Matplotlib ArtistAnimation方式创建动画|极客笔记

前面学习了回调函数animation.FuncAnimation方式来创建动画，这种方式是有很大的优势，因为它是按需地更新数据，而不需要一次性地生成所有的数据，这样占用内存资源是比较小的，当然它也是有一定的不足之处，当数据计算量大时，就会影响动画的输出速度。如果对动画的输出有速度的要求，或者说帧速度比较严格的，就可以采用另外一种方式，就是艺术家方式ArtistAnimation。它刚好与回调方式相反，需要预先生成动画每一帧的数据，然后一次性输入给ArtistAnimation对象，它就会把整个动画数据一帧一帧地播放出来，减少了数据的计算量。这两种方式都是可以生成动画，具体看自己的需求，那种方式可以满足，就采用那种方法。

下面就来通过例子来演示艺术家方式ArtistAnimation的动画实现过程。先来看一下这个类的定义：

matplotlib.animation.ArtistAnimation(fig, artists, *args, **kwargs)

第一个参数fig是绘图用的画布，主要用来显示图像和缩放大小。
第二个参数artists是表示每个帧绘图数据显示的对象列表，程序里会遍历列表，每一项生成一帧动画帧。
第三个参数interval是每帧延时时间，与前面的回调函数一样的。
第四个参数repeat_delay是表示重复播放动画之间中的延时，默认是0毫秒。
第五个参数repeat是表示是否播放动画完之后重复播放，当设置True时表示重复播放，默认为重复播放。
第六个参数blit是表示是否使用优化机制，与前面回调函数的意义一样。

有了这个类的说明，以及参数的定义，就可以编写程序了。

ims = []
for i in range(20):
rand = np.random.randn(100) # 100个随机数生成
im = ax.plot(rand) # 显示100数据
ims.append(im) # 保存到列表

这段代码先定义一个列表ims，然后生成20帧的数据，每帧数据由随机数生成100个数据点，然后调用ax.plot把这100个点连接起来，形成曲线。再把显示对象im保存到列表里，以便传送给艺术家对象生成动画。

anim = animation.ArtistAnimation(fig, ims, interval=100)

这行代码，就是调用艺术家对象生成动画。

FFwriter = animation.FFMpegWriter(fps=20, extra_args=['-vcodec', 'libx264'],
metadata = {'title':'demo', 'artist':'极客笔记'})
anim.save('ani-054.mp4', writer = FFwriter)

这两行代码，用来生成MP4文件，增加一些描述数据，以便写到MP4文件里。

运行的结果显示如下：

Matplotlib ArtistAnimation方式创建动画

整个例子的代码如下：

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib import animation

plt.rcParams['animation.ffmpeg_path'] = r'D:\ffmpeg-2020-12-20\bin\ffmpeg.exe'


# 创建绘图轴对象
fig, ax = plt.subplots()

# 生成动画绘制所有数据
ims = []
for i in range(20):
        rand = np.random.randn(100)     # 100个随机数生成
        im = ax.plot(rand)             # 显示100数据
        ims.append(im)                  # 保存到列表

anim = animation.ArtistAnimation(fig, ims, interval=100)

#保存的动画视频文件名为当前文件夹下的ani-054.mp4，帧率为20帧每秒，格式为MP4。
FFwriter = animation.FFMpegWriter(fps=20, extra_args=['-vcodec', 'libx264'],
                                  metadata = {'title':'demo', 'artist':'蔡军生'})
anim.save('ani-054.mp4', writer = FFwriter)

plt.show()  # 会一直循环播放动画