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标题: manim边学边做--弧形多边形 [打印本页]
作者: 立山    时间: 2024-9-15 15:34
标题: manim边学边做--弧形多边形
弧形多边形是一种联合了圆弧和多边形的图形，这类几何图形在设计中应用非常广泛。
好比在家居设计中，看看家里的沙发，餐桌和座椅等，它们的边角，靠背等地方都是弧形的设计，这种设计有用柔化了室内空间，使整体氛围更加和谐自然。
尚有景观和建筑设计中，弧形多边形常被用于门路规划、花坛布局等，
特别是儿童游乐的区域，通过自由的弧线设计，不仅符合儿童活泼好动的天性，还能激发他们的想象力和创造力。
在艺术设计领域，弧形多边形用的就更多了，在图形、标记、海报等的创作中，弧形多边形独特的形状和视觉效果能够吸引观众的注意力，传达出设计者的意图和情感。
manim中提供了2个模块来构造弧形多边形：

这两个模块的主要区别在于构造弧形多边形的过程不同，一个是通过极点，一个是通过圆弧，
最终构造出的弧形多边形并没有什么不同。
1. 主要参数

ArcPolygon的主要参数有：
参数名称范例说明verticesPoint3D多边形的极点列表anglefloat统一设置所有弧的弧度radiusfloat统一设置所有弧的半径arc_configlist[dict]分别设置每个弧的弧度极点vertices确定之后，angle和radius设置每两个极点之间弧的弯曲程度。
angle和radius参数只能使用一个，同时使用的话，angle参数无效。
angle和radius是统一设置多边形所有弧的弧度，arc_config可以设置每个弧拥有不同的弧度。
ArcPolygonFromArcs的参数比较简单。
参数名称范例说明arcsArc弧形的集合注意，如果参数传入的弧形列表arcs不能构成一个闭合的多边形，
那么，manim会主动把arcs中最后一个弧形的终点与第一个弧形的起点用直线毗连起来，形成闭合的多边形。
这两个模块（ArcPolygon和ArcPolygonFromArcs）构造的弧形多边形没有区别，在制作动画时根据实际情况选用不同的模块。
如果有极点信息，那么用ArcPolygon来构造多边形，如果有各个圆弧的信息，那么用ArcPolygonFromArcs来构造多边形。
2. 使用示例

2.1. 统一设置弧度

使用angle可以统一设置弧形多边形中每条边的弧度，弧度设置的越大，边的弯曲度越大。
  1. vertices = [UR, UL, DL, DR]
  3. ArcPolygon(*vertices, angle=0)
  4. ArcPolygon(*vertices, angle=60 * DEGREES)
  5. ArcPolygon(*vertices, angle=120 * DEGREES)
复制代码

2.2. 统一设置半径

使用radius也可以设置弧形多边形中每条边的弯曲度，radius是指构成弧形的两个极点所在圆的半径。
所以radius越大，边的弯曲度越小。
  1. vertices = [UR, UL, DL, DR]
  3. ArcPolygon(*vertices, radius=10)
  4. ArcPolygon(*vertices, radius=1)
  5. ArcPolygon(*vertices, radius=2)
复制代码

2.3. 分别设置每个弧

参数angle和radius是用来统一设置所有边的弯曲度的，
如果我们想给弧形多边形的每条边设置不同的弧度，就要使用arc_config参数。
  1. vertices = [UR, UL, DL, DR]
  3. arc_config = [
  4.     {"angle": 30 * DEGREES},
  5.     {"angle": 90 * DEGREES},
  6.     {"radius": 2},
  7.     {"radius": 5},
  8. ]
  10. ArcPolygon(*vertices, arc_config)
复制代码

通过arc_config不仅可以设置每个弧的弯曲度，也可以设置它们线的粗细，颜色等等属性。
2.4. 通过圆弧构造多边形

ArcPolygonFromArcs是通过一系列圆弧来构造多边形的，所以不需要angle和radius这些参数了。
因为构造每个圆弧时已经设置好圆弧的弯曲度和相干属性了。
  1. arc1 = ArcBetweenPoints(
  2.     angle=PI / 6, # 30度
  3.     color=BLUE,
  4. )
  5. arc2 = ArcBetweenPoints(
  6.     angle=PI / 3, # 60度
  7.     color=GREEN,
  8. )
  9. arc3 = ArcBetweenPoints(
  10.     angle=PI / 2, # 90度
  11.     color=YELLOW,
  12. )
  13. arc4 = ArcBetweenPoints(
  14.     angle=2 * PI / 3, # 120度
  15.     color=RED,
  16. )
  18. ArcPolygonFromArcs(arc1, arc2, arc3, arc4)
复制代码

2.5. 缺失圆弧时的多边形

上面的示例中，使用ArcPolygonFromArcs构造多变形时，传入的4个圆弧合起来正好是闭合的。
如果传入的圆弧不是闭合的会怎么样呢？
ArcPolygonFromArcs会主动将不闭合部门用直线相连，
也就是前一个圆弧的终点和下一个圆弧的起点用直线相连，最终构成一个闭合的多边形。
  1. arc1 = ArcBetweenPoints(
  2.     angle=PI / 6, # 30度
  3.     color=BLUE,
  4. )
  5. arc3 = ArcBetweenPoints(
  6.     angle=PI / 2, # 90度
  7.     color=YELLOW,
  8. )
  10. ArcPolygonFromArcs(arc1, arc3)
复制代码

缺失的部门就是上面白色直线毗连的部门。
3. 附件

文中完整的代码放在网盘中了（arc_polygon.py），
下载地点: 完整代码 (访问密码: 6872)

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