matplotlib.animation

FuncAnimation

Внутренняя работа FuncAnimation примерно такая:

for d in frames:
    artists = func(d, *fargs)
    fig.canvas.draw_idle()
    fig.canvas.start_event_loop(interval)

с подробностями для обработки «блиттинга» (чтобы значительно улучшить производительность в режиме реального времени), чтобы не блокировать, не запускать/останавливать цикл обработки событий GUI многократно, обрабатывать повторения, несколько анимированных осей и легко сохранять анимацию в файл фильма.

«Блиттинг» — это стандартная техника в компьютерной графике. Общая идея заключается в том, чтобы взять существующую карту битов (в нашем случае в основном растрированную фигуру) и затем «заблиттить» на неё еще один художник. Таким образом, управляя сохраненной «чистой» растровой картой, мы можем перерисовать только несколько художников, которые меняются в каждом кадре, и, возможно, сэкономим значительное количество времени. Когда мы используем блиттинг (передавая blit=True), основной цикл FuncAnimation становится немного сложнее:

ax = fig.gca()

def update_blit(artists):
    fig.canvas.restore_region(bg_cache)
    for a in artists:
        a.axes.draw_artist(a)

    ax.figure.canvas.blit(ax.bbox)

artists = init_func()

for a in artists:
   a.set_animated(True)

fig.canvas.draw()
bg_cache = fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox)

for f in frames:
    artists = func(f, *fargs)
    update_blit(artists)
    fig.canvas.start_event_loop(interval)

Конечно, это не учитывает многие детали (например, обновление фона, когда фигура меняет размер или полностью перерисовывается). Однако, надеюсь, этот минимальный пример дает представление о том, как init_func и func используются внутри FuncAnimation и теории работы «блиттинга».

Ожидаемая подпись func и init_func очень проста, чтобы FuncAnimation не присутствовала в вашем логике ведения записей и построения графиков, но это означает, что вызываемые объекты, которые вы передаете, должны знать, на каких художниках они должны работать. Существует несколько подходов к обработке этого, с разной сложностью и инкапсуляцией. Самый простой подход, который работает довольно хорошо в случае скрипта, заключается в определении художника на глобальном уровне и предоставлении Python позаботиться о вещах. Например:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation

fig, ax = plt.subplots()
xdata, ydata = [], []
ln, = ax.plot([], [], 'ro')

def init():
    ax.set_xlim(0, 2*np.pi)
    ax.set_ylim(-1, 1)
    return ln,

def update(frame):
    xdata.append(frame)
    ydata.append(np.sin(frame))
    ln.set_data(xdata, ydata)
    return ln,

ani = FuncAnimation(fig, update, frames=np.linspace(0, 2*np.pi, 128),
                    init_func=init, blit=True)
plt.show()

Второй метод заключается в использовании functools.partial для «связывания» художников с функцией. Третий метод — использовать замыкания для построения необходимых художников и функций. Четвертый метод — создать класс.

ArtistAnimation

Примеры

• Получение кадров

Базовые классы анимации

Реестр записи

Для сопоставления имени записи с классом предоставляется реестр на уровне модуля, что позволяет передавать строку в Animation.save вместо экземпляра записи.

Базовые классы записи

Для сокращения дублирования кода предоставляются базовые классы

и миксины

предоставлены.

См. исходный код, чтобы узнать, как легко реализовать новые классы MovieWriter.