[matplotlib animation] 8. 3Dグラフの軸範囲更新アニメーション

はじめに

matplotlib FuncAnimationによる軸範囲更新アニメーションについて解説する。

コード

解説

モジュールのインポート

	from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
	import matplotlib.pyplot as plt
	import matplotlib.animation as animation
	from IPython.display import HTML
	import numpy as np
	from matplotlib import cm

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軸と軸ラベルの設定

	ax.set_xlabel('x axis')
	ax.set_ylabel('y axis')
	ax.set_zlabel('z axis')
	ax.set_xlim(-10,10)
	ax.set_ylim(-10,10)
	ax.set_zlim(-10,10)
	#ax.set_aspect('equal')
	ax.view_init(elev=15, azim=-60)

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視点を変える設定は、ax.view_init(elev=15, azim=-60)。
elevはElevation viewing angle の略で、視点の高さの設定。(default=30)
azimはAzimuthal viewing angleの略で、方位角の設定。(default=-60)[1]

データの生成

	u = np.linspace(-3,3,100)
	v = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
	u,v = np.meshgrid(u,v)
	a=1
	b=1
	c=np.linspace(0,10,100)
	X =a* np.cosh(u)*np.cos(v)
	Y =b* np.cosh(u)*np.sin(v)
	Z =c[0]* np.sinh(u)

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双曲面は媒介変数でデータを生成するので、uとvを先に作成してmeshgridする。
双曲面は媒介変数で以下のようになる。

$$X = cosh(u)*cos(v)\\ Y = cosh(u)*sin(v)\\ Z = sinh(u)$$

ここで、cをnp.linspace(0,10,100)として、0〜10まで100stepで変化させていく。

アニメーションの設定

plot= [ax.plot_surface(X, Y, Z,alpha=0.8, cmap=cm.viridis)]

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plotに最初に表示するグラフをプロットしておく。[]で囲んでリストにしておく。

	def update(num):
	plot[0].remove()
	Z =c[num]* np.sinh(u)
	zmin, zmax = ax.get_zlim()
	if Z[0,0] <= zmin:
	ax.set_zlim(2*zmin, 2*zmax)
	plot[0] = ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap=cm.viridis)

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アニメーションでは古いプロットを消す必要がある。
3Dグラフの場合、plot[0].remove()で消すことができる。

Zのcのところをc[num]にして、Zを順次大きくしていく。

zmin, zmax = ax.get_zlim()で、今plotしている図のz軸の範囲を得る。
zminは初期設定で-10にしてある。
Z[0,0]には、zの最も小さい値が入っているので、この値がzminを下回ったとき、
ax.set_zlim(2*zmin, 2*zmax)で軸範囲を2倍にしていく。
そして、plot[0]に3Dグラフをプロットする。

アニメーションの表示

	ani = animation.FuncAnimation(fig, update, 100, interval=100)
	HTML(ani.to_html5_video())

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FuncAnimationでanimationの表示。updateのnumを100としているので、frame数は100とする。interval=100なので、100 frames×100 ms = 10000 ms = 10秒のアニメーションとなる。
to_html5_videoでHTMLビデオ化。

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参考

Matplotlib > view_init(elev=None, azim=None)のデフォルト値 > elev = 30, azim = -60 - Qiita

GeForce GTX 1070 (8GB)ASRock Z170M Pro4S Ubuntu 16.04 LTS desktop amd64Tensor…

qiita.com

[matplotlib animation] 5. Decay(軸の更新アニメーション)

python, matplotlibのanimationにおける軸の更新について説明する。

sabopy.com

2018.11.22