用Matplotlib画GIF动图

译-唐晓霆 Jason

原文链接

这篇短文介绍如何用Python里的matplotlib画出GIF动图。下面的代码我在一台安装了ImagMagick 的Ubuntu上运行过。 若想要用matplotlib的save方法渲染GIF动图的话，就必须安装ImageMagick。

下面给一个动画样本：

有几件事情需要注意:

1. 图里的散点部分是不变的；变的是直线
2. X轴的标题每一帧都在变化

下面上制作该图的代码：

import sys
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation

fig, ax = plt.subplots()
fig.set_tight_layout(True)

#  询问图标在屏幕上的尺寸和DPI（每英寸点数）。
#  注意当我们把图标储存成一个文件时，我们需要再另外提供一个DPI值
print('fig size: {0} DPI, size in inches {1}'.format(
    fig.get_dpi(), fig.get_size_inches()))

# 画出一个维持不变（不会被重画）的散点图和一开始的那条直线。
x = np.arange(0, 20, 0.1)
ax.scatter(x, x + np.random.normal(0, 3.0, len(x)))
line, = ax.plot(x, x - 5, 'r-', linewidth=2)

def update(i):
    label = 'timestep {0}'.format(i)
    print(label)
    # 更新直线和x轴（用一个新的x轴的标签）。
    # 用元组（Tuple）的形式返回在这一帧要被重新绘图的物体
    line.set_ydata(x - 5 + i)
    ax.set_xlabel(label)
    return line, ax

if __name__ == '__main__':
    # FuncAnimation 会在每一帧都调用“update” 函数。
    # 在这里设置一个10帧的动画，每帧之间间隔200毫秒
    anim = FuncAnimation(fig, update, frames=np.arange(0, 10), interval=200)
    if len(sys.argv) > 1 and sys.argv[1] == 'save':
        anim.save('line.gif', dpi=80, writer='imagemagick')
    else:
        # plt.show() 会一直循环播放动画
        plt.show()

如果你想要一个更精美的主题，安装 seaborn 库之后添加一行：

import seaborn

然后你就会得到这个图：

提一句关于尺寸的警告：虽然我在这里分享的GIF只有10帧，而且图像也很简单， 但是它们每一帧都占大约160K。就我理解而言，GIF动图不使用跨帧压缩， 所以这使得长一点的GIF占的空间异常大。减少帧数到最最小并且让每一帧的图像小一点（通过在matplotlib里调整图表尺寸或者DPI），就可以多多少少帮助缓解一下这个问题。