Manim

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Manim

Manim

第一單元：基礎介紹與環境設置

1. 單元目標

了解 Manim 是什麼以及其應用場景。
掌握如何安裝 Manim 並運行基礎腳本。

2. Manim 簡介

:::info 什麼是 Manim? Manim 是一個用 Python 撰寫數學動畫的開源庫，專為展示數學概念、教學演示和數據可視化設計。採用 v0.18.1 版本 :::

名稱來源：Mathematical Animation Engine
用途：
- 繪製數學函數與公式動畫。
- 建立教學視頻或學術展示。
- 視覺化數據或程式流程。

3.Manim 的特點：

* 靈活性：透過 Python 程式控制動畫。
* 高精度渲染：生成高畫質影片。
* 支援 2D 與 3D 場景。

4. 安裝環境

步驟一：準備安裝環境
- 確保已安裝 Python（版本 3.7 或以上）。
- 安裝 pip 與 virtualenv（可選）。

步驟二：安裝 Manim

建議使用虛擬環境：

python -m venv manim-env
source manim-env/bin/activate  # Windows 用 `manim-    nv\Scripts\activate`

使用 pip 安裝：

 pip install manim

步驟三：檢查安裝
- 測試 Manim 是否成功安裝：
```
manim --version
```
步驟四：額外安裝工具（可選）
- 安裝 FFmpeg（用於影片渲染）：
  - Windows: 可從 FFmpeg 官網下載。 FFmpeg安裝教學
  - macOS: 使用 Homebrew 安裝：brew install ffmpeg。
- 安裝 MiKTeX(用於Latex)

5. 初次運行 Manim

建立第一個 Manim 腳本

建立檔案：helloworld.py

from manim import *

class HelloWorld(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("Hello, Manim!")
        self.play(Write(text))

執行腳本

在終端執行以下命令：

manim -pql helloworld.py HelloWorld

選項解釋：
- -p：自動播放輸出視頻。
- -ql：快速渲染（low quality）。預期結果
螢幕上顯示「Hello, Manim!」的動畫。

6.單元練習

練習目標:建立自己的動畫腳本
練習內容:
- 新建一個python檔案
- 更改文字內容使其影片顯示你更改過後的文字

第二單元：基本對象與場景

1. 單元目標

學習如何建立 Manim 的基本場景。
掌握常用對象（如圓形、方形、線條等）的創建與操作。

2. 場景 (Scene) 的基本結構

Scene 是 Manim 的核心單位，用來定義動畫的內容與順序。

Scene 的結構範例：

from manim import *

class BasicScene(Scene):
    def construct(self):
        square = Square()  # 創建一個方形
        self.add(square)  # 將方形添加到場景中
        self.wait(1)  # 等待 1 秒

重要方法：

add(obj)：將對象添加到場景。
wait(time)：暫停動畫 time 秒。
remove(obj)：從場景中移除對象。
clear()：清除場景中的所有對象。

3. 基本對象的創建與屬性調整

常用幾何對象

圓形 (Circle)：

circle = Circle()  # 默認為單位圓
circle.set_color(RED)  # 設置顏色為紅色

方形 (Square)：

square = Square()  # 默認邊長為 2
square.set_fill(BLUE, opacity=0.5)  # 填充藍色，透明度 50%

多邊形 (Polygon)：

polygon = Polygon(
    [-1, 0, 0], [1, 0, 0], [0, 1, 0]
)  # 創建一個三角形

基本對象的常用屬性

顏色：
- set_color(color)：設置對象顏色。
位置：
- move_to(position)：移動對象到指定位置。
- next_to(position)：移動對象到目標的旁邊
- shift(direction)：按方向平移。
- to_corner(position)：到角落。
- to_edge(postion):到邊緣。
大小：
- scale(factor)：按比例縮放。
透明度：
- set_opacity(opacity)：設置透明度（0~1）。

4. 操作與動畫效果

添加對象的動畫

self.play(Create(circle))  # 以動畫方式創建圓形

修改對象的動畫

self.play(square.animate.set_fill(GREEN, opacity=0.7))  # 動態改變填充

移動對象的動畫

self.play(circle.animate.shift(RIGHT * 2))  # 圓形向右移動 2 單位

5. 常見組合操作

對象的組合與對齊

組合對象 (VGroup)：

group = VGroup(circle, square)  # 將圓形和方形組合為一組
group.arrange(RIGHT)  # 水平排列

對齊對象：
- align_to(obj, direction)：將對象對齊到某方向。
- next_to(obj, direction)：將對象放置在另一對象旁邊。

6. 單元練習

練習目標：通過創建場景，掌握基本對象與動畫效果。
練習內容：

繪製一個藍色圓形和一個紅色方形，並讓它們從畫布兩側移動到畫布中心。

from manim import *

class PracticeScene(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle().set_color(BLUE).shift(LEFT * 3)
        square = Square().set_color(RED).shift(RIGHT * 3)
        self.play(circle.animate.move_to(ORIGIN), square.animate.move_to(ORIGIN))
        self.wait(1)

嘗試將圓形和方形組合，並讓它們一起旋轉。

group = VGroup(circle, square)
self.play(Rotate(group, angle=PI/2))

7. 小結

Manim 提供多種基本對象，易於定制與操作。
動畫方法（如 play 和 animate）讓對象的動態展示更簡單。
學習對象的屬性與動畫操作，是進一步學習 Manim 的基礎。

第三單元：動畫效果與過渡

1. 單元目標

學習如何讓對象以動畫方式呈現。
掌握基本動畫類型和過渡效果的應用。
理解如何組合與控制多個動畫的執行順序。

2. 動畫的基本概念

什麼是動畫？

動畫是對對象進行動態改變的過程，包括顯示、移動、縮放、旋轉等操作。

執行動畫的方法：

使用 self.play(animation) 指令。
動畫類型決定了對象的動態行為。

3. 常用動畫類型

3.1 對象創建動畫

Create: 逐步顯示對象的輪廓。
```
self.play(Create(Circle()))
```

FadeIn/FadeOut: 淡入或淡出對象。

self.play(FadeIn(Square()))
self.play(FadeOut(Square()))

Write: 逐步顯示文字或公式。

text = Text("Hello, Manim!")
self.play(Write(text))

3.2 對象變換動畫

Transform: 將一個對象變換為另一個對象。

square = Square()
circle = Circle()
self.play(Transform(square, circle))

ReplacementTransform: 替換一個對象為另一個對象（更高效）。
```
self.play(ReplacementTransform(square, circle))
```

3.3 對象移動動畫

Shift: 移動對象一段距離。
```
self.play(circle.animate.shift(UP))
```

MoveTo: 將對象移動到特定位置。

self.play(square.animate.move_to(RIGHT * 2))

3.4 對象旋轉與縮放動畫

Rotate: 旋轉對象一定角度。
```
self.play(Rotate(square, angle=PI/4))
```
Scale: 按比例縮放對象。
```
self.play(square.animate.scale(1.5))
```

4. 組合動畫與控制

4.1 同步執行動畫

AnimationGroup: 同步執行多個動畫。

self.play(AnimationGroup(Create(circle), FadeIn(square)))

LaggedStart: 多個動畫以延遲的方式依次開始。
```
self.play(LaggedStart(Create(circle), Create(square)))
```

4.2 動畫的延遲與運行時間

使用 run_time 控制動畫的持續時間。
```
self.play(Create(circle), run_time=2)
```

使用 rate_func 控制動畫的速度曲線。

self.play(Create(circle), rate_func=there_and_back)

5. 過渡效果

Scene 的切換過渡

使用 self.next_section() 來組織場景片段。

FadeTransition: 淡入淡出過渡。

self.play(FadeOut(square), FadeIn(circle))

SlideTransition: 滑動過渡。
```
self.play(Transform(square, circle))
```

6. 單元練習

練習目標：熟悉不同動畫效果與過渡的應用。

練習內容

創建一個圓形，讓它以動畫方式顯示，然後移動到畫布右上角：

from manim import *

class PracticeAnimation(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()
        self.play(Create(circle))
        self.play(circle.animate.move_to(UP + RIGHT))
        self.wait(1)

創建一個方形，並讓它逐漸旋轉與縮放：

square = Square()
self.play(Rotate(square, angle=2*PI))
self.play(square.animate.scale(0.5))

嘗試使用 LaggedStart，讓三個對象依次淡入：

square = Square().shift(LEFT)
circle = Circle().next_to(square,direction=RIGHT)
triangle = Triangle().next_to(circle,direction=RIGHT)
self.play(LaggedStart(FadeIn(square), FadeIn(circle), FadeIn(triangle)))

7. 小結

Manim 提供了多種動畫類型，讓對象以不同方式呈現。
動畫的組合與時間控制可以創造流暢的過渡效果。
掌握動畫操作是設計複雜場景的基礎。

第四單元：文字與公式渲染

1. 單元目標

學習如何在 Manim 中添加與樣式化文字。
掌握數學公式的渲染與格式化技巧。
熟悉文字與公式的組合排版及動畫展示方法。

2. 添加文字

基本文字對象

使用 Text 類創建常規文字：

    from manim import *

    class TextExample(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("Hello, Manim!")  # 創建文字對象
        self.add(text)  # 添加到場景中
        self.wait(1)

文字樣式設置

1.大小與顏色：

text = Text("Styled Text", font_size=48, color=BLUE)

2.字體選擇：

text = Text("Custom Font", font="Times New Roman")

3.文字對齊與排列：

水平對齊

text.align_to(LEFT)

排列多段文字

text_group = VGroup(
    Text("Line 1"),
    Text("Line 2"),
    Text("Line 3")
).arrange(DOWN)  # 垂直排列

文字樣式設置

1.淡入與淡出：

self.play(FadeIn(text))
self.play(FadeOut(text))

2.移動與縮放：

self.play(text.animate.shift(UP).scale(1.5))

3. 添加公式

基礎公式渲染

使用 MathTex 類創建公式：

formula = MathTex("E = mc^2")
self.add(formula)

多行公式渲染

創建並排列多行公式：

multiline_formula = MathTex(
    "a^2 + b^2 = c^2",
    "\\sin^2\\theta + \\cos^2\\theta = 1"
).arrange(DOWN)  # 垂直排列
self.add(multiline_formula)

公式樣式設置

1.部分公式著色：

        formula = MathTex("E", "=", "mc^2")  # 將公式分成幾個部分
        self.add(formula)
        self.wait(1)
        formula.set_color_by_tex("mc^2", RED)  # 將 "mc^2" 設為紅色
        self.wait(1)

2.大小調整：

formula.scale(1.5)  # 放大公式

4. 組合文字與公式

文字與公式整合

將文字與公式組合排列：

text_formula = VGroup(
    Text("The famous equation:"),
    MathTex("E = mc^2")
).arrange(DOWN)  # 垂直排列
self.add(text_formula)

動畫應用

同步動畫：

self.play(FadeIn(text_formula))

分步動畫：

self.play(text_formula[0].animate.shift(LEFT))
self.play(text_formula[1].animate.shift(RIGHT))

5. 單元練習

練習目標:透過練習，熟悉文字與公式的基本操作以及動畫效果。

練習內容

創建文字與公式，讓其分別淡入並排列：

class PracticeTextFormula(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("This is a formula:")
        formula = MathTex("a^2 + b^2 = c^2")
        group = VGroup(text, formula).arrange(DOWN)
        self.play(FadeIn(group))
        self.wait(1)

突出公式中的關鍵部分：

formula = MathTex("a^2" , "+", "b^2" , "=", "c^2")
self.play(Write(formula[:2]))  # 顯示 "a^2 +"
self.play(Write(formula[2:4]))  # 顯示 "b^2 ="
self.play(Write(formula[4:]))  # 顯示 "c^2"
self.wait(1)

6.小結

Manim 提供了靈活的文字與公式操作功能。
透過樣式設置與動畫效果，文字與公式可以變得更加生動。
熟悉這些操作是製作數學動畫的基礎技能。

第五單元：進階圖形與數據可視化

1.單元目標

掌握如何創建與操作進階圖形對象，例如曲線、圖表與自訂圖形。
學習如何將數據轉化為可視化的圖形。
理解如何使用動畫強調數據特徵，提升視覺效果。

2.創建進階圖形

參數曲線

基本曲線繪製：

from manim import *

class ParametricCurveExample(Scene):
    def construct(self):
        curve = ParametricFunction(
            lambda t: np.array([np.sin(t), np.cos(t), 0]),
            t_range=np.array([0, TAU/2]),
            color=BLUE,
            stroke_width=10
        )
        self.add(curve)
        self.wait(1)

調整曲線參數：
- 變 t_range 控制曲線範圍。
- 使用 stroke_width 調整線條粗細。

極座標圖形:

使用 PolarPlane：

class PolarPlotExample(Scene):
    def construct(self):
        plane = PolarPlane().add_coordinates()
        curve = ParametricFunction(
            lambda t: np.array([
                (2 + np.cos(3 * t)) * np.cos(t),
                (2 + np.cos(3 * t)) * np.sin(t),
                0
            ]),
            t_range=[0, TAU],
            color=RED
        )
        self.add(plane, curve)
        self.wait(1)

自訂圖形

使用 VMobject 自訂繪製圖形:

class CustomShape(Scene):
    def construct(self):
        shape = VMobject()
        shape.set_points_as_corners([UP, RIGHT, DOWN, LEFT, UP])
        shape.set_color(YELLOW)
        self.add(shape)

3. 數據可視化

條形圖

創建基本條形圖：

from manim import *

class BarChartExample(Scene):
    def construct(self):
        chart = BarChart(
            values=[3, 5, 7, 6],
            bar_names=["A", "B", "C", "D"],
            y_range=[0, 8, 2],
            bar_colors=[BLUE, GREEN, RED, YELLOW]
        )
        self.add(chart)
        self.wait(1)

更新圖表數據：

self.play(chart.animate.change_bar_values([4, 6, 5, 7]))

折線圖

創建基本折線圖：

class LineChartExample(Scene):
    def construct(self):
        # 創建座標軸
        axes = Axes(
            x_range=[0, 5, 1],  # x軸範圍：[最小值, 最大值, 步長]
            y_range=[0, 10, 2],  # y軸範圍：[最小值, 最大值, 步長]
            axis_config={"include_numbers": True}
        )
        
        # 定義數據點
        points = [[1, 2], [2, 4], [3, 6], [4, 8]]
        
        # 創建折線
        line_graph = VMobject()
        dots = VGroup()
        
        # 將數據點轉換為座標系中的點並連接
        line_points = []
        for x, y in points:
            point = axes.c2p(x, y)  # 將座標轉換為畫布上的點
            line_points.append(point)
            # 添加點
            dot = Dot(point, color=BLUE)
            dots.add(dot)
        
        line_graph.set_points_as_corners(line_points)
        line_graph.set_color(BLUE)
        
        # 添加到場景
        self.add(axes, line_graph, dots)
        self.wait(1)

更新圖表數據：

# 添加新的點
new_point = [5, 10]
new_dot = Dot(axes.c2p(new_point[0], new_point[1]), color=BLUE)

# 更新折線
new_line_points = line_points + [axes.c2p(new_point[0], new_point[1])]
new_line = VMobject()
new_line.set_points_as_corners(new_line_points)
new_line.set_color(BLUE)

# 播放動畫
self.play(
    Transform(line_graph, new_line),
    Create(new_dot)
)

4.圖形與數據結合

圖形強調與數據結合

1.強調數據特徵：

使用顏色區分：

bar = BarChart(
    values=[1, 2, 3, 4, 5],
    bar_names=["A", "B", "C", "D", "E"],
    y_range=[0, 6, 1],  # y軸範圍：[最小值, 最大值, 步長]
    bar_colors =[RED,RED,BLUE,BLUE,BLUE]  # 直接設置顏色
)

2.動畫引導觀察重點：

突出展示最大值：

chart = BarChart(
            values=[1, 2, 5, 4, 3],
            bar_names=["A", "B", "C", "D", "E"],
            y_range=[0, 6, 1],  # y軸範圍：[最小值, 最大值, 步長]
            bar_colors=[BLUE] * 5  # 所有柱子初始為藍色
        )
        
# 添加到場景
self.add(chart)
self.wait(1)
        
# 找出最高的柱子並改變其顏色和大小
max_value_bar = chart.bars[np.argmax(chart.values)]
self.play(max_value_bar.animate.set_color(RED).scale(1.2))
self.play(max_value_bar.animate.set_color(BLUE).scale(1/1.2))
self.wait(1)

5.單元練習

練習目標:將所學的圖形與數據可視化知識應用到實際案例中。

練習內容

1.創建一個條形圖並實現隨機更新動畫：

class RandomBarChart(Scene):
    def construct(self):
        chart = BarChart(
            values=[2, 4, 6, 8],
            bar_names=["A", "B", "C", "D"],
            y_range=[0, 10, 2]
        )
        self.add(chart)
        self.wait(1)

        # 隨機更新
        new_values = [random.randint(1, 9) for _ in range(4)]
        self.play(chart.animate.change_bar_values(new_values))
        self.wait(1)

2.結合條形圖與數據標籤展示數據特徵：

class BarChartWithLabels(Scene):
    def construct(self):
        chart = BarChart(
            values=[3, 5, 7, 6],
            bar_names=["A", "B", "C", "D"]
        )
        self.add(chart)

        # 添加數據標籤
        for bar, value in zip(chart.bars, chart.values):
            label = Text(str(value), font_size=24).next_to(bar, UP)
            self.add(label)

        # 突出最大值
        max_bar = chart.bars[np.argmax(chart.values)]
        self.play(max_bar.animate.set_color(RED).scale(1.2))
        self.wait(1)

6.小結

學會如何創建進階圖形並結合數據展示。
熟悉使用動畫強調數據特徵。
圖形與數據結合是數據科學與教學演示中的重要技能。

第六單元：進階場景與相機控制

1.單元目標

學習如何操作 Manim 的相機，進行平移、縮放與旋轉。
掌握場景切換與多場景結合的技巧。
理解如何使用 3D 相機與場景創建立體效果。

2. 2D相機操作

基礎相機操作

1.移動相機

class CameraMoveExample1(MovingCameraScene):
    def construct(self):
        square = Square(color=BLUE)
        self.add(square)
        self.play(self.camera.frame.animate.move_to(LEFT * 3))
        self.wait(1)

2.縮放

class CameraMoveExample2(MovingCameraScene):
    def construct(self):
        square = Square(color=BLUE)
        self.add(square)
        # 縮小相機（放大場景）
        self.play(self.camera.frame.animate.scale(0.5), run_time=2)
        self.wait(1)
        # 放大相機（縮小場景）
        self.play(self.camera.frame.animate.scale(2), run_time=2)
        self.wait(1)

3. 3D相機操作

基礎相機操作

1.移動相機：

class MoveCamera(ThreeDScene):  # 改用 ThreeDScene
    def construct(self):
        self.add(Cube())
        # 移動相機
        self.move_camera(phi=45 * DEGREES)  # 上下角度 控制相機的俯仰角（上下視角）。
        self.move_camera(theta=45 * DEGREES)  # 左右角度 控制相機的方位角（左右視角）。
        self.move_camera(gamma=90 * DEGREES)  # 控制相機的滾轉角（旋轉視角）。
        self.wait(1)

2.縮放

class ZoomCamera(ThreeDScene):
    def construct(self):
        self.add(Cube())
        self.move_camera(phi=45 * DEGREES)  # 上下角度
        self.move_camera(zoom=0.5)  # 縮放
        self.wait(1)

4.添加 3D 對象

創建3D對象並顯示:

class ExampleLine3D(ThreeDScene):
    def construct(self):
        axes = ThreeDAxes()
        line = Line3D(start=np.array([0, 0, 0]), end=np.array([2, 2, 3]))
        self.set_camera_orientation(phi=75 * DEGREES, theta=30 * DEGREES)
        self.add(axes, line)

使用相機環繞動畫：

class Sphere1(ThreeDScene):
    def construct(self):
        sphere = Sphere(radius=1, color=BLUE)
        self.add(sphere)
        self.set_camera_orientation(phi=75 * DEGREES, theta=30 * DEGREES)
        self.begin_ambient_camera_rotation(rate=1)  # 開始自動旋轉
        self.wait(5)
        self.stop_ambient_camera_rotation()  # 停止旋轉

5.綜合案例

案例 1：相機平移與動畫結合

class CameraPanExample(MovingCameraScene):
    def construct(self):
        square = Square(color=BLUE).shift(LEFT * 3)
        circle = Circle(color=RED).shift(RIGHT * 3)

        self.add(square, circle)
        self.play(self.camera.frame.animate.move_to(square))  # 相機移動到方形
        self.play(FadeIn(square))
        self.play(self.camera.frame.animate.move_to(circle))  # 相機移動到圓形
        self.play(FadeIn(circle))

案例 2：3D 相機與對象展示

class ThreeDSceneExample(ThreeDScene):
    def construct(self):
        axes = ThreeDAxes()
        sphere = Sphere(radius=1, color=BLUE).move_to(UP * 2)

        self.add(axes, sphere)
        self.set_camera_orientation(phi=75 * DEGREES, theta=-45 * DEGREES)
        self.play(Create(sphere))
        self.begin_ambient_camera_rotation(rate=1)  # 相機順時針自動旋轉
        self.wait(3)
        self.stop_ambient_camera_rotation()
        self.begin_ambient_camera_rotation(rate=-1)  # 相機逆時針自動旋轉
        self.wait(3)
        self.stop_ambient_camera_rotation()
        self.begin_ambient_camera_rotation(rate=1,about="gamma")  # 相機自動旋轉
        self.wait(3)
        self.stop_ambient_camera_rotation()

6. 單元練習

練習目標

熟悉相機的基本與進階控制操作。
能靈活應用相機於多場景切換與 3D 展示。

練習內容

1. 相機平移與縮放：

創建一個圖形，並讓相機平滑地移動到不同位置。

class CameraZoomPractice(Scene):
    def construct(self):
        square = Square(color=BLUE).shift(LEFT * 3)
        self.add(square)
        self.play(self.camera.frame.animate.move_to(square).scale(0.5))
        self.wait(1)

2.3D 場景探索：

創建一個立方體和球體，並讓相機在它們周圍旋轉：

class Rotate3DScene(ThreeDScene):
    def construct(self):
        axes = ThreeDAxes()
        cube = Cube(side_length=2).shift(LEFT*2)
        sphere = Sphere(radius=1.5).shift(RIGHT*3)

        self.add(axes, cube, sphere)
        self.
        self.begin_ambient_camera_rotation(rate=1)
        self.wait(3)
        self.stop_ambient_camera_rotation()

7. 小結

熟悉相機控制是提升場景表現力的核心技能。
3D 相機操作與場景切換拓展了動畫製作的可能性。
通過多場景展示，可以組織更清晰的教學內容。

第七單元：自訂類與模組化

1.單元目標

學會如何通過 Python 類來擴展 Manim 的功能。
理解如何模組化場景和動畫代碼，提升程式的可讀性與重用性。
能夠創建自訂的動畫效果與復雜的場景結構。

2.自訂類基礎

:::info 什麼是自訂類？ 自訂類允許我們：

封裝重複邏輯：將常用功能打包成獨立的類。
擴展功能：添加 Manim 原生物件沒有的特性。
提高代碼的組織性：簡化主場景文件的結構。 :::

自訂類基本結構

1.創建一個自訂類：

from manim import *

class CustomShape(VMobject):
    def __init__(self, color=BLUE, **kwargs):
        super().__init__(**kwargs)
        self.set_points_as_corners([UP, RIGHT, DOWN, LEFT, UP])
        self.set_color(color)

2. 在場景中使用自訂類：

class CustomShapeScene(Scene):
    def construct(self):
        shape = CustomShape(color=YELLOW)
        self.play(Create(shape))
        self.wait(1)

封裝自訂動畫

1.自訂動畫方法：

class RotatingSquare(VGroup):
    def __init__(self, **kwargs):
        super().__init__(**kwargs)
        square = Square(color=BLUE)
        self.add(square)
    ##翻轉
    def rotate_with_animation(self, scene):
        scene.play(self.animate.rotate(PI / 2))

2.場景中使用動畫：

class AnimationExample(Scene):
    def construct(self):
        rotating_square = RotatingSquare()
        self.add(rotating_square)
        rotating_square.rotate_with_animation(self)
        self.wait(1)

3. 模組化代碼結構

:::info 為什麼需要模組化？

提升代碼重用性：將常用功能放入獨立模組中，方便調用。
降低場景文件的複雜度：將動畫邏輯分離到單獨文件或類中。
促進團隊協作：清晰的代碼結構便於多人維護。 :::

模組化範例

1.文件結構：

project/
├── main.py         # 主場景文件
├── shapes.py       # 自訂圖形模組
└── animations.py   # 自訂動畫模組

2.shapes.py 文件內容：

from manim import *

class CustomCircle(VMobject):
    def __init__(self, radius=1, color=BLUE, **kwargs):
        super().__init__(**kwargs)
        circle = Circle(radius=radius, color=color)
        self.add(circle)

3.animations.py 文件內容：

from manim import *

class CustomCircle(VMobject):
    def __init__(self, radius=1, color=BLUE, **kwargs):
        super().__init__(**kwargs)
        circle = Circle(radius=radius, color=color)
        self.add(circle)

4.main.py 文件內容：

from manim import *
from shapes import CustomCircle
from animations import bounce_animation

class ModularScene(Scene):
    def construct(self):
        circle = CustomCircle(radius=2, color=YELLOW)
        self.add(circle)
        bounce_animation(circle, self)
        self.wait(1)

4. 自訂模組與外部資源

將自訂模組封裝成外部庫

1.創建 Python 套件結構：

mylibrary/
├── __init__.py      # 初始化模組
├── shapes.py        # 圖形模組
├── animations.py    # 動畫模組
├── setup.py         # 設定模組

2. init .py 文件內容：

from .shapes import CustomCircle
from .animations import bounce_animation

3. setup.py 文件內容：

from setuptools import setup, find_packages

setup(
    name='mylibrary',
    version='0.1',
    packages=find_packages(),
    install_requires=[
        # 在這裡添加你的依賴項，例如 'numpy', 'requests' 等
    ],
    author='Your Name',
    author_email='[email protected]',
    description='A brief description of your library',
    url='https://github.com/yourusername/mylibrary',  # 項目的主頁
)

4.安裝自訂模組：在項目中安裝自訂模組：

pip install -e mylibrary/

5.在場景中使用：

from mylibrary import CustomCircle, bounce_animation

class ModularExample(Scene):
    def construct(self):
        circle = CustomCircle(color=GREEN)
        self.add(circle)
        bounce_animation(circle, self)
        self.wait(1)

5.單元練習

練習目標

能夠創建自訂類並封裝功能。
熟悉將代碼模組化，提升項目結構的清晰度。

練習內容

自訂圖形類：創建一個 CustomArrow 類，並能動態改變箭頭方向與顏色。
模組化動畫：創建一個模組化的彈跳動畫，並將其應用於多個物件。
外部模組結構：建立一個外部庫，封裝自己的自訂圖形與動畫。

6.小結

自訂類與模組化是實現復雜動畫的關鍵工具。
將代碼結構化可以提高項目可讀性與重用性。
自訂功能與模組化相結合，能夠應對更大規模的動畫需求。

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 39 Commits
assets		assets
mylibrary		mylibrary
.gitignore		.gitignore
3d.py		3d.py
3dto2d.py		3dto2d.py
README.md		README.md
Unit_2_Basic_Objects_and_Scenes.md		Unit_2_Basic_Objects_and_Scenes.md
Unit_3_Animation_Effects_and_Transitions.md		Unit_3_Animation_Effects_and_Transitions.md
activation.py		activation.py
animations.py		animations.py
array-practice.py		array-practice.py
autoencoder.py		autoencoder.py
basic-positions.py		basic-positions.py
batch_normalization.py		batch_normalization.py
bias_variance.py		bias_variance.py
bp.py		bp.py
cdf_inverse.py		cdf_inverse.py
cnn.py		cnn.py
convolution.py		convolution.py
crossentropy.py		crossentropy.py
demo.py		demo.py
dropout.py		dropout.py
firework.py		firework.py
gaussian_mixture_model.py		gaussian_mixture_model.py
gradient_descent.py		gradient_descent.py
gradient_descent_lr1.py		gradient_descent_lr1.py
ide-simulator.py		ide-simulator.py
image-practice.py		image-practice.py
jump_relu.py		jump_relu.py
l1l2regularization.py		l1l2regularization.py
l1l2regularization_bak.py		l1l2regularization_bak.py
leakyrelu.py		leakyrelu.py
lr.py		lr.py
mae.py		mae.py
main.py		main.py
markovchain.py		markovchain.py
maxpool.py		maxpool.py
mcmc.py		mcmc.py
modular-example.py		modular-example.py
momentum.py		momentum.py
montecarlo.py		montecarlo.py
mse.py		mse.py
nl.py		nl.py
nn.py		nn.py
normal-distribution.py		normal-distribution.py
pdf_to_cdf.py		pdf_to_cdf.py
regularization.py		regularization.py
reject_sampling.py		reject_sampling.py
relu.py		relu.py
saddle_point.py		saddle_point.py
scene.py		scene.py
sgd.py		sgd.py
sgd_bak2.py		sgd_bak2.py
shapes.py		shapes.py
sigmoid.py		sigmoid.py
simple-nn-with-code.py		simple-nn-with-code.py
simple-nn.py		simple-nn.py
simple_nn.py		simple_nn.py
softmax.py		softmax.py
tanh.py		tanh.py
target-encoding-with-sd.py		target-encoding-with-sd.py
target-encoding.py		target-encoding.py
underfitting.py		underfitting.py
unit-five.py		unit-five.py
unit-four.py		unit-four.py
unit-one.py		unit-one.py
unit-seven.py		unit-seven.py
unit-six.py		unit-six.py
unit-three.py		unit-three.py
unit-two.py		unit-two.py

princend/manim

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Manim

第一單元：基礎介紹與環境設置

1. 單元目標

2. Manim 簡介

3.Manim 的特點：

4. 安裝環境

5. 初次運行 Manim

6.單元練習

第二單元：基本對象與場景

1. 單元目標

2. 場景 (Scene) 的基本結構

Scene 的結構範例：

3. 基本對象的創建與屬性調整

常用幾何對象

基本對象的常用屬性

4. 操作與動畫效果

添加對象的動畫

修改對象的動畫

移動對象的動畫

5. 常見組合操作

對象的組合與對齊

6. 單元練習

7. 小結

第三單元：動畫效果與過渡

1. 單元目標

2. 動畫的基本概念

3. 常用動畫類型

3.1 對象創建動畫

3.2 對象變換動畫

3.3 對象移動動畫

3.4 對象旋轉與縮放動畫

4. 組合動畫與控制

4.1 同步執行動畫

4.2 動畫的延遲與運行時間

5. 過渡效果

Scene 的切換過渡

6. 單元練習

練習內容

7. 小結

第四單元：文字與公式渲染

1. 單元目標

2. 添加文字

使用 Text 類創建常規文字：

文字樣式設置

1.大小與顏色：

2.字體選擇：

3.文字對齊與排列：

文字樣式設置

1.淡入與淡出：

2.移動與縮放：

3. 添加公式

使用 MathTex 類創建公式：

創建並排列多行公式：

1.部分公式著色：

2.大小調整：

4. 組合文字與公式

將文字與公式組合排列：

同步動畫：

分步動畫：

5. 單元練習

練習內容

6.小結

第五單元：進階圖形與數據可視化

1.單元目標

2.創建進階圖形

基本曲線繪製：

極座標圖形:

自訂圖形

3. 數據可視化

條形圖

折線圖

4.圖形與數據結合

1.強調數據特徵：

使用顏色區分：

2.動畫引導觀察重點：

2. init .py 文件內容：

4.安裝自訂模組：在項目中安裝自訂模組：

Packages