玩转ChangeSpeed类:自主掌控数学动画的速率变化
在制作数学动画时,我们通常期望能依据需求调整动画速度,从而更好地展现数学概念的演变过程。
Manim
框架里的ChangeSpeed
类便是达成这一目标的有力工具,它能助力我们轻松把控动画速度的变动,让动画更为生动且富有表现力。
1. 主要功用
ChangeSpeed
类的核心功能是改变动画的播放速度。
在数学动画中,部分内容可能需要快速呈现,比如简单的平移或旋转;而有些内容则需要慢速展示,以便观众细致观察其中的细节,例如复杂的函数变换或者几何图形的构建。
通过运用ChangeSpeed
类,我们能够精准把控动画的速度,使动画的节奏契合我们的需求。
简单来说:动态调节动画的播放速度,实现加速或减速的效果。
打个比方,想象一辆小车:
* 常规动画下 → 小车匀速移动(略显枯燥😴)
* 运用ChangeSpeed
后 → 小车起步慢 → 中途加速 → 终点前减速(生动形象!🎬)
它通过调整动画的时间流速来实现变速,能完美适配移动、旋转、变形等各类动画。
2. 参数解析
使用ChangeSpeed
类需要了解其各个参数,其中最为关键的参数是speedinfo
。
这个参数是ChangeSpeed
的关键所在!它是一个字典,用于定义不同时间点的速度倍率:
* 键(Key
):动画进度比例(0为开始,1为结束)
* 值(Value
):该时刻的速度倍数(1为原速,2为2倍速,0.5为半速)
设置speedinfo
参数的示例如下:
# 先加速后减速(模拟小车启动停止)
speedinfo = {
0: 0.3, # 开始时0.3倍慢速
0.7: 1.8, # 70%进度时1.8倍快速
1: 0.2 # 结束时0.2倍慢速
}
# 匀速后突然变慢(突出终点)
speedinfo = {
0: 1.0,
0.8: 1.0, # 前80%保持原速
1: 0.1 # 最后20%大幅减速
}
当然,除了speedinfo
参数,ChangeSpeed
类还有其他参数,比如动画的持续时间(duration
)和动画的起始时间(start_time
)。这些参数比较直观,容易理解其含义。
3. 使用实例
以下通过两个实例来演示ChangeSpeed
类的使用。
3.1. 模拟自由落体运动
小球下落逐渐加速,模拟重力加速。
class Example(Scene):
def construct(self):
ball = Circle(
radius=0.2,
color=RED,
fill_color=YELLOW,
fill_opacity=0.8,
)
path = Line(UP * 3, DOWN * 3) # 垂直路径
# 重力加速度效果:下落越来越快
speedinfo = {0: 0.1, 0.3: 0.5, 1: 2.0}
self.play(
ChangeSpeed(MoveAlongPath(ball, path), speedinfo=speedinfo),
run_time=3,
)
self.wait()
3.2. 重点展示轨迹关键点
此实例展示一个沿着抛物线运动的点,在几个关键位置放慢速度,以引起注意。
class Example(Scene):
# 求函数图像与坐标轴交点
def construct(self):
axes = Axes()
graph = axes.plot(lambda x: x**2)
dot = Dot(color=YELLOW)
# 交点处减速强调
speedinfo = {
0: 1.2,
0.4: 1.2, # 快速移动到第一个交点
0.45: 0.1, # 在(0,0)减速
0.55: 1.0,
0.9: 1.0, # 快速移动到第二个交点
0.95: 0.1, # 在(1,1)减速
}
self.play(
ChangeSpeed(MoveAlongPath(dot, graph), speedinfo=speedinfo),
run_time=5,
)
self.wait()
4. 总结
ChangeSpeed
类是Manim
框架中非常实用的工具,它为我们提供了对动画速度的灵活把控。
借助ChangeSpeed
类来制作动画,能够:
1. 打破单调性 → 匀速动画易让观众走神,变速可营造视觉节奏
2. 贴合现实规律 → 真实物理世界中极少有匀速运动(如抛物线、摩擦力等)
3. 突出关键信息 → 如同电影慢镜头般强调重点区域
4. 提升专业感 → 细微的速度变化能让动画媲美科教纪录片