跳转至

向量场

合格名称：manim.mobject.vector\_field.VectorField

Python
1
class VectorField(func, color=None, color_scheme=None, min_color_scheme_value=0, max_color_scheme_value=2, colors=['#236B8E', '#83C167', '#FFFF00', '#FC6255'], **kwargs)

Bases: VGroup

向量场。

矢量场基于在每个位置定义矢量的函数。Mobject默认情况下，此类不包含任何可见元素，但提供沿矢量场移动其他元素的方法。

参数

  • func ( Callable [ [ np.ndarray ] , np.ndarray _] ) – 定义_VectorField 每个位置的变化率的函数。
  • color ( Color | None ) – 矢量场的颜色。如果设置，则禁用特定于位置的着色。
  • color_scheme ( Callable [ [ np.ndarray ] , float ] | None ) – 将向量映射到单个值的函数。该值给出使用 min_color_scheme_value、max_color_scheme_value 和 Colors 定义的颜色渐变中的位置。
  • min_color_scheme_value ( float ) – 要映射到颜色中第一个颜色的 color_scheme 函数的值。较低的值也会导致渐变的第一种颜色。
  • max_color_scheme_value ( float ) – 要映射到颜色中最后一个颜色的 color_scheme 函数的值。较高的值也会导致渐变的最后一种颜色。
  • colors( Sequence [ Color ] ) – 定义矢量场颜色渐变的颜色。
  • kwargs – 要传递给VGroup构造函数的附加参数

方法
fit_to_coordinate_system 缩放矢量场以适合坐标系。
get_colored_background_image 生成显示矢量场的图像。
get_nudge_updater 获取更新函数以Mobject沿矢量场移动 a。
get_vectorized_rgba_gradient_function 生成 rgbas 的梯度作为 numpy 数组
nudge Mobject沿着矢量场微移 a 。
nudge_submobjects 沿矢量场对所有子对象应用微移。
scale_func 缩放矢量场函数。
shift_func 平移向量场函数。
start_submobject_movement 开始沿着矢量场连续移动所有子对象。
stop_submobject_movement 停止使用 开始的连续运动start_submobject_movement()。

属性
animate 用于对 的任何方法的应用程序进行动画处理self。
animation_overrides
color
depth 对象的深度。
fill_color 如果有多种颜色（对于渐变），则返回第一个颜色
height mobject 的高度。
n_points_per_curve
sheen_factor
stroke_color
width mobject 的宽度。

fit_to_coordinate_system(coordinate_system)

缩放矢量场以适合坐标系。

当矢量场定义在与用于显示矢量场的坐标系不同的坐标系中时，此方法非常有用。

该方法只能使用一次，因为它会变换每个向量的原点。

参数

axis_system ( CoordinateSystem ) – 用于拟合向量场的坐标系。

get_colored_background_image(sampling_rate=5)

生成显示矢量场的图像。

每个位置的颜色是通过一系列步骤传递定位来计算的：计算该位置的向量场函数，使用 self.color_scheme 将该向量映射到单个值，最后使用颜色渐变从该值生成颜色。

参数

Sample_rate ( int ) – 像素包含在图像中的步长。较低的值可提供更准确的结果，但可能需要很长时间才能计算。

返回

矢量场图像。

返回类型

Image.Imgae

get_nudge_updater(speed=1, pointwise=False)

获取更新函数以Mobject沿矢量场移动 a。

当与 一起使用时add_updater()，mobject 将沿着矢量场移动，其速度由矢量场的大小决定。

参数

  • speed ( float ) – 当 speed=1 时，物体每秒移动的距离等于沿其路径的矢量场的大小。速度值缩放此类对象的速度。
  • pointwise ( bool ) – 是否沿着向量场移动对象。nudge()详情请参阅。

返回

更新功能。

返回类型

Callable[[ Mobject , float], Mobject ]

get_vectorized_rgba_gradient_function(start, end, colors)

生成 rgbas 的梯度作为 numpy 数组

参数

返回类型

函数将梯度生成为代表 rgba 值的 numpy 数组

nudge(mob, dt=1, substeps=1, pointwise=False)

Mobject沿着矢量场微移 a 。

参数

  • mob ( Mobject ) – 沿着矢量场移动的 mobject
  • dt ( float ) – 对象沿矢量场移动量的标量。实际距离基于矢量场的大小。
  • substeps ( int ) – 整个微移分为的步数。值越高，近似值越准确。
  • pointwise ( bool ) – 是否沿着向量场移动对象。如果为 False，矢量场在给定 的中心生效 Mobject。如果为 True，矢量场会影响 的各个点的点Mobject，可能会使其变形。

返回

这个向量场。

返回类型

VectorField

例子

示例：轻推

Python
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
from manim import *

class Nudging(Scene):
    def construct(self):
        func = lambda pos: np.sin(pos[1] / 2) * RIGHT + np.cos(pos[0] / 2) * UP
        vector_field = ArrowVectorField(
            func, x_range=[-7, 7, 1], y_range=[-4, 4, 1], length_func=lambda x: x / 2
        )
        self.add(vector_field)
        circle = Circle(radius=2).shift(LEFT)
        self.add(circle.copy().set_color(GRAY))
        dot = Dot().move_to(circle)

        vector_field.nudge(circle, -2, 60, True)
        vector_field.nudge(dot, -2, 60)

        circle.add_updater(vector_field.get_nudge_updater(pointwise=True))
        dot.add_updater(vector_field.get_nudge_updater())
        self.add(circle, dot)
        self.wait(6)

nudge_submobjects(dt=1, substeps=1, pointwise=False)

沿矢量场对所有子对象应用微移。

参数

  • dt ( float ) – 对象沿矢量场移动量的标量。实际距离基于矢量场的大小。
  • substeps ( int ) – 整个微移分为的步数。值越高，近似值越准确。
  • pointwise ( bool ) – 是否沿着向量场移动对象。nudge()详情请参阅。

返回

这个向量场。

返回类型

VectorField

static scale_func(func, scalar)

缩放矢量场函数。

参数

  • func ( Callable [ [ ndarray ] , ndarray ] ) – 定义向量场的函数。
  • scalar ( float ) – 应用于向量场的标量。

返回类型

Callable[[ ndarray ], ndarray ]

例子

示例：ScaleVectorFieldFunction

Python
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
from manim import *

class ScaleVectorFieldFunction(Scene):
    def construct(self):
        func = lambda pos: np.sin(pos[1]) * RIGHT + np.cos(pos[0]) * UP
        vector_field = ArrowVectorField(func)
        self.add(vector_field)
        self.wait()

        func = VectorField.scale_func(func, 0.5)
        self.play(vector_field.animate.become(ArrowVectorField(func)))
        self.wait()

返回

缩放后的向量场函数。

返回类型

Callable[[np.ndarray]，np.ndarray]

参数

  • func (Callable__[ [ ndarray ] , ndarray ] ) –
  • scalar（float）–

static shift_func(func, shift_vector)

平移向量场函数。

参数

  • func ( Callable [ [ ndarray ] , ndarray ] ) – 定义向量场的函数。
  • shift_vector ( ndarray ) – 应用于向量场的移位。

返回

平移向量场函数。

返回类型

Callable[[np.ndarray]，np.ndarray]

start_submobject_movement(speed=1, pointwise=False)

开始沿着矢量场连续移动所有子对象。

多次调用此方法将导致删除此方法创建的先前更新程序。

参数

  • speed ( float ) – 移动子对象的速度。get_nudge_updater()详情请参阅。
  • pointwise ( bool ) – 是否沿着向量场移动对象。nudge()详情请参阅。

返回

这个向量场。

返回类型

VectorField

stop_submobject_movement()

停止使用 开始的连续运动start_submobject_movement()。

返回

这个向量场。

返回类型

VectorField