matplotlib 动画：在没有第三方模块的情况下写入 png 文件

Question

matplotlib 中的动画模块通常需要 FFmpeg、mencoder 或 imagemagik 等第三方模块才能将动画保存到文件中（例如：https://stackoverflow.com/a/25143651/5082048）。

即使是 matplotlib 中的 MovieWriter 类，似乎也是以一种将包含第三方模块的方式构建的（启动和关闭进程，通过管道进行通信）：http://matplotlib.org/api/animation_api.html#matplotlib.animation.MovieWriter。

我正在寻找一种方法，如何将matplotlib.animation.FuncAnimation 对象框架保存到 png - 直接在 python 中。之后，我想使用这种方法在 iPython 笔记本中将 .png 文件显示为动画：https://github.com/PBrockmann/ipython_animation_javascript_tool/

因此我的问题是：

• 如何在不使用第三方模块的情况下将matplotlib.animation.FuncAnimation 对象直接保存到.png 文件？
• 是否为此用例实现了编写器类？
• 如何从 FuncAnimation 对象中逐帧获取图形对象（以便我自己保存）？

编辑：matplotlib.animation.FuncAnimation 对象已给出，任务是使用纯 Python 保存它的帧。不幸的是，我无法按照 ImportanceOfBeingErnest 的建议更改底层动画功能。

Answer 1

虽然这看起来有点复杂，但保存动画的帧可以在动画本身内轻松完成。

import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation
import numpy as np

def animate(i):
    line.set_ydata(np.sin(2*np.pi*i / 50)*np.sin(x))
    #fig.canvas.draw() not needed see comment by @tacaswell
    plt.savefig(str(i)+".png")
    return line,

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.set_xlim(0, 2*np.pi)
ax.set_ylim(-1,1)
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 200)
line, = ax.plot(x, np.zeros_like(x))
plt.draw()

ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=5, repeat=False)
plt.show()

注意repeat = False 参数，它会阻止动画连续运行并重复将相同的文件写入磁盘。

请注意，如果您愿意放宽“无外部包”的限制，您可以使用 imagemagick 来保存 pngs

ani.save("anim.png", writer="imagemagick")

这将保存文件 anim-1.png、anim-2.png 等。

最后注意当然有easier methods to show an animation in a jupyter notebook。

Answer 2

您想查看FileMovieWriter 子类（请参阅http://matplotlib.org/2.0.0rc2/api/animation_api.html#writer-classes）您可能想要子类FileMoveWriter，类似

import matplotlib.animation as ma


class BunchOFiles(ma.FileMovieWriter):
    def setup(self, fig, dpi, frame_prefix):
        super().setup(fig, dpi, frame_prefix, clear_temp=False)

    def _run(self):
        # Uses subprocess to call the program for assembling frames into a
        # movie file.  *args* returns the sequence of command line arguments
        # from a few configuration options.
        pass

    def grab_frame(self, **savefig_kwargs):
        '''
        Grab the image information from the figure and save as a movie frame.
        All keyword arguments in savefig_kwargs are passed on to the 'savefig'
        command that saves the figure.
        '''

        # Tell the figure to save its data to the sink, using the
        # frame format and dpi.
        with self._frame_sink() as myframesink:
            self.fig.savefig(myframesink, format=self.frame_format,
                             dpi=self.dpi, **savefig_kwargs)

    def cleanup(self):
        # explictily skip a step in the mro
        ma.MovieWriter.cleanup(self)

（这未经测试，最好只实现一个实现saving、grab_frame、finished 和setup 的类）

Answer 3

如果不进行修改，我无法获得 tacaswell 的工作答案。所以，这是我的看法。

from matplotlib.animation import FileMovieWriter


class BunchOFiles(FileMovieWriter):
    supported_formats = ['png', 'jpeg', 'bmp', 'svg', 'pdf']

    def __init__(self, *args, extra_args=None, **kwargs):
        # extra_args aren't used but we need to stop None from being passed
        super().__init__(*args, extra_args=(), **kwargs)

    def setup(self, fig, dpi, frame_prefix):
        super().setup(fig, dpi, frame_prefix, clear_temp=False)
        self.fname_format_str = '%s%%d.%s'
        self.temp_prefix, self.frame_format = self.outfile.split('.')

    def grab_frame(self, **savefig_kwargs):
        '''
        Grab the image information from the figure and save as a movie frame.
        All keyword arguments in savefig_kwargs are passed on to the 'savefig'
        command that saves the figure.
        '''

        # Tell the figure to save its data to the sink, using the
        # frame format and dpi.
        with self._frame_sink() as myframesink:
            self.fig.savefig(myframesink, format=self.frame_format,
                             dpi=self.dpi, **savefig_kwargs)

    def finish(self):
        self._frame_sink().close()

我们可以保存一组文件：

anim.save('filename.format', writer=BunchOFiles())

它会以'filename{number}.format'的形式保存文件。