manim边做边学--图形的创建与烧毁

上一篇介绍了文字相关的创建和烧毁动画，本篇介绍几个用于几何图形的创建和烧毁动画结果类。

• Create：用于在场景中生成一个完整的Mobject（可渲染对象）
  
• Uncreate：是Create的逆操作，用于将已经存在于场景中的Mobject从场景中移除
  
• DrawBorderThenFill：用于分两步展示一个图形对象
  
• ShowIncreasingSubsets：用于展示一个包含多个子对象的父对象中的子集逐步增长的过程
  
• ShowSubmobjectsOneByOne：专注于逐个表现一个复杂对象中的子对象
  
• SpiralIn：使对象以螺旋式的路径进入场景
  

1. 动画函数概要

上面的几个动画函数基本都是创建元素用的，用于烧毁元素的只有Uncreate函数。
1.1. Create

Create动画结果的焦点作用是将一个Mobject在场景中瞬间生成并表现出来。
它就像是一个开关，从不可见状态切换到可见状态，用于在场景中引入新的元素，如几何图形、文本对象等。
它的主要参数有：
参数名称类型说明mobjectVMobject要创建的动画对象lag_ratiofloat用于控制动画中对象出现的延迟比例introducerbool指定一个用于引入或引导动画对象的动画结果introducer参数不常用，它的详细用法和结果大概因版本而异。
1.2. Uncreate

与Create相反，Uncreate的主要作用是将场景中已经存在的Mobject从可见状态转换为不可见状态，实现对象的移除结果。
它的主要参数有：
参数名称类型说明mobjectVMobject要烧毁的动画对象1.3. DrawBorderThenFill

DrawBorderThenFill适用于绘制有填充结果的图形。
比如在展示一个复杂的多边形大概自界说形状时，先绘制表面可以让观众清楚地看到图形的边界，然后再填充图形中间的部分。
它的主要参数有：
参数名称类型说明mobjectVMobject要创建的动画对象run_timefloat动画的持续时间rate_funcfunc动画的速率函数draw_border_animation_configdict绘制边框的动画配置fill_animation_configdict填充内部的动画配置1.4. ShowIncreasingSubsets

ShowIncreasingSubsets可以按照一定的顺序（通常是根据对象在聚会合的顺序）逐个大概逐组地表现对象，具有很好的条理感和递进感，能够引导观众逐步明白整体对象是怎样由各个部分组成的。
它的主要参数有：
参数名称类型说明groupVMobject要创建的动画对象（一般由多个子对象组成）1.5. ShowSubmobjectsOneByOne

ShowSubmobjectsOneByOne类似于ShowIncreasingSubsets，但更侧重于逐个表现一个复杂对象中的子对象。
比如在展示一个分层的图形结构（如多层嵌套的几何图形）大概一个具有多个组成部分的动画脚色时，逐个表现子对象可以详细地展示其内部结构。
它的主要参数有：
参数名称类型说明groupVMobject要创建的动画对象（一般由多个子对象组成）1.6. SpiralIn

SpiralIn以其独特的螺旋式进入方式来吸引观众的留意力，使对象的出现更具动态感和空间感。
这种动画结果可以让场景看起来更加生动和富有创意。
它的主要参数有：
参数名称类型说明shapesVMobject要创建的动画对象scale_factorfloat控制对象沿螺旋路径进入场景时的缩放比例fade_in_fractionfloat控制对象在沿螺旋路径进入场景时的淡入结果2. 使用示例

下面还是通过示例来演示各种动画结果及其主要参数。
2.1. Create和Uncreate

这个示例通过设置速率函数演示元素的创建和烧毁方式，示例中有3种速率，分别为匀速，逐渐变慢（按照时间的平方根来渲染）和逐渐变快（按照时间的平方来渲染）。

1. s1 = Square(color=BLUE)
2. s2 = Square(color=GREEN)
3. s3 = Square(color=YELLOW)
5. VGroup(s1, s2, s3).scale(0.8).arrange(RIGHT, buff=0.5)
6. self.play(
7.     Create(s1, rate_func=lambda x: x),
8.     Create(s2, rate_func=lambda x: np.sqrt(x)),
9.     Create(s3, rate_func=lambda x: x**2),
10.     run_time=2,
11. )
12. self.wait()
13. self.play(
14.     Uncreate(s3, rate_func=lambda x: x),
15.     Uncreate(s2, rate_func=lambda x: np.sqrt(x)),
16.     Uncreate(s1, rate_func=lambda x: x**2),
17.     run_time=2,
18. )

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2.2. DrawBorderThenFill

DrawBorderThenFill动画的特点是先渲染边框，再填充内部，这个示例通过绘制一个简朴的儿童画，来演示其特点。

1. t = Triangle(fill_opacity=1, fill_color=BLUE_D)
2. s = Square(side_length=1.5, fill_opacity=1, fill_color=ORANGE)
3. r = Rectangle(height=1, width=0.5, fill_opacity=1, fill_color=PURPLE)
5. c1 = Circle()
6. c2 = Circle()
7. c3 = Circle()
9. self.play(DrawBorderThenFill(t), run_time=run_time)
10. self.play(DrawBorderThenFill(s), run_time=run_time)
11. self.play(DrawBorderThenFill(r), run_time=run_time)
12. self.play(
13.     DrawBorderThenFill(c1),
14.     DrawBorderThenFill(c2),
15.     DrawBorderThenFill(c3),
16.     run_time=run_time,
17. )

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2.3. ShowIncreasingSubsets和ShowSubmobjectsOneByOne

这个示例演示ShowIncreasingSubsets和ShowSubmobjectsOneByOne的区别，
ShowIncreasingSubsets是逐步渲染一个个子对象，已经渲染的子对象会保留下来；
而ShowSubmobjectsOneByOne虽然也是逐步渲染一个个子对象，但是渲染下一个子对象时，会清理上一个子对象。
以是，使用ShowSubmobjectsOneByOne时，始终只有一个子对象被表现出来。

1. # 创建一个由多个小正方形组成的大正方形
2. squares = VGroup()
3. colors = [BLUE, GREEN, YELLOW]
4. for x in range(3):
5.     for y in range(3):
6.         square = Square(
7.             side_length=0.5,
8.             stroke_width=1,
9.             stroke_color=RED,
10.             fill_opacity=0.5,
11.             fill_color=colors[y],
12.         ).shift(x * 0.5 * RIGHT + y * 0.5 * UP)
13.         squares.add(square)
15. vg = VGroup(squares, squares.copy())
16. vg.arrange(RIGHT, buff=1)
18. # 使用ShowIncreasingSubsets动画展示
19. # 使用ShowSubmobjectsOneByOne动画展示
20. self.play(
21.     ShowIncreasingSubsets(vg[0]),
22.     ShowSubmobjectsOneByOne(vg[1]),
23.     run_time=3,
24. )

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2.4. SpiralIn

这个示例演示了SpiralIn函数通过旋转方式创建元素的方式，第一次的2个图形以默认的参数旋转进场；
第二次的3个图形则以更小的旋转半径（通过scale_factor参数）旋转进场。

1. c = Circle(color=GREEN_C, fill_opacity=1).shift(LEFT)
2. s = Square(color=BLUE_D, fill_opacity=1).shift(UP)
3. shapes = VGroup(c, s)
4. self.play(SpiralIn(shapes))
5. self.wait()
6. self.remove(shapes)
8. t = Triangle(color=RED_D, fill_opacity=1)
9. shapes = VGroup(c, s, t)
10. self.play(SpiralIn(shapes, scale_factor=0.5))

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3. 附件

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