manim边学边做--局部缩放的场景类

在动画制作中，尤其是数学和科学可视化领域，有时我们需要将观众的注意力集中在场景的某个特定部分。

Manim提供了一个强大的工具 ZoomedScene，它允许我们在场景中创建一个独立的缩放视图，从而实现对局部细节的深入展示。

本文将详细介绍ZoomedScene的作用、参数、方法，并通过实际示例展示其强大功能。

1. ZoomedScene概要

ZoomedScene是Manim中一个专门用于局部缩放的场景类。

其核心功能是允许我们在主场景中创建一个独立的“缩放窗口”，通过这个窗口，可以清晰地展示场景中某个部分的细节。

这种设计特别适用于以下场景：

• 数学公式推导：在展示复杂的数学公式时，可以使用ZoomedScene对公式中的关键部分进行放大，帮助观众更好地理解
• 科学实验演示：在展示微观现象（如细胞结构、分子运动）时，通过缩放功能，可以让观众更直观地观察细节。
• 工程设计展示：对于复杂的机械结构或电路设计，ZoomedScene可以帮助观众聚焦于关键部件
• 教育动画：在教学视频中，通过局部缩放，可以更有效地引导学生关注重点内容

1.1. 主要参数

ZoomedScene的主要参数有：

参数名称	类型	说明
camera_class	class	用于定义场景的相机类，默认为MultiCamera。它决定了场景的渲染方式
zoomed_display_height	float	缩放窗口的高度，默认值为 3
zoomed_display_width	float	缩放窗口的宽度，默认值为 3
zoomed_display_center	array	缩放窗口的中心位置，默认为None，表示自动计算
zoomed_display_corner	array	缩放窗口在场景中的角落位置，默认为[1, 1, 0]，表示窗口位于右上角
zoomed_display_corner_buff	float	缩放窗口与角落的距离，默认值为 0.5
zoomed_camera_config	dict	缩放相机的配置参数，例如背景透明度和边框宽度
zoomed_camera_image_mobject_config	dict	缩放相机图像的配置参数
zoomed_camera_frame_starting_position	array	缩放相机的初始位置，默认为[0, 0, 0]
zoom_factor	float	缩放比例，默认值为 0.15。它决定了缩放窗口与主场景的比例关系
image_frame_stroke_width	float	缩放窗口边框的宽度，默认值为3
zoom_activated	bool	是否激活缩放功能，默认为False

1.2. 主要方法

ZoomedScene的主要方法有：

名称	说明
activate_zooming	激活缩放功能
get_zoom_factor	获取当前的缩放比例
get_zoom_in_animation	返回一个缩放动画
get_zoomed_display_pop_out_animation	返回缩放窗口弹出的动画

2. 使用示例

为了更好地理解ZoomedScene的功能，我们将通过四个实际示例展示其特点。

2.1. 公式的局部放大

视频中展示欧拉公式时，在另一个位置中展示公式的局部放大。

在讲解复杂的公式时，可以使用这个功能来突出显示其中的正在讲解的参数。

formula = MathTex("e^{i\\pi} + 1 = 0").scale(2)
self.add(formula)
self.activate_zooming(animate=True)
self.wait()
self.play(self.get_zoom_in_animation(run_time=2))

2.2. 不同图形的细节

这个示例交互式切换圆形 / 正方形的局部观察。

circle = Circle().shift(LEFT)
d1 = Dot(circle.get_center(), radius=0.1, color=RED)
square = Square(color=BLUE).shift(RIGHT)
d2 = Dot(square.get_center(), radius=0.1, color=BLUE)
self.add(circle, square, d1, d2)
self.activate_zooming(animate=True)

# 动态切换缩放目标
f = self.zoomed_camera.frame
self.play(f.animate.move_to(circle))
self.play(self.get_zoom_in_animation())
self.play(f.animate.move_to(square))
self.play(self.get_zoom_in_animation())

2.3. 切换不同的部分

这个示例演示逐步放大图中不同节点的过程。

nodes = VGroup(
    Dot(color=GREEN),
    Dot(color=YELLOW),
    Dot(color=BLUE),
).arrange(RIGHT, buff=2)
self.add(nodes)
self.activate_zooming(animate=True)

f = self.zoomed_camera.frame
# 多阶段缩放展示
self.play(f.animate.move_to(nodes[0]))
self.play(self.get_zoom_in_animation())
self.play(f.animate.move_to(nodes[1]))

3. 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（zoom.py），

下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)