matplotで粒径を指定してアニメーションをつくる #Python

粒子配置が連番ファイルで与えられているとして、matplotでそれをアニメーションにしたい。
粒子の大きさを気にすることなく、ただプロットするだけならplot関数(色をつけたいならscatter関数)を使えば良い。
plotを使う場合→matplotlibで連番ファイルからgifアニメを作る
アニメーションの基本的なことはこの記事が参考になる。

座標を単位として粒径を設定するためにEllipseCollection関数を使う。
(円専用のCircleCollection関数も存在するが、そちらは粒径の設定方法が面倒なので今回は使わない)

import matplotlib
from matplotlib.animation import FuncAnimation
from matplotlib.collections import EllipseCollection
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

%matplotlib inline
%config InlineBackend.figure_format = 'retina'
L = 10.0
filenum = 20  # number of files
fig = plt.figure(figsize=(12, 12))
ax = fig.add_subplot(1, 1, 1)
ax.set_aspect("equal")
#  ax = fig.add_subplot("14{}".format(j))
x, y, a = np.loadtxt("file_path_10.dat", comments='#', unpack=True)
title = plt.title("t")
plt.xlim(0, L)
plt.ylim(0, L)
p = EllipseCollection(a, a, a, units="xy", cmap=matplotlib.cm.jet,transOffset=ax.transData, alpha=1.0, fc='g', ec="k", lw=0.5,offsets=np.column_stack([x, y]),animation=True)
ax.add_collection(p)
plt.xlabel(r"$x$", color='k', size=35)
plt.ylabel(r"$y$", color='k', size=35)
def init():
    pass
def update_anim(j):
    x, y, a = np.loadtxt("file_path_{:n}.dat".format( j), comments='#', unpack=True)
    p.set_offsets(np.column_stack([x, y]))
    p.set_array(x)  # colors of each particles.
    title.set_text("t={:.1f}".format( j*5))
    return [p]
ani = FuncAnimation(fig, update_anim, init_func=init(),interval=150, blit=True, frames=filenum)
ani.save("anime.mp4",writer="ffmpeg")
plt.show()

各関数の説明

Funkanimationについて

こちらの記事が詳しい→matplotlibのanimation.FuncAnimationを用いて柔軟にアニメーション作成

builtのオプションはupdate_anim関数の返値があるかどうかを決めている。Trueの方が早いらしい。

EllipseCollectionについて

matplotの公式ドキュメント
多くの楕円を描くための関数。
第1-3引数：それぞれの粒子の長軸の長さ、短軸の長さ、なす角を表す。ここでは円を描くため、長軸、短軸の長さは共に1、なす角は適当な配列にしてある。楕円を描く場合、なす角の単位は度でラジアンでないため注意すること
units="xy"：粒径の単位。ここではxy座標
transOffset=ax.transData：座標の単位？ここではxy座標
cmap=matplotlib.cm.jet, fc='g', ec="k", lw=0.5：cmap,粒子の色、縁の色、縁の線幅
offsets=np.column_stack([x, y])：各粒子の座標。[[x1,y1][x2,y2]…]という形式で入れる。
animated=True プロットされ託するオプション。built=Trueと組み合わせることでプログラムが早くなる

update_animの中身

set_offsets:粒子の座標を入れる。形式はoffsetsのときと一緒
set_array:粒子の色を決めるパラメータ。上下限はset_climで設定可能