从零玩转 Manim #2：阶段 1 实战 —— 11 个例子写出第一个"圆→方→三角"变身动画

从零玩转 Manim（2）：阶段 1 实战 ------ 11 个例子写出第一个"圆→方→三角"变身动画

目录

• 阶段 0：环境与定位（5 分钟）
• 阶段 1.1：Scene ------ 一切动画的舞台
• 阶段 1.2：Mobjects ------ 万物皆数学对象
• 阶段 1.3：Creation Animations ------ 物体如何登场
• 阶段 1.4：Animations ------ 如何让物体动起来
• 产出：圆 → 方 → 三角变身动画
• 我踩过的 5 个坑
• 下一篇预告

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阶段 0：环境与定位（5 分钟）

三件套 + pip install manim（上篇已详述）。这里只补充一个实战必踩的配置：

macOS 项目根目录有 SIP 限制，manim 默认写 media/ 会失败。解法是项目根放一个 manim.cfg：

[CLI]
quality = low_quality
preview = True

[output]
media_dir = /tmp/manim_media

之后所有渲染都进 /tmp/manim_media/videos/，稳。

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阶段 1.1：Scene ------ 一切动画的舞台

核心认知 ：Scene = 画布 + 时间线。每个动画必须写在一个继承 Scene 的类的 construct(self) 方法里。

4 个核心动作（必背）

方法	用途	时间
self.play(...)	推进时间，播放动画	默认 1 秒
self.add(...)	瞬时加入，无动画	0 秒
self.remove(...)	瞬时移除	0 秒
self.wait(t)	空白等待 t 秒	t 秒

01_minimal.py ------ 一切从这里开始：

from manim import *

class MyScene(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()
        self.play(Create(circle))
        self.wait(1)

渲染命令：manim 01_minimal.py MyScene

输出：/tmp/manim_media/videos/01_minimal/480p15/MyScene.mp4 ✅

把 4 个动作对照看

02_four_actions.py 把 play/add/remove/wait 都演示了一遍，特别演示了一个反直觉的点：先 add(circle) 再 play(Create(circle)) 不会重画 ------因为对象已经在场景里了，Create 是"渐进画出"动画，对已在的对象无效。

这是 ManimCE 最容易踩的坑之一：Create 只对"第一次出现"的对象画路径。

两个 Scene 子类

子类	何时用	关键能力
Scene	普通 2D	静态相机
ThreeDScene	3D	set_camera_orientation(phi, theta)
MovingCameraScene	2D + 镜头运动	self.camera.frame.animate 缩放/平移

最小 3D 例子（03_subclass.py）：

class Minimal3D(ThreeDScene):
    def construct(self):
        self.set_camera_orientation(phi=75 * DEGREES, theta=-45 * DEGREES)
        axes = ThreeDAxes()
        sphere = Sphere(radius=1).set_color(BLUE)
        self.add(axes, sphere)
        self.wait()

phi 是从 z 轴俯视的角度，theta 是绕 z 轴旋转的角度------两个参数决定 3D 视角。

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阶段 1.2：Mobjects ------ 万物皆数学对象

Mobject = Mathematical Object，屏幕上所有可见元素的基类。

继承树（记一个口诀）

Mobject（根）
├── VMobject（向量化的，贝塞尔曲线） ← 90% 时间打交道的就是它
│   ├── Circle / Square / Polygon / Line / Arrow
│   ├── Text / MathTex / Tex
│   ├── Axes / NumberPlane
│   └── VGroup
├── ImageMobject（位图）
└── Group（任意类型混合）

口诀 ：能用 set_fill / set_stroke 的都是 VMobject（除了 Text 用 Pango）；不能的就是 ImageMobject 或 PMobject。

5 个最常用的 get_* 方法

方法	用途
get_center()	整体定位
get_top()/bottom()/left()/right()	边对齐
get_corner(UL/UR/DL/DR)	角落布局
get_width()/get_height()	对齐大小
get_start()/get_end()	路径端点（用于 Line/Arrow）

04_mobjects.py 验证坐标：

rect = Rectangle(width=4, height=2)
print(rect.get_corner(UL))  # array([-2.,  1.,  0.])

输出确认：UL: x=-2.00, y=1.00、UR: x=2.00, y=1.00------4×2 矩形的 4 个角确实在 (±2, ±1)。

避免共享引用：用 copy()

Python 赋值是引用传递。直接 same = rect 然后操作 same，原 rect 也会动 。永远用 copy()：

rect_copy = rect.copy()      # 副本，独立
rect_copy.set_fill(RED, opacity=0.3)
rect_copy.shift(RIGHT * 4)

方法链 ------ 一气呵成但别太长

circle = (Circle(radius=0.5, color=YELLOW)
          .shift(LEFT * 3 + DOWN * 2)
          .set_fill(YELLOW, opacity=0.5)
          .rotate(PI / 4))

经验法则：3 步以上拆行更可读。

自定义 VMobject

05_custom_shape.py 演示两种定义方式：

# 1. 直线连接：set_points_as_corners
star = VMobject()
star.set_points_as_corners([UP, UP+RIGHT, RIGHT+DOWN*0.2, ...])

# 2. 平滑曲线：set_points_smoothly
heart = VMobject()
heart.set_points_smoothly([np.array([np.cos(t), np.sin(t)-0.3, 0])
                            for t in np.linspace(0, 2*PI, 50)])

这两招在手，你就能画任意 2D 形状。

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阶段 1.3：Creation Animations ------ 物体如何登场

creation-animations.md 列出了 10+ 种"出场方式"。记住这个决策树：

登场一个对象，先问：它是几何形状还是文字？
│
├── 几何形状（Circle/Square/Line/Arrow）
│   └── 默认用 Create() --- 沿路径渐变画出
│
├── 文字 / 公式
│   └── 用 Write() --- 模拟手写
│
├── 想要"低调出现"
│   └── 用 FadeIn() --- 透明度过渡
│
├── 想要"重点强调形状边界"
│   └── 用 DrawBorderThenFill() --- 先描边再填色
│
└── 想要"从某点/边冒出"
    └── 用 GrowFromCenter / GrowFromPoint / GrowFromEdge

06_creation_kinds.py 一次性看 5 种

把 5 个相同大小的方块并排放，分别用 Create/Write/FadeIn/DrawBorderThenFill/GrowFromCenter 登场，肉眼对比差异。

特别值得记的是 FadeIn 的两个增强参数：

FadeIn(mob, shift=UP)     # 边淡入边向上
FadeIn(mob, shift=LEFT)   # 边淡入边向左
FadeIn(mob, scale=2)      # 边淡入边放大

这是"低调出现但又有点动静"的最常用技巧。

出场/退场对称（黄金规则）

07_symmetry.py 演示了三组对称：

出场	退场
Create	Uncreate
FadeIn	FadeOut
GrowFromCenter	ShrinkToCenter

入场用什么，退场就用什么------这条规则看着废话，但 80% 的"看起来不舒服"的动画都违反它。

验证坑：Create 对已存在对象无效

08_create_already_there.py 故意先 self.add(c) 再 play(Create(c))------结果整个 3 秒视频完全静止。Play 计数 +1，但视觉上无事发生。

这就是为什么 Create 通常配合先 play 后构造的对象使用。

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阶段 1.4：Animations ------ 如何让物体动起来

animations.md 的核心是 .animate 语法------这是 ManimCE 最常用的"动画制造机"。

.animate 的本质

.animate 不是一个新方法，它是一个属性。访问它返回的对象把"普通方法调用"变成"动画对象"：

circle.shift(RIGHT)            # 立即修改 circle（瞬时，0 秒）
circle.animate.shift(RIGHT)    # 返回"shift 到 RIGHT"的动画（要在 play 里播，默认 1 秒）

记住这条规则，剩下都是细节。

5 个常用动作

操作	例子
移动	mob.animate.shift(LEFT * 2)
缩放	mob.animate.scale(2)
旋转	mob.animate.rotate(PI / 4)
变色	mob.animate.set_color(RED)
链式	mob.animate.shift(RIGHT).rotate(PI/4).set_color(BLUE)（同时进行）

run_time 和 rate_func

每个 self.play() 可以加全局参数：

self.play(
    mob.animate.shift(RIGHT),
    run_time=3,           # 持续 3 秒（默认 1 秒）
    rate_func=smooth,     # 缓动曲线（默认 smooth）
)

• run_time 默认 1 秒
• rate_func 默认 smooth（起步慢→中间快→结尾慢，最有"质感"）
• 其他常用：linear（匀速）、there_and_back（去再回来）

链式动作是"同时"进行

09_animate_basics.py 里这段：

self.play(
    c.animate.shift(LEFT * 3)        # 同时左移
          .rotate(-PI / 3)            # 同时旋转
          .set_fill(GREEN, opacity=0.8)  # 同时变色
          .scale(0.5),                # 同时缩小
    run_time=2,
)

4 个动作 2 秒内同时完成。想让它们依次 进行？阶段 2 的 Succession。

动画 vs 瞬时修改（最后一个易错点）

调用方式	效果
circle.set_color(RED)	立即变色（0 秒）
self.play(circle.animate.set_color(RED))	1 秒渐变

mob.method(...) 是立刻调用 ，self.play(mob.animate.method(...)) 是动画化。这一字之差决定了你的代码"动不动"。

同时播放多个动画

10_multiple.py：

self.play(
    circle.animate.shift(DOWN),         # 圆下移
    square.animate.shift(UP),           # 方上移
    triangle.animate.set_color(YELLOW), # 三角变色
    run_time=2,
)

self.play() 的所有参数是同时 播放的（除非用 Succession，阶段 2 会讲）。

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阶段 1 产出：圆 → 方 → 三角变身动画

11_final.py ------ 综合运用阶段 1 所有知识点，21 个动画一气呵成：

"""
阶段 1 产出 - 圆 → 方 → 三角变身动画
综合运用：
- VGroup + arrange
- Create 登场
- Transform 变形
- .animate 链式动作
- FadeOut 对称退场
"""
from manim import *


class ShapeMorph(Scene):
    def construct(self):
        # ---- 1. SETUP ----
        circle = Circle(color=BLUE, fill_opacity=0.5)
        square = Square(color=RED, fill_opacity=0.5)
        triangle = Triangle(color=GREEN, fill_opacity=0.5)

        shapes = VGroup(circle, square, triangle).arrange(RIGHT, buff=1.5)
        title = Text("Shape Morph", font_size=42).to_edge(UP)

        # ---- 2. 标题登场 ----
        self.play(Write(title))
        self.wait(0.3)

        # ---- 3. 三个形状依次 Create ----
        self.play(Create(circle))
        self.wait(0.2)
        self.play(Create(square))
        self.wait(0.2)
        self.play(Create(triangle))
        self.wait(0.5)

        # ---- 4. 整体脉冲（链式 animate） ----
        self.play(
            shapes.animate.scale(0.8).set_fill(opacity=0.8),
            run_time=1,
        )
        self.play(
            shapes.animate.scale(1.25).set_fill(opacity=0.5),
            run_time=1,
        )
        self.wait(0.5)

        # ---- 5. 变身：圆 → 方 ----
        circle_target = Square(color=YELLOW, fill_opacity=0.5).move_to(circle)
        self.play(Transform(circle, circle_target), run_time=1.5)
        self.wait(0.3)

        # ---- 6. 变身：方 → 三角 ----
        square_target = Triangle(color=PURPLE, fill_opacity=0.5).move_to(square)
        self.play(Transform(square, square_target), run_time=1.5)
        self.wait(0.5)

        # ---- 7. 全部变蓝 ----
        self.play(shapes.animate.set_color(BLUE), run_time=1.5)
        self.wait(0.5)

        # ---- 8. 旋转离场 ----
        self.play(
            shapes.animate.rotate(PI).set_fill(WHITE, opacity=0.2),
            run_time=1.5,
        )
        self.wait(0.3)

        # ---- 9. CLEANUP：对称退场 ----
        self.play(FadeOut(shapes), FadeOut(title))
        self.wait(0.5)

渲染命令：manim 11_final.py ShapeMorph，约 30 秒出片。

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我踩过的 5 个坑

1. Create 对已存在对象无效 → 不要先 add() 再 play(Create())
2. self.add() 不推进时间 → 它只是瞬时插入
3. Transform 后原变量还在场景 （阶段 2 会用 ReplacementTransform 解决）
4. macOS SIP 限制 → 渲染输出要放到可写目录（用 manim.cfg 配 media_dir）
5. 方法链别太长 → 3 步以上拆行更可读

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下一篇预告

阶段 1 写的 Transform(circle, target) 后，circle 这个变量还在场景里------这是个坑。下一篇会解决它，并进入真正的"节奏感"：

• ReplacementTransform：原对象消失，新对象登场
• LaggedStart / Succession：让多个形状像波浪一样依次登场
• 完整 easing 矩阵 ：ease_out_bounce 等 20+ 种缓动
• positioning 5 件套 ：move_to / shift / next_to / align_to / to_edge