动画系统

相关源文件

• manimlib/__init__.py
• manimlib/__main__.py
• manimlib/animation/animation.py
• manimlib/animation/composition.py
• manimlib/animation/creation.py
• manimlib/animation/fading.py
• manimlib/animation/growing.py
• manimlib/animation/indication.py
• manimlib/animation/numbers.py
• manimlib/animation/transform.py
• manimlib/config.py
• manimlib/constants.py
• manimlib/default_config.yml
• manimlib/extract_scene.py
• manimlib/logger.py
• manimlib/mobject/mobject_update_utils.py
• manimlib/module_loader.py
• manimlib/scene/interactive_scene.py
• manimlib/scene/scene.py
• manimlib/scene/scene_embed.py
• manimlib/scene/scene_file_writer.py
• manimlib/window.py

Manim 中的动画系统是负责创建数学对象（mobjects）的视觉过渡和变化的核心框架。本页面将解释动画如何工作、可用的各种动画类型以及如何创建自定义动画。有关动画之外的连续对象更新信息，请参阅 Updaters and Continuous Animation（更新器和连续动画）。

动画架构与流程

Manim 中的动画遵循特定的生命周期，并由 Scene 类管理。动画定义了 mobject 如何随时间变化，而 Scene 则协调何时以及如何播放这些动画。

动画生命周期

来源：manimlib/scene/scene.py536-588 manimlib/animation/animation.py60-78

当您调用 scene.play() 并传入一个或多个动画时，会发生以下过程：

1. 播放前：Scene 准备动画，更新跳过状态，并在需要时初始化文件写入。
2. 开始动画：每个动画进行初始化，创建起始和目标状态。
3. 动画进度：Scene 按时间步进，在每个步骤中调用每个动画的 interpolate() 方法。
4. 完成动画：完成后，每个动画进行最终化并进行清理。
5. 播放后：Scene 更新其内部状态，为下一个操作做准备。

基础动画类

所有动画都是基于 Animation 类创建的。

来源：manimlib/animation/animation.py23-203

Animation 类中的关键方法：

• begin()：初始化动画，创建起始 mobject 状态的副本。
• interpolate(alpha)：更新 mobject 以获得给定的进度值（alpha ∈ [0,1]）。
• finish()：完成动画，通常确保 mobject 精确达到其最终状态。
• clean_up_from_scene()：执行任何场景特定的清理（例如，当 remover=True 时移除 mobjects）。

速率函数

速率函数控制动画的节奏，将线性进度（0 到 1）映射到可能非线性的值。

来源：manimlib/utils/rate_functions.py manimlib/animation/animation.py134-179

常见的速率函数包括：

• linear：全程匀速（α → α）。
• smooth：缓入缓出（开始和结束时速度为零）。
• rush_from：快速开始，然后减速。
• rush_into：慢速开始，然后加速。
• there_and_back：移动到最终状态，然后返回到初始状态。

与 Scene 和 Mobjects 的集成

动画连接场景和 mobjects，随时间转换 mobjects，同时场景管理动画流程。

来源：manimlib/scene/scene.py571-588

Scene 类中的 play() 方法是执行动画的地方。

此方法：

1. 将动画构建器转换为实际动画。
2. 应用任何指定的计时参数（run_time、rate_func、lag_ratio）。
3. 开始、进行和完成动画。

动画类型

Manim 为不同目的提供了许多专用动画类型。

变换动画

变换将一个 mobject 变为另一个 mobject。

• Transform：所有变换的基类。
• ReplacementTransform：类似于 Transform，但也会将原始 mobject 替换为目标 mobject。
• MoveToTarget：将 mobject 变换为其 target 属性。
• ApplyMethod：应用 mobject 方法并动画化到结果。

来源：manimlib/animation/transform.py24-313

创建动画

这些动画展示了 mobjects 的出现或绘制过程。

• ShowCreation：沿路径逐渐显示 mobject。
• Uncreate：沿路径逐渐移除 mobject。
• DrawBorderThenFill：先绘制轮廓，然后填充内部。
• Write：模拟文字的书写效果。

来源：manimlib/animation/creation.py25-245

淡入淡出动画

这些动画控制透明度。

• FadeIn/FadeOut：逐渐改变透明度。
• FadeInFromPoint/FadeOutToPoint：从某个点淡入/淡出。
• FadeTransform：淡出第一个 mobject，同时淡入第二个 mobject。

来源：manimlib/animation/fading.py21-213

指示动画

这些动画用于突出显示或吸引对 mobjects 的注意。

• Indicate：短暂缩放并改变颜色。
• Flash：在点周围创建闪光效果。
• ShowPassingFlash：显示一个“波浪”穿过 mobject。
• CircleIndicate：用圆圈围绕 mobject。

来源：manimlib/animation/indication.py41-406

动画组合

Manim 提供了组合动画的方式。

类	描述
AnimationGroup	同时播放多个动画。
Succession	按顺序播放动画。
LaggedStart	带有时间延迟地开始播放多个动画。
LaggedStartMap	带有时间延迟地将同一动画应用于多个 mobjects。

来源：manimlib/animation/composition.py27-182

创建自定义动画

要创建自定义动画，请扩展 Animation 类并覆盖关键方法。

1. __init__：使用任何特定参数进行初始化。
2. begin：设置动画（可选覆盖）。
3. interpolate_submobject：定义动画期间每个子对象如何变化。
4. finish：执行任何清理（可选覆盖）。

一个简单的自定义动画示例。

对于基于变换的动画，您也可以覆盖

来源：manimlib/animation/animation.py86-105 manimlib/animation/creation.py25-46

动画与更新器

动画代表在特定时间段内的离散变化，而 Manim 也通过更新器函数支持连续动画。动画系统通过 turn_animation_into_updater 函数与更新器连接，该函数将动画转换为连续运行的更新器。

此函数可以创建应用动画效果的更新器，无论是单次还是循环应用。

来源：manimlib/mobject/mobject_update_utils.py83-123

Scene 动画控件

Scene 类提供了几种控制动画的方法。

方法	描述
play(*animations, **kwargs)	播放一个或多个动画。
wait(duration=None, stop_condition=None)	等待指定的时间。
stop_skipping()	停止跳过动画（用于预览模式）。
get_time_progression(run_time)	获取动画的时间步长。
get_run_time(animations)	计算动画的总运行时间。

play 的附加参数：

• run_time：动画的时长（秒）。
• rate_func：控制动画节奏的函数。
• lag_ratio：控制复杂 mobject 的时间偏移。

来源：manimlib/scene/scene.py460-615

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动画系统是 Manim 实现视觉魔力的地方，它允许平滑、数学上精确的过渡，有效地传达复杂的思想。