manim边做边学--圆锥

Cone是Manim中专门用于创建和操控锥形几何对象的类。

Cone允许用户定义锥体的底面半径、高度、颜色、不透明度等属性，并提供了一系列方法来操控这个锥体，如移动、缩放、旋转等。

通过这些属性和方法，用户可以灵活地创建出符合自己需求的锥形对象，并将其融入到动画或演示中。

1. 主要参数

Cone的主要参数有：

参数名称	类型	说明
base_radius	float	圆锥底部的半径
height	float	圆锥的高度，也就是圆锥从底面中心到顶点的垂直距离
direction	np.ndarray	圆锥的朝向
show_base	bool	是否显示圆锥的底面
v_range	list[float]	圆锥纵向扫描的范围，用于控制圆锥侧面的纵向形状
u_min	float	圆锥横向扫描的最小角度，影响圆锥侧面的横向分布
checkerboard_colors	bool	是否使用棋盘格颜色模式，有助于在视觉上区分圆锥的不同部分

这些参数允许用户灵活地创建和自定义圆锥体对象。

例如，

• 通过调整base_radius和height参数，可以改变圆锥的大小和形状；
• 通过direction参数，可以控制圆锥的朝向；
• 而show_base、v_range、u_min和checkerboard_colors参数则提供了对圆锥视觉表现的进一步定制。

2. 主要方法

Cone类有两个自己特有的改变方向的方法：

名称	说明
get_direction	用于获取圆锥体的方向向量。这个方向向量通常是一个三维向量，表示圆锥体在空间中的朝向。
set_direction	用于设置圆锥体的方向向量。通过传入一个新的三维向量，可以改变圆锥体在空间中的朝向。

3. 使用示例

下面的示例将展示如何创建圆锥体对象、设置其参数、以及调用其方法来改变圆锥体的属性或进行动画。

3.1. 基本的圆锥体

本示例展示了如何在Manim场景中创建一个基本的圆锥体。

圆锥体具有指定的底面半径和高度，并且默认方向朝上。

# 创建一个底面半径为1，高度为2的圆锥体，
# 方向朝上（默认方向）
cone = Cone(base_radius=1, height=2)

3.2. 自定义圆锥体

在此示例中，创建了一个圆锥体，并对其进行了自定义设置。

这包括设置圆锥体的填充颜色、边框颜色、边框宽度，以及将其移动到场景中的特定位置。

这样，圆锥体不仅具有独特的外观，还位于用户指定的位置。

# 创建一个底面半径为1.5，高度为3的圆锥体，
# 设置填充颜色和边框颜色
cone = Cone(
    base_radius=1.5,
    height=3,
    fill_color=RED,
    stroke_color=YELLOW,
    stroke_width=2,
)
# 将圆锥体移动到场景中的特定位置
cone.move_to(np.array([1, 1, 1]))

3.3. 旋转和缩放

这个示例演示了如何为圆锥体添加动画效果。

首先，创建了一个圆锥体，并随后应用了两种动画：旋转和缩放。

圆锥体先绕y轴旋转了一定角度，然后按比例放大。

# 创建一个底面半径为1，高度为2的圆锥体
cone = Cone(
    base_radius=1,
    height=2,
    fill_color=BLUE,
)
# 将圆锥体添加到场景中
self.play(Create(cone))
# 创建旋转动画，绕y轴旋转90度
self.play(
    Rotate(
        cone,
        axis=Y_AXIS,
        angle=PI / 2,
    ),
)
# 创建缩放动画，将圆锥体放大1.5倍
self.play(cone.animate.scale(1.5))

3.4. 复制和排列

此示例展示了如何复制圆锥体并将其排列成一行。

首先，创建了一个圆锥体作为模板，然后使用循环创建了多个该圆锥体的副本，并将它们稍微移动位置以排列成一行。

# 创建一个底面半径为0.5，高度为1的圆锥体作为模板
cone_tpl = Cone(
    base_radius=0.5,
    height=1,
    fill_color=GREEN,
)
# 创建一个圆锥体数组，
# 每个圆锥体都是模板的复制，并稍微移动位置
cones = VGroup(
    *[cone_tpl.copy().move_to([i, 0, 0]) for i in range(5)]
)
# 将圆锥体数组添加到场景中
self.play(Create(cones))
# 整个圆锥体数组一起移动
self.play(cones.animate.shift(LEFT * 3))

4. 附件

文中的代码只是关键部分的截取，完整的代码共享在网盘中（cone.py），

下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)