manim边学边做--圆弧形
cnblogs 2024-08-20 10:39:00 阅读 88
圆弧形可以算是一种特殊的圆形，它是圆形的一部分。
<code>manim中，单独为圆弧形状封装了几个模块：
Arc：通用的圆弧，根据半径和角度来绘制圆弧ArcBetweenPoints：根据两个点和角度来绘制圆弧AnnularSector：环形圆弧，相当于是圆环的一部分Sector：扇形，始终是1/4个圆环。
其中，ArcBetweenPoints和AnnularSector继承自Arc，Sector继承自AnnularSector。
圆弧系列的模块位于<code>manim中的Mobject之下。
1. 主要参数
模块Arc的主要参数有：
| 参数名称 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| radius | float | 圆弧的半径 |
| start_angle | float | 圆弧开始的弧度 |
| angle | float | 圆弧的弧度 |
| num_components | int | 组成弧的片段，这个值越大，弧越圆滑 |
| arc_center | Point3D | 圆弧对应的圆心位置 |
圆弧的起点和终点是由start_angle和angle控制的，
start_angle参数控制圆弧的起点，默认值是0（圆心右边为0度）；
angle参数是圆弧的弧度，start_angle + angle的值就是圆弧的终点，
angle是逆时针计算的。
模块<code>ArcBetweenPoints的主要参数有：
| 参数名称 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| start | Point3D | 圆弧的起点 |
| end | Point3D | 圆弧的终点 |
| angle | float | 圆弧的弧度 |
| raduis | float | 圆弧的半径 |
这个模块是根据两个点（start和end）来绘制圆弧，
angle和raduis参数只能设置一个，用来控制圆弧的弧长。
start和end固定时，angle越大，弧长越长；raduis越大，弧长越短。
模块AnnularSector的主要参数有：
| 参数名称 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| inner_radius | float | 环状弧形的内半径 |
| outer_radius | float | 环状弧形的外半径 |
| start_angle | float | 环状弧形开始的弧度 |
| angle | float | 环状弧形的弧度 |
inner_radius和outer_radius的差形成了一个环形；
start_angle和angle的含义与模块Arc中的同名参数一样。
模块Sector的主要参数：
| 参数名称 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| inner_radius | float | 环状弧形的内半径 |
| outer_radius | float | 环状弧形的外半径 |
Sector模块只有inner_radius和outer_radius两个参数，因为它默认为1/4个圆环。
2. 主要方法
这几个模块的作用主要是展示图形，所以方法不多，常用的有两个：
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| get_arc_center | 获取弧形当前的圆心坐标 |
| move_arc_center_to | 设置弧形新的圆心坐标 |
3. 使用示例
下面分别针对4种圆弧形的模块的参数，演示一些示例。
3.1. 通用圆弧
通用的的圆弧Arc是最常用的，start_angle和angle设置圆弧的起点和弧度，
arc_center设置圆弧的位置，radius控制圆弧的大小。
Arc(
arc_center=LEFT * 2,
angle=PI,
)
Arc(
radius=1.5,
arc_center=RIGHT,
angle=PI,
)
Arc(
start_angle=PI / 2,
angle=PI / 2,
arc_center=LEFT * 2 + DOWN * 2,
)
Arc(
start_angle=PI,
angle=PI * 3 / 2,
arc_center=RIGHT + DOWN * 1.5,
)
3.2. 根据两点生成圆弧
从固定的两点生成圆弧<code>ArcBetweenPoints也是在制作动画时常用的方式，
参数start和end设置圆弧的起点和终点；
angle和radius设置圆弧的弯曲程度，这两个参数只能使用一个，同时设置时只有radius生
ArcBetweenPoints(
start.get_center(),
end.get_center(),
radius=0.8,
)
ArcBetweenPoints(
start.get_center(),
end.get_center(),
radius=1.6,
)
ArcBetweenPoints(
start.get_center(),
end.get_center(),
angle=PI / 2,
)
ArcBetweenPoints(
start.get_center(),
end.get_center(),
angle=PI,
)
前两个示例用radius控制圆弧的度数，后两个示例用angle控制圆弧的度数。
3.3. 环形的圆弧
环形的圆弧<code>AnnularSector可以理解成增加了厚度的圆弧。
它可以使用Arc的参数，不同之处在于它的半径有两个，一个是inner_radius，一个是outer_radius。
这两个半径之差就是环形的厚度。
AnnularSector(
inner_radius=0.5,
outer_radius=1.5,
angle=PI,
)
AnnularSector(
inner_radius=0.5,
outer_radius=0.8,
angle=PI,
)
AnnularSector(
start_angle=PI / 2,
angle=PI / 2,
inner_radius=0.5,
outer_radius=1.5,
)
AnnularSector(
start_angle=PI,
angle=PI * 3 / 2,
inner_radius=0.5,
outer_radius=0.8,
)
3.4. 扇形
扇形<code>Sector是一种简化的AnnularSector，它固定为1/4个圆环。
Sector(
inner_radius=0.5,
outer_radius=1.5,
)
Sector(
inner_radius=0.5,
outer_radius=0.8,
)
Sector(
inner_radius=1,
outer_radius=1.5,
)
Sector(
inner_radius=0.3,
outer_radius=1.8,
)
4. 附件
文中完整的代码放在网盘中了（<code>arc.py），
下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)
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