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 деталями для обработки «блека» (чтобы значительно улучшить производительность в реальном времени), быть неблокирующим, не запускать/останавливать цикл обработки событий GUI многократно, обрабатывать повторы, несколько осей анимации и легко сохранять анимацию в файл кинофильма.

«Блека» — это стандартный приём в компьютерной графике. В целом, суть заключается в том, чтобы взять существующий битмап (в нашем случае в основном растровое изображение) и затем «блекнуть» еще один объект сверху. Таким образом, управляя сохранённым «чистым» битмапом, мы можем перерисовать только несколько изменяющихся объектов на каждом кадре и, возможно, сэкономить значительное время. Когда мы используем блёка (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 (такие как обновление фона при изменении размера или полном перерисовывании фигуры). Однако, надеюсь, этот минималистичный пример даёт представление о том, как init_func и func используются внутри FuncAnimation и теории работы «блека».

Ожидаемая подпись для func и init_func очень простая, чтобы освободить FuncAnimation от вашей логики хранения и построения графиков, но это означает, что вызываемые объекты, которые вы передаёте, должны знать, на каких объектах им следует работать. Существует несколько подходов к решению этой проблемы, от простого до более сложного. Самый простой подход, который отлично работает в случае скрипта, — это определить объект в глобальной области и позволить Python разобраться.

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 передачи аргументов в функцию:

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

fig, ax = plt.subplots()
line1, = ax.plot([], [], 'ro')

def init():
    ax.set_xlim(0, 2*np.pi)
    ax.set_ylim(-1, 1)
    return line1,

def update(frame, ln, x, y):
    x.append(frame)
    y.append(np.sin(frame))
    ln.set_data(x, y)
    return ln,

ani = FuncAnimation(
    fig, partial(update, ln=line1, x=[], y=[]),
    frames=np.linspace(0, 2*np.pi, 128),
    init_func=init, blit=True)

plt.show()

Третий метод — использование замыканий для построения необходимых объектов и функций. Четвёртый метод — создание класса.

ArtistAnimation

Примеры

• Захват кадров

Базовые классы анимации

Регистр записей

Предоставлен модульный регистр для сопоставления имени класса записи с самим классом. Это позволяет передавать строку в Animation.save вместо экземпляра класса.

Базовые классы записывателей

Для сокращения дублирования кода

и миксинов

предоставлены.

См. исходный код для простого внедрения новых MovieWriter классов.