matplotlib アニメーション (Jupyter)

matplotlib を使って，複数の subplot を含む figure のアニメーションを生成する．

コード

#show animations inline (jupyter notebook)
%matplotlib nbagg

#import packages
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import ArtistAnimation
import numpy as np

fig, ((ax1, ax2) ,(ax3, ax4))= plt.subplots(2,2,figsize=(10,10))

fig.suptitle("animation test")
ax1.set_title('random1')
ax2.set_title('random2')
ax3.set_title('index')
ax4.set_title('text')
ax4.axis('off')

artists = []

x = np.arange(10)
for i in range(10):
    y = np.random.rand(10)
    im1 = ax1.plot(x, y, color='b')#artist list
    im2 = ax2.plot(y, x, color='b')#artist list
    im3 = [ax3.hlines(y=i,xmin = 0, xmax = 1, color='b')] #artist -> artist list using []
    im4 = [ax4.text(0,0,str(i)+"\ntext1\ntext2\n$y=ax+b$\n$\sum_{k=1}^n k$\n$\pi$\na\na\n")] #artist -> artist list using []
    artists.append(im1+im2+im3+im4) #sum of subplots images = fig image
    
anim = ArtistAnimation(fig, artists, interval=1000)

anim.save('anim.gif', writer='imagemagick', fps=4)
anim.save('anim.mp4', writer='ffmpeg', fps=4)

fig.show()

生成したアニメーション

説明

アニメーションの表示設定

%matplotlib nbagg

Jupyter notebook 上であれば，これを記述しておけば面倒な設定をしなくてもアニメーションをインライン表示できる．

プロットエリアの設定

fig, ((ax1, ax2) ,(ax3, ax4))= plt.subplots(2,2,figsize=(10,10))

図（fig）下に subglaph（ax1~4）を配置．

fig
┣━ ax1
┣━ ax2
┣━ ax3
┗━ ax4

以下でも同様．

fig = plt.figure(figsize=(10,10))
ax1 = fig.add_subplot(221)
ax2 = fig.add_subplot(222)
ax3 = fig.add_subplot(223)
ax4 = fig.add_subplot(224)

タイトルやラベルの設定

fig.suptitle("animation test")
ax1.set_title('random1')
ax2.set_title('random2')
ax3.set_title('index')
ax4.set_title('text')
ax4.axis('off')

値をプロットする前に，アニメーションで更新されないタイトルやラベルの設定をしておく．

アニメーションのコマのリストを作成

• イメージ1: artists = [コマ,コマ,...,コマ]
• イメージ2: artists = [[artist],[artist],...,[artist]]
• イメージ3: artists = [image,image,...,image]

artists = []

x = np.arange(10)
for i in range(10):
    y = np.random.rand(10)
    im1 = ax1.plot(x, y, color='b')#artist list
    im2 = ax2.plot(y, x, color='b')#artist list
    im3 = [ax3.hlines(y=i,xmin = 0, xmax = 1, color='b')] #artist -> artist list using []
    im4 = [plt.text(0,0,str(i)+"\ntext1\ntext2\n$y=ax+b$\n$\sum_{k=1}^n k$\n$\pi$\na\na\n")] #artist -> artist list using []
    artists.append(im1+im2+im3+im4) #sum of subplots images = fig image

• plot 時の戻り値が artist なのか， artist list なのかで，[] で囲む必要があったりなかったりするので注意．

  • [] が不要なものの例:
    • plot
  • [] が必要なものの例:
    • scatter
    • hlines
    • text

• 各 subgraph をプロットする際の image を すべて足すと，fig 全体の image（アニメーションの 1 コマ）になる．

アニメーションの生成

anim = ArtistAnimation(fig, artists, interval=1000)

アニメーションの保存

anim.save('anim.gif', writer='imagemagick', fps=4)
anim.save('anim.mp4', writer='ffmpeg', fps=4)

アニメーションを保存するためには，事前に下記をインストールしておく必要がある．

gif として保存するために必要:

brew install imagemagick

mp4 として保存するために必要:

brew install ffmpeg