2021-02-06 Pythonは、matplotlibパッケージとgifパッケージを介してgifアニメーションを生成します

Pythonはmatplotlibパッケージとgifパッケージを介してgifアニメーションを生成します

使用matplotlibアニメーションGIFを生成するには多くの方法があり、通常matplotlibはanimationモジュールFuncAnimation関数の実装で使用されます。matplotlib私が見たgifの導入、サードパーティ製のアニメーションパッケージの公式サイトを。

`gif`パッケージの概要

gifパッケージには、アニメーションの拡張サポート Altair、 matplotlibおよびPlotly。
gif依存性PIL、すなわちpillow、要件Pillow>=7.1.2。
インストールgifパッケージ、pip install gif

アニメーションの原理

すべて动画が構成帧（frame）され、フレームは静止画であり、連続するフレームはアニメーションを形成します。通常、フレーム数と言いますが、簡単に言えば、1秒間に送信される画像のフレーム数です。グラフィックプロセッサは1秒間に数回リフレッシュできることも理解できます。これは通常fps（Frames Per Second）表現されます。アニメーションを作成するための鍵：フレームの生成方法と1秒あたりのフレーム数。

`gif`パッケージの解釈

gifパッケージは非常に簡潔で、ファイルは1つだけgif.pyで、ファイルには主にoptionsクラスframesとsave2つの関数が含まれています。

`options`クラス

要約版を提供しAltair、 matplotlibそしてPlotly設定を保存またはエクスポート。matplotlib例として、次の設定を提供します。

dpi（int）：1インチあたりのドット数で表した解像度
facecolor（colorspec）：フィギュアのフェイスカラー
edgecolor（colorspec）：フィギュアのエッジカラー
透明（ブール）：Trueの場合、軸パッチはすべて透明になります

設定方法：gif.options.matplotlib["dpi"] = 300
原則：optionsコンストラクターでmatplotlib辞書を作成して構成を保存し、それを基になるmatplotlibパッケージに渡します。

`frames`関数

デコレータ関数。対応するパッケージを介して、単一のフレームイメージを生成するカスタム描画関数を記述します。

`save`関数

フレームシーケンスに基づいてアニメーションを生成します。

def save(frames, path, duration=100, unit="milliseconds", between="frames", loop=True):    """Save decorated frames to an animated gif.    - frames (list): collection of frames built with the gif.frame decorator    - path (str): filename with relative/absolute path    - duration (int/float): time (with reference to unit and between)    - unit {"ms" or "milliseconds", "s" or "seconds"}: time unit value    - between {"frames", "startend"}: duration between "frames" or the entire gif ("startend")    - loop (bool): infinitely loop the animation

framesつまり、@gif.frame装飾された描画機能に従って生成されたフレームのシーケンスであり、必要に応じてここでカスタマイズされます。
duration期間はユニットunitとモードによって決定され、betweenデフォルトはframesフレーム間の時間間隔です。
unitつまり、ミリ秒と秒をサポートする期間の単位であり、デフォルトはミリ秒です。
betweenその持続時間計算モード、デフォルトframes、つまりdurationフレーム間の時間間隔startend、モードduration=duration /len(frames)、つまりdurationすべてのフレーム-アニメーション全体の持続時間。

`gif`パッケージ生成gifアニメーションの練習

import randomfrom matplotlib import pyplot as pltimport gif
# 构造数据x = [random.randint(0, 100) for _ in range(100)]y = [random.randint(0, 100) for _ in range(100)]# 设置选项gif.options.matplotlib["dpi"] = 300

# 使用gif.frame装饰器构造绘图函数，即如何生成静态的帧@gif.framedef plot(i):    xi = x[i * 10:(i + 1) * 10]    yi = y[i * 10:(i + 1) * 10]    plt.scatter(xi, yi)    plt.xlim((0, 100))    plt.ylim((0, 100))

# 构造帧序列frames，即把生成动画的所有帧按顺序放在列表中frames = []for i in range(10):    frame = plot(i)    frames.append(frame)# 根据帧序列frames,动画持续时间duration，生成gif动画gif.save(frames, 'example.gif', duration=3.5, unit="s", between="startend")

ハート型の曲線を例にとり、`gif`パッケージと`animation`モジュールの違いを比較してアニメーションを実現します

ハート型の曲線図

from matplotlib import pyplot as pltimport numpy as np
t = np.linspace(0, 6, 100)x = 16 * np.sin(t) ** 3y = 13 * np.cos(t) - 5 * np.cos(2 * t) - 2 * np.cos(3 * t) - np.cos(4 * t)fig = plt.figure(figsize=(5, 3), dpi=100)plt.scatter(x, y)plt.show()

`gif`パッケージの実装方法

import numpy as npimport giffrom matplotlib import pyplot as plt
t = np.linspace(0, 6, 100)x = 16 * np.sin(t) ** 3y = 13 * np.cos(t) - 5 * np.cos(2 * t) - 2 * np.cos(3 * t) - np.cos(4 * t)
@gif.framedef plot_love(x, y):    plt.figure(figsize=(5, 3), dpi=100)    plt.scatter(x, y, 60, c="r", alpha=0.7, marker=r"$\heartsuit$")    plt.axis("off")    frames = []for i in range(1, len(x)):    of = plot_love(x[:i], y[:i])    frames.append(of)
gif.save(frames, "love.gif", duration=80)

`matplotlib` 従来の`FuncAnimation`関数の実装

from matplotlib import pyplot as pltimport matplotlib.animation as animationimport numpy as np
t = np.linspace(0, 6, 100)x = 16 * np.sin(t) ** 3y = 13 * np.cos(t) - 5 * np.cos(2 * t) - 2 * np.cos(3 * t) - np.cos(4 * t)data=[i for i in zip(x,y)]
def plot_love(data):    x, y = data    plt.scatter(x, y, 60, c="r", alpha=0.7, marker=r"$\heartsuit$")
fig=plt.figure(figsize=(5, 3), dpi=100)plt.axis("off")animator = animation.FuncAnimation(fig, plot_love, frames=data, interval=80)animator.save("love.gif", writer='pillow')

`matplotlib`低レベルの`PillowWriter`クラスの実装

from matplotlib import pyplot as pltimport matplotlib.animation as animationimport numpy as np
t = np.linspace(0, 6, 100)x = 16 * np.sin(t) ** 3y = 13 * np.cos(t) - 5 * np.cos(2 * t) - 2 * np.cos(3 * t) - np.cos(4 * t)

def plot_love(x, y):    plt.scatter(x, y, 60, c="r", alpha=0.7, marker=r"$\heartsuit$")

fig = plt.figure(figsize=(5, 3), dpi=100)plt.axis("off")
writer = animation.PillowWriter(fps=15)with writer.saving(fig, "love21.gif", dpi=100):    for i in range(1, len(x)):        plot_love(x[i], y[i])        writer.grab_frame()