交互, 输入命令, 即时显示效果 --\> 现场教学推荐
* manimCE: 社区维护版, 原作者主要做数学视频, 没时间管理github pr请求, 由社区维护 --\> 推荐版本
### 2.问题
测试环境1:
* 系统: wsl ubuntu24.04
* python 版本: 3.12
测试环境2:
* 系统: wsl ubuntu22.04
* python 版本: 3.10
安装依赖
```shell
# 依赖库
sudo apt install -y libcairo2-dev libpango1.0-dev libpangocairo-1.0-0 libgdk-pixbuf2.0-dev libffi-dev libssl-dev
sudo apt install -y libxml2-dev libxslt1-dev libjpeg-dev libfreetype6-dev libsdl2-dev libopenjp2-7-dev zlib1g-dev tesseract-ocr
sudo apt install -y libtesseract-dev libwebp-dev ffmpeg texlive
sudo apt install -y texlive-full
# Note: texlive-full 安装需要极长时间, 请耐心等待
```
venv创建独立环境, 安装manimgl
```shell
# 更新pip
pip install --upgrade pip
# 1.创建虚拟环境
python3 -m venv manimgl
# 2.加载环境
source manimgl/bin/activate
# 3.安装manimgl
pip3 install manimgl
```
运行manimgl错误: `manimgl`
```log
Traceback (most recent call last):
File "/home/liuj/venv/manimgl/bin/manimgl", line 5, in
from manimlib.__main__ import main
File "/home/liuj/venv/manimgl/lib/python3.12/site-packages/manimlib/__main__.py", line 4, in
from manimlib import __version__
ImportError: cannot import name '__version__' from 'manimlib' (/home/liuj/venv/manimgl/lib/python3.12/site-packages/manimlib/__init__.py)
```
提示说明, python3.12 与 manimgl版本不一致
### 3.解决过程
#### 方法1: 尝试安装低版本manimgl --\> Fail
查询manimgl版本
`pip index versions manimgl`
> manimgl (1.7.2)
>
> Available versions: 1.7.2, 1.7.1, 1.7.0, 1.6.1, 1.6.0, 1.5.0, 1.4.1, 1.4.0, 1.3.0, 1.2.0, 1.1.0, 1.0.0
安装低版本 1.6.1
mkdir ~/venv; cd ~/venv
# 1.创建虚拟环境
python3 -m venv manimgl_v1.6
# 2.加载环境
source manimgl_v1.6/bin/activate
# 3.安装低版本 manimgl
pip3 install manimgl==1.6.1
##### 运行错误1: ModuleNotFoundError
manimgl
Traceback (most recent call last):
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/bin/manimgl", line 5, in
from manimlib.__main__ import main
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/__init__.py", line 1, in
import pkg_resources
ModuleNotFoundError: No module named 'pkg_resources'
解决方法:
`pip install --upgrade setuptools`
再次运行 `manimgl` 成功
##### 运行错误2:
gitee在线代码: [2_square_to_circle_方形变圆形.py](https://gitee.com/zero2200/4_python-example/blob/master/7_%E6%95%B0%E5%AD%A6_%E7%A7%91%E5%AD%A6_%E8%AE%A1%E7%AE%97/2_manim_manimgl%E6%95%B0%E5%AD%A6%E5%8A%A8%E7%94%BB/manimgl/2_square_to_circle_%E6%96%B9%E5%BD%A2%E5%8F%98%E5%9C%86%E5%BD%A2.py)
运行实例: `manimgl 2_square_to_circle_方形变圆形.py SquareToCircle`
```log
ManimGL v1.6.1
[16:29:44] INFO Using the default configuration file, which you can modify in config.py:265
`/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/default_config.yml`
INFO If you want to create a local configuration file, you can create a file named `custom_config.yml`, or run `manimgl --config` config.py:266
Traceback (most recent call last):
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/bin/manimgl", line 8, in
sys.exit(main())
^^^^^^
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/__main__.py", line 25, in main
scene.run()
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/scene/scene.py", line 91, in run
self.construct()
File "/home/liuj/3_work/4_python-example/7_数学_科学_计算/2_manim_manimgl数学动画/manimgl/2_square_to_circle_方形变圆形.py", line 4, in construct
circle = Circle()
^^^^^^^^
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/mobject/geometry.py", line 324, in __init__
Arc.__init__(self, 0, TAU, **kwargs)
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/mobject/geometry.py", line 218, in __init__
VMobject.__init__(self, **kwargs)
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/mobject/types/vectorized_mobject.py", line 85, in __init__
super().__init__(**kwargs)
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/mobject/mobject.py", line 89, in __init__
self.init_points()
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/mobject/geometry.py", line 221, in init_points
self.set_points(Arc.create_quadratic_bezier_points(
File "/home/liuj/venv/manimgl_v1.6/lib/python3.12/site-packages/manimlib/mobject/types/vectorized_mobject.py", line 968, in wrapper
if not np.all(self.get_points() == old_points):
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
ValueError: operands could not be broadcast together with shapes (24,3) (0,3)
```
错误原因:
numpy 的版本不匹配, 即numpy的版本太高, API不兼容
尝试降低numpy版本, 引入其它问题 --\> 寻找其它解决方法
尝试安装manimgl 1.5.0 版本, 遇到相同问题--\> 寻找其它解决方法
#### 方法2: 尝试官网Anaconda安装方法 --\> Fail
##### 1.安装Anaconda3
中文博客安装教程:
清华源下载:
下载: **Anaconda3-5.3.1-Linux-x86_64.sh**
安装:
bash Anaconda3-5.3.1-Linux-x86_64.sh
# 按提示输入 yes, Enter
# Note: vsocde 插件不要安装, 下载速度很慢
安装确认:
新开终端: `conda -V`
> conda 4.5.11 --\> 安装conda成功
##### 2.conda安装manimgl教程
官网教程:
git clone https://github.com/3b1b/manim.git
cd manim
conda create -n manim python=3.8
conda activate manim
pip install -e .
`pip install -e .` 安装时提示错误
Looking in indexes: https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/
Obtaining file:///home/liuj/venv/manim
Installing build dependencies ... done
Checking if build backend supports build_editable ... done
Getting requirements to build editable ... done
Preparing editable metadata (pyproject.toml) ... done
Collecting addict (from manimgl==1.7.2)
Using cached https://mirrors.ustc.edu.cn/pypi/packages/6a/00/b08f23b7d7e1e14ce01419a467b583edbb93c6cdb8654e54a9cc579cd61f/addict-2.4.0-py3-none-any.whl (3.8 kB)
Collecting appdirs (from manimgl==1.7.2)
Using cached https://mirrors.ustc.edu.cn/pypi/packages/3b/00/2344469e2084fb287c2e0b57b72910309874c3245463acd6cf5e3db69324/appdirs-1.4.4-py2.py3-none-any.whl (9.6 kB)
INFO: pip is looking at multiple versions of manimgl to determine which version is compatible with other requirements. This could take a while.
ERROR: Ignored the following versions that require a different python version: 0.1.0 Requires-Python >=3.13; 0.2.0 Requires-Python >=3.13; 0.2.1 Requires-Python >=3.13
ERROR: Could not find a version that satisfies the requirement audioop-lts (from manimgl) (from versions: none)
ERROR: No matching distribution found for audioop-lts
错误原因:
**audioop-lts; python_version\>='3.13'** --\> audioop-lts 依赖python版本3.13
与conda python=3.8冲突, 估计是原作者, 没有指定audioop-lts版本 --\> 放弃conda方法
#### 方法3: 降低python版本, 兼容manimgl --\> OK
通过错误提示
1. conda安装可知, manimgl 应该是在python=3.8版本验证通过
2. python3.12 版本安装失败可知, 需要降低python版本
故尝试降低python版本, 这里使用pyenv降低版本.
##### 1.安装pyenv
curl -L https://github.com/pyenv/pyenv-installer/raw/master/bin/pyenv-installer | bash
按安装提示添加环境配置: \~/.bashrc
```shell
export PYENV_ROOT="$HOME/.pyenv"
[[ -d $PYENV_ROOT/bin ]] && export PATH="$PYENV_ROOT/bin:$PATH"
eval "$(pyenv init - bash)"
eval "$(pyenv virtualenv-init -)"
```
##### 2.pyenv安装python=3.8版本环境
查看pyenv支持版本: `pyenv install list`
> 3.8.1
>
> 3.8.2
>
> 3.8.3
>
> 3.8.19
> **3.8.20**
>
> 3.9.0
>
> 3.9.2
安装 **3.8.20** : `pyenv install 3.8.20`
> Downloading Python-3.8.20.tar.xz...
>
> -\> https://www.python.org/ftp/python/3.8.20/Python-3.8.20.tar.xz
如果下载速度慢, 可以使用迅雷, 或开启VPN下载 Python-3.8.20.tar.xz, 拷贝到\~/.pyenv/cache
mkdir -p ~/.pyenv/cache
cp -r Python-3.8.20.tar.xz ~/.pyenv/cache
pyenv install 3.8.20
# 等待安装成功
查看python3.8版本是否安装成功
`pyenv versions`
> * system (set by /home/liuj/.pyenv/version)
> 3.8.20
##### 3.pyenv切换版本, 再次安装manimgl
切换: `pyenv shell 3.8.20`
确认: `pyenv versions`
> system
>
> \* 3.8.20 (set by PYENV_VERSION environment variable)
`python3 -V`
> Python 3.8.20
创建虚拟环境, 并安装manimgl
mkdir ~/venv; cd ~/venv
# 1.创建虚拟环境
python3 -m venv manimgl_3.8
# 2.加载环境
source manimgl_3.8/bin/activate
# 3.安装manimgl
pip3 install manimgl
运行: `manimgl`
ubuntu22.04成功
ubuntu24.04失败
#### 汇总
使用两台电脑验证, 测试验证
1. 降低manimgl版本
2. conda安装
都遇到相同的问题.
最后只能在wsl ubuntu22.04 + python3.8 成功运行
### 4.总结
1. 熟悉了python 版本管理: pyenv, conda
2. 熟悉了python 环境管理: venv, virtualen
3. manimgl版本是原作者更新, 测试不齐全, 建议使用manimCE 社区维护版制作动画视频
4. windows未测试
5. 动手能力强的, 强烈推荐使用manimgl即时演绎 + 交互, 可以用于实时演示
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