iPython 笔记本中的动画

Question

我正在尝试将动画放在 iPython 笔记本中，但没有找到解决方案。我看到一篇讨论使用交互式小部件的帖子，但是我遇到了几个问题：首先，我看到的每个小部件示例都使用滑块或其他输入，而我只希望动画在单元格时自动运行正在运行。其次，Jupyter 网站上的所有文档似乎都过时了——每当我下载并运行他们的笔记本时，我都会收到这些关于某些模块被弃用的消息，然后在文件中某些东西无法运行，大概是因为他们正在尝试导入和访问不再存在的文件。

我看过一些关于该主题的其他页面，但它们通常需要下载二进制文件或其他模块，但我部分使用它来教一些学生数学，我让他们下载 Anaconda——我希望不要让他们同时下载和安装更复杂的东西，同时花时间不谈论数学，从而进一步混淆问题。

简而言之，有没有一种方法可以让我在 iPython 笔记本中创建动画，只需要使用简单的导入命令，这些命令将开箱即用，可以说来自 Anaconda 的软件？

[编辑：我还应该注意，我使用 Tkinter 制作动画，我敢肯定，我可以在 matplotlib 中制作动画。因此，如果有一种方法可以让您制作的动画与在 iPython 笔记本中呈现的动画一起呈现，那对我来说肯定是一个可行的解决方案。]

[进一步编辑：我想我也可以说出我现在希望制作动画的内容，尽管如果我决定制作动画，我真的很想灵活处理我可以制作动画的范围。现在，我正在尝试制作一个数字时钟，以 Sumerian base-60 数字显示每个数字，以说明不同的计数和基本系统。所以它最初应该显示 |然后一秒钟后||以此类推，直到 10 被表示为

[未来人类注意事项：如果您正在实施一些动画并愿意公开托管它，请在 cmets 中留下指向它的链接！我很好奇现在人们是如何制作动画的，也有点好奇他们在制作什么动画。]

Answer 1

You may find this tutorial interesting.

如果你能把你需要的东西变成一个 matplotlib 动画，而且我从你的描述中相当确定这是可能的，那么你就可以使用

from matplotlib import rc, animation
rc('animation', html='html5')

并使用

显示您的动画

anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,
                               frames=N, interval=20, blit=True)
anim

可能会派上用场！

Answer 2

我遇到了类似的问题，这个问题帮助我入门。我整理了一个说明使用 FuncAnimation 的笔记本，并很好地解释了为什么笔记本会以它的方式执行某些操作。它还具有指向 FFmpeg 说明的链接。它还包含指向我在开发和理解动画时使用的示例的链接。您可以在以下位置查看我的贡献： Animation Illustration

对于您的问题，您可能会发现交互式滑块是一种更好的工具。我还创建了一个在 Jupyter 中演示交互式小部件的笔记本。可用here；但是，交互部分在那里不起作用。

两者都可以通过GitHub Repostory 获得

Answer 3

Jupyter 小部件是显示动画的好方法。下面的代码显示了一个动画 gif .....

from ipywidgets import Image
from IPython import display
animatedGif = "animatedGifs/01-progress.gif" #path relative to your notebook
file = open(animatedGif , "rb")
image = file.read()
progress= Image(
    value=image,
    format='gif',
    width=100,
    height=100)
display.display(progress)

您可以使用以下方法关闭此动画：

progress.close()

注意我从http://www.downgraf.com/inspiration/25-beautiful-loading-bar-design-examples-gif-animated/ 中找到了一些不错的动画 gif。

Answer 4

在 Jupyter/IPython 中使用 matplotlib 动画绘图的一些选项：

• 在循环中使用display 使用IPython.display.display(fig) 在输出中显示一个数字。使用循环，您可能希望在显示新图形之前清除输出。请注意，这种技术通常不会给出那么平滑的结果。因此，我建议使用以下任何一种。

  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  from IPython.display import display, clear_output
  
  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)
  
  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])
  
  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])
  
  for i in range(len(x)):
      animate(i)
      clear_output(wait=True)
      display(fig)
      
  plt.show()

• %matplotlib notebook 使用 IPython 魔术%matplotlib notebook 将后端设置为笔记本后端。这将使图形保持活动状态，而不是显示静态 png 文件，因此还可以显示动画。
  完整示例：

  %matplotlib notebook
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  
  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)
  
  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])
  
  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])
  
  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  
  plt.show()

• %matplotlib tk 使用 IPython 魔术%matplotlib tk 将后端设置为 tk 后端。这将在一个新的绘图窗口中打开图形，该窗口是交互式的，因此也可以显示动画。
  完整示例：

  %matplotlib tk
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  
  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)
  
  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])
  
  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])
  
  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  
  plt.show()

• 将动画转换为 mp4 视频（@Perfi 已经提到的选项）：

  from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_html5_video())
  

  或在笔记本的开头使用plt.rcParams["animation.html"] = "html5"。 这将需要 ffmpeg 视频编解码器可用于转换为 HTML5 视频。然后内嵌显示视频。因此，这与%matplotlib inline 后端兼容。完整示例：

  %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  plt.rcParams["animation.html"] = "html5"
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  
  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)
  
  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])
  
  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])
  
  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  ani

  %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  
  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)
  
  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])
  
  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])
  
  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  
  from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_html5_video())

• 将动画转换为 JavaScript：

  from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_jshtml())
  

  或在笔记本的开头使用plt.rcParams["animation.html"] = "jshtml"。 这会将动画显示为带有 JavaScript 的 HTML。这与大多数新浏览器以及%matplotlib inline 后端高度兼容。它在 matplotlib 2.1 或更高版本中可用。
  完整示例：

  %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  plt.rcParams["animation.html"] = "jshtml"
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  
  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)
  
  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])
  
  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])
  
  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  ani

  %matplotlib inline
  import matplotlib.pyplot as plt
  import matplotlib.animation
  import numpy as np
  
  t = np.linspace(0,2*np.pi)
  x = np.sin(t)
  
  fig, ax = plt.subplots()
  l, = ax.plot([0,2*np.pi],[-1,1])
  
  animate = lambda i: l.set_data(t[:i], x[:i])
  
  ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=len(t))
  
  from IPython.display import HTML
  HTML(ani.to_jshtml())