[matplotlib animation] 47. Voxelで作成したNumPyロゴの色変化アニメーション(カラー)

matplotlib 3D

はじめに

Voxelグラフで作成したNumPyロゴの色を変化させたアニメーションをmatplotlib FuncAnimationで表示する。

コード

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解説

モジュールのインポート

3Dグラフの作成

3Dグラフとするために、ax を fig.gca(projection=’3d’)とする。

Numpyロゴの設定

データの生成

n_voxels = np.zeros((4, 3, 4), dtype=bool)では、bool値は0ならFalse、0以外ならTrueとなる。つまり、n_voxelsは4×3×4のFalseの配列となる。

n_voxels[0, 0, :] = Trueでn_voxelsの[0, 0, :]の部分がTrueになる。一連のTrue化により、Nの部分をTrueとしている。

facecolor, edgecolorの初期設定

n_voxelsのTrueの部分を’k'(黒)として、Falseの部分を’k'(黒)とする。facecolorはアニメーションで変化させるので最初は両方とも黒にしている。edgecolorはすべてのボクセルで黒とした。

データの拡張

fillledはn_voxelsと同じかたちの要素がすべて1の配列。
filled_2はfilledをに下のexplode()関数を適用したものとなる。

dataの要素の2倍の大きさを要素として持つsizeという配列を作り、sizeの各配列の大きさを1小さくした0の配列(data_e)をつくって、data_eに2こ飛ばしでdataの要素を入れていくことになる。

ボクセル間の隙間の設定

(filled_2.shape) + 1の形状の、要素として各配列のindexをもつ配列を作成して、その値を2でわって切り捨てにした要素をもつ配列をつくる。
各要素の+0.05などをして、うまいこと隙間を開けていく。

アニメーションの設定

ここでは、カラーサイクルのリストから色をランダムに選択する手法をとる。

カラーサイクルとは、複数のデータをプロットした時に自動的に設定される色のことで、 plt.rcParams[‘axes.prop_cycle’].by_key()[‘color’]とすることでリスト形式で取り出すことができる。

このリストの中からひとつをnp.random.choice(cycle)とすることで取り出し、col1, col2を設定する。そして、col1, col2をnp.where()により、TrueとFalseの位置にそれぞれ設定する。

ax.voxels(x, y, z, filled_2, facecolors=fcolors_2, edgecolors=ecolors_2)でボクセルグラフを表示する。x,y,zがボクセルの左手前下の座標、filled_2で色をつける位置を指定している。

アニメーションの表示

25stepアニメーション関数を実行して、200 ms間隔で順次図をかえていくので、5 secのアニメーションとなる。
HTML(ani.to_html5_video())とすればjupyter notebook上にアニメーションを表示できる。

参考

mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D — Matplotlib 3.1.1 documentation
[matplotlib animation] 46. Voxelで作成したNumPyロゴの色変化アニメーション(グレースケール)
Voxelグラフで作成したNumPyロゴの色をグレースケールで変化させたアニメーションをmatplotlib FuncAnimationで表示する。
matplotlibでcolor cycleのN番目の色を指定するいくつかの方法 - Qiita
実際の活用場面に即したタイトルにすると__「同じ図に複数データをプロットする際にcolor cycleから同じ色を指定する方法」__とでもなりますが、少し一般性を持たせるためにどういう作業をするかに注目して__「color cycle...
https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.random.choice.html

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