manim边做边学--动画更新

今天介绍Manim中用于动画更新的3个类，分别是：

1. UpdateFromFunc：根据自定义的函数来动态更新 Mobject 的属性
2. UpdateFromAlphaFunc：根据动画的进度来平滑地改变 Mobject 的属性
3. MaintainPositionRelativeTo：保持多个 Mobject 之间的相对位置关系

这3个类分别从自定义更新、基于进度的过渡以及相对位置保持这三个重要方面，为 Manim 动画的创作提供有力的帮助。

1. 动画概述

1.1. UpdateFromFunc

UpdateFromFunc赋予动画极高的自定义能力。

主要作用是允许用户依据自定义的函数来动态更新 Mobject 的属性。

这一灵活性使得它在各种复杂的动画场景中都能发挥作用，无论是模拟物理过程中物体的动态变化，还是实现复杂的交互动画效果，都能通过定义合适的更新函数来实现对 Mobject 的精确控制，从而创造出符合特定需求的动画效果。

它的参数主要有：

参数名称	类型	说明
mobject	Mobject	要应用更新函数的对象
update_function	func	定义如何更新 mobject 的状态的函数
suspend_mobject_updating	bool	用于暂停或恢复 mobject 的更新操作

1.2. UpdateFromAlphaFunc

UpdateFromAlphaFunc专注于基于动画进度的属性更新,alpha 值代表了动画的完成度，范围从 0 到 1。

利用这个类，用户可以根据动画的进度来平滑地改变 Mobject 的属性，例如淡入淡出、缩放、旋转等过渡效果。

这种基于进度的更新方式使得动画过渡自然流畅，与整个动画的时间线紧密结合，特别适合用于创建需要精准控制过渡效果的动画场景。

它的参数主要有：

参数名称	类型	说明
mobject	Mobject	要进行更新操作的对象
update_function	func	根据动画进度（alpha 值）对 Mobject 进行相应的更新操作
suspend_mobject_updating	bool	用于暂停或恢复 mobject 的更新操作

1.3. MaintainPositionRelativeTo

MaintainPositionRelativeTo的核心作用是保持多个 Mobject 之间的相对位置关系。

在复杂的动画场景中，常常需要确保某些对象之间的位置关系在动画过程中保持固定，比如一个物体围绕另一个物体运动，或者一个图标始终跟随某个特定对象移动。

这个类能够自动处理这些相对位置的逻辑，开发者无需手动计算和更新每个对象的位置，大大简化了动画的实现过程，使整个场景在动画过程中保持逻辑一致性和视觉上的合理性。

它的参数主要有：

参数名称	类型	说明
mobject	Mobject	需要保持相对位置的对象
tracked_mobject	Mobject	被跟踪的对象，mobject 会相对于 tracked_mobject 来维持位置关系

2. 使用示例

这3个动画类的使用不是那么直观，下面通过简单示例来演示如何使用这3个类。

2.1. UpdateFromFunc 正方形匀速旋转

首先构建一个函数square_rotation用来匀速旋转图形，然后通过UpdateFromFunc将图形与函数关联起来。

这样，在run_time时间内，Manim会不断调用square_rotation函数来旋转图形。

# 创建一个正方形
s = Square()
self.add(s)

def square_rotation(square):
    square.rotate(PI / 100)

self.play(UpdateFromFunc(s, square_rotation), run_time=3)

2.2. UpdateFromAlphaFunc 圆形逐渐变色

首先构造一个控制颜色变化的函数circle_color，这个函数根据alpha值（也就是动画执行的进度）来逐渐更新图形颜色。

通过UpdateFromAlphaFunc将图形和函数关联起来，使得颜色随着动画的进度逐渐变化。

# 创建一个圆形
c = Circle()
self.add(c)

def circle_color(circle, alpha):
    # 基于 alpha 值更新圆形的颜色
    new_color = interpolate_color(BLUE, RED, alpha)
    circle.set_color(new_color)

# 使用 UpdateFromAlphaFunc 进行动画
self.play(UpdateFromAlphaFunc(c, circle_color), run_time=3)

2.3. MaintainPositionRelativeTo 固定两个元素的相对位置

首先构造两个图形Circle和Square，然后在动画中只移动Circle的位置。

同时用MaintainPositionRelativeTo来保持Square与Circle的相对位置，

这样，Square会随着Circle一起移动，并保持两者相对位置不变。

c = Circle().shift(UP + LEFT * 2)
s = Square().next_to(c, DOWN)
self.add(c, s)

self.play(
    c.animate.shift(RIGHT * 3),
    MaintainPositionRelativeTo(s, c),
    run_time=2,
)

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（anim_update.py），

下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)