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
