极客笔记如何正确启用matplotlib.animation的ffmpeg？
在数据科学领域，可视化是非常重要的一项工作。而matplotlib作为Python中最广泛使用的可视化库之一，也提供了许多有用的绘图工具。其中，animation模块允许我们创建动态的、交互式的图形，并可以方便地保存这些动画为视频文件。然而，要使用matplotlib.animation的ffmpeg作为视频生成工具却并不是一件容易的事情。本文将带领读者探究如何正确启用matplotlib.animation的ffmpeg。
安装ffmpeg
首先，我们需要安装ffmpeg，如果已经安装，可以跳过此步骤。ffmpeg是开源的、跨平台的视频和音频处理工具，提供了各种各样的音视频编辑功能。它支持多种视频编解码器，可以将各种不同格式的文件转换成avi、mp4等常见格式。
对于Ubuntu和Debian用户，执行以下命令即可：
sudo apt-get install ffmpeg
对于macOS用户，可以使用Homebrew进行安装：
brew install ffmpeg
对于Windows用户，可以从官网下载安装包并安装。
测试ffmpeg是否正确安装
在安装完ffmpeg后，我们需要测试其是否正确安装。命令行中运行以下命令：
ffmpeg -h
如果命令行返回ffmpeg的版本信息，即表示安装成功。否则，请检查ffmpeg是否正确安装。
启用matplotlib.animation的ffmpeg
一旦我们确认ffmpeg已经正确安装，接下来是让matplotlib使用ffmpeg创建视频的过程。在matplotlib中使用ffmpeg创建动画的默认方式是使用内置的FFMpegWrite器。
首先，我们需要将FFMpegWrite器实例化，并将其指定为matplotlib动画模块中FigureCanvas的writer，如下所示。
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
fig = plt.figure()
# Instantiate FFMpegWriter
Writer = animation.writers['ffmpeg']
# Use FFMpegWriter to write frames as video
writer = Writer(fps=15, metadata=dict(artist='Me'), bitrate=1800)
# Set the writer as the canvas's writer
canvas = animation.FigureCanvas(fig)
canvas.print_figure("output.gif", dpi=80)
这个方法对于生成非常简单的动画是够用的，但是如果需要自定义FFMpegWriter的设置，我们需要使用更为复杂的方法。下面是一个更复杂的设置方法：
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
# Step 1: Instantiate FFMpegWriter
Writer = animation.writers['ffmpeg']
writer = Writer(fps=15, metadata=dict(artist='Me'), bitrate=1800)
# Step 2: Define the function used to animate the figure
def animate(i):
plt.plot([0, 1, 2], [i, i+1, i+2])
# Step 3: Instantiate our figure
fig = plt.figure()
# Step 4: Create the animation with the FFMpegWriter
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=10, repeat=True)
ani.save('output.mp4', writer=writer)
在上面的代码中，我们定义了一个函数animate()，它将在每个Frame中执行。接着，我们实例化一个Figure并将它作为参数传递给FuncAnimation()函数，该函数将动画帧传递给animate()函数。最后，我们将ani对象保存为video格式的文件。
适当设置matplotlib的rcParams
在做好以上设置后，我们还需要对matplotlib的rcParams进行适当的设置。rcParams控制着matplotlib的所有默认属性，因此，我们可以通过修改rcParams来自定义图形的样式。但当我们使用FFMpegWriter录制视频时，过大的rcParams会引起无法录制的问题。
因此，我们需要使用以下方式进行设置：
import matplotlib
matplotlib.rcParams.update({'figure.max_open_warning': 0, 'figure.dpi': 100, 'font.size': 10})
这将限制matplotlib创建的图形数量，并使其更加适合用于录制视频。
使用ffmpeg的更多选项
除了上述方法，我们还可以使用FFMpegWriter更多的选项设置来控制生成的视频。例如，可以通过下列代码将帧选项设置为每秒10帧（fps=10），以及设置输出视频的分辨率为640×480像素（dpi=100）
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
Writer = animation.writers['ffmpeg']
writer = Writer(fps=10, metadata=dict(artist='Me'), bitrate=1800, extra_args=['-s', '640x480'])
def animate(i):
plt.plot([0, 1, 2], [i, i+1, i+2])
fig = plt.figure()
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=10, repeat=True)
ani.save('output.mp4', writer=writer)
在上面的代码中，我们传递了一个参数列表[‘-s’, ‘640×480’]给FFMpegWriter的extra_args参数，这个参数列表告诉FFMpeg使用640×480像素的分辨率记录视频。
结论
本文介绍了如何正确启用matplotlib.animation的ffmpeg，通过安装ffmpeg、测试是否正确安装、实例化FFMpegWrite器、适当设置matplotlib的rcParams以及使用ffmpeg的更多选项等几个步骤。这些步骤让使用matplotlib.animation的FFMpegWriter可以更加容易地创建高质量的动画视频。