iPython 笔记本中的动画

Question

我正在尝试将动画放入 iPython 笔记本中，但没有找到解决方案。我看到一篇讨论使用交互式小部件的帖子，但我遇到了几个问题：首先，我看到的每个小部件示例都使用滑块或其他一些输入，而我只希望动画在单元格时自动运行运行。其次，Jupyter 网站上的所有文档似乎都已过时——每当我下载并运行他们的笔记本时，我都会收到有关某些模块被弃用的消息，然后在文件中的某些内容无法运行，大概是因为他们正在尝试导入和访问不再存在的文件。

我看过关于该主题的其他一些页面，但它们通常需要下载二进制文件或其他模块，但我部分地使用它来教一些学生数学，我已经让他们下载 Anaconda——我希望不要再进一步了通过让他们同时下载和安装更复杂的东西，同时花时间不谈论数学来混淆问题。

所以简而言之，有没有一种方法可以让我在 iPython 笔记本中创建动画，只需要使用简单的导入命令，这些命令将开箱即用，可以说是来自 Anaconda 的软件？

[编辑：我还应该指出，我已经使用 Tkinter 制作动画，而且我确信我可以在 matplotlib 中制作一个。因此，如果有一种方法可以让你制作的动画在 iPython notebook 中呈现，那对我来说肯定是一个可行的解决方案。]

[进一步编辑：我想我也可以说出我现在希望制作动画的内容，尽管如果我决定的话，我真的想对我可以制作动画的东西的范围非常灵活。现在我正在尝试制作一个数字时钟，它以苏美尔 base-60 数字显示每个数字，以说明不同的计数和基本系统。所以它应该最初显示 |然后在一秒钟后 ||依此类推，直到十被表示为 < 等等，直到最终时钟滴答到一分钟，现在显示 |:|代表一分一秒。]

[未来人类请注意：如果您正在实现一些动画并愿意公开托管它，请在评论中留下指向它的链接！我很好奇现在人们是如何制作动画的，也很好奇他们在制作什么动画。]

原文由 Addem 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

在 Jupyter/IPython 中使用 matplotlib 动画绘图的一些选项：

• 在循环 display 使用 IPython.display.display(fig) 使用 --- 在输出中显示图形。使用循环，您可能希望在显示新图形之前清除输出。请注意，此技术通常不会提供那么平滑的结果。因此，我建议使用以下任何一种。

   import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  from IPython.display import display, clear_output

  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)

  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])

  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])

  for i in range(len(x)):
      animate(i)
      clear_output(wait=True)
      display(fig)

  plt.show()

• %matplotlib notebook 使用 IPython magic %matplotlib notebook 将后端设置为笔记本后端。这将使图形保持活动状态而不是显示静态 png 文件，因此也可以显示动画。

完整示例：

   %matplotlib notebook
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np

  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)

  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])

  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])

  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))

  plt.show()

• %matplotlib tk 使用IPython魔法 %matplotlib tk 将后端设置为tk后端。这将在一个新的绘图窗口中打开图形，该窗口是交互式的，因此也可以显示动画。

完整示例：

   %matplotlib tk
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np

  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)

  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])

  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])

  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))

  plt.show()

• 将动画转换为 mp4 视频（@Perfi 已经提到的选项）：

   from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_html5_video())

或者在笔记本的开头使用 plt.rcParams["animation.html"] = "html5" 。这需要有 ffmpeg 视频编解码器才能转换为 HTML5 视频。然后视频以内嵌方式显示。因此，这与 %matplotlib inline 后端兼容。完整示例：

   %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  plt.rcParams["animation.html"] = "html5"
  import matplotlib.animation
  import numpy as np

  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)

  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])

  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])

  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  ani

   %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np

  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)

  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])

  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])

  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))

  from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_html5_video())

• 将动画转换为 JavaScript ：

   from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_jshtml())

或者在笔记本的开头使用 plt.rcParams["animation.html"] = "jshtml" 。这会将动画显示为带有 JavaScript 的 HTML。这与大多数新浏览器以及 %matplotlib inline 后端高度兼容。它在 matplotlib 2.1 或更高版本中可用。

完整示例：

   %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  plt.rcParams["animation.html"] = "jshtml"
  import matplotlib.animation
  import numpy as np

  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)

  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])

  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])

  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  ani

   %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np

  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)

  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])

  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])

  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))

  from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_jshtml())

原文由 ImportanceOfBeingErnest 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

Answer 2

您可能会发现本教程很有趣。

如果你能把你需要的东西变成 matplotlib 动画，而且我从你的描述中很确定这是可能的，那么你就可以使用

from matplotlib import rc, animation
rc('animation', html='html5')

并使用显示您的动画

anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,
                               frames=N, interval=20, blit=True)
anim

可能会派上用场！

原文由 Dominik Stańczak 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议