如何使用带有 blit=True 的 FuncAnimation 为 Poly3DCollection 设置动画？

问题描述

我正在尝试为旋转立方体制作动画。为此，我使用 poly3DCollection 并使用 FuncAnimation 为其设置动画：

anim = animation.FuncAnimation(fig,visualize_rotation,fargs=[collection],init_func=partial(init_func,ax,collection),frames=360,interval=1000 / 30)

但它渲染每一帧的速度非常慢，所以我每秒只能得到几帧。为了修复它，我尝试添加参数 blit=True，希望它能提高渲染速度，但这样我就看不到立方体了。

这是我在窗口中看到的：

奇怪的是，在保存图形时，立方体是可见的。这是我得到的结果：

我确保 visualize_rotation 返回 [collection] 所需的艺术家列表 blit=True，如 this question 中所述，但立方体仍然不可见。

那么，在这种情况下如何使用 blit 标志，同时能够在动画期间看到立方体？

完整代码：

import math
from functools import partial

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib import animation
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import poly3DCollection

def visualize_rotation(frame,collection):
    angle = math.radians(2) * frame

    points = np.array([[-1,-1,-1],[1,1,[-1,1],1]])

    Z = np.zeros((8,3))
    for i in range(8):
        Z[i,:] = [
            math.cos(angle) * points[i,0] - math.sin(angle) * points[i,math.sin(angle) * points[i,0] + math.cos(angle) * points[i,points[i,2]
        ]
    Z = 10.0 * Z

    # list of sides' polygons of figure
    vertices = [[Z[0],Z[1],Z[2],Z[3]],[Z[4],Z[5],Z[6],Z[7]],[Z[0],Z[4]],[Z[2],Z[3],Z[7],Z[6]],[Z[1],Z[5]],Z[0]]]

    # plot sides
    collection.set_verts(vertices)
    print(frame)

    return [collection]

def init_func(ax,collection):
    ax.set_xlim(-15,15)
    ax.set_ylim(-15,15)
    ax.set_zlim(-15,15)

    ax.set_Box_aspect(np.ptp([ax.get_xlim(),ax.get_ylim(),ax.get_zlim()],axis=1))

    return [collection]

def animate_rotation():

    fig = plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111,projection='3d',proj_type='persp')

    collection = poly3DCollection([[np.zeros(3)]],facecolors='white',linewidths=1,edgecolors='r',alpha=0.8)
    ax.add_collection3d(collection)

    # noinspection PyUnusedLocal
    anim = animation.FuncAnimation(fig,interval=1000 / 30,blit=True)

    plt.show()

---

编辑：

我添加了每秒帧数的计算并绘制了它：

timestamps = []

def visualize_rotation(frame,collection):
    ...

    # plot sides
    collection.set_verts(vertices)
    global timestamps

    timestamps.append(time.time())
    print(round(1 / np.mean(np.diff(timestamps[-1000:])),1))

    return [collection]

def animate_rotation():
    ...

    plt.plot(np.diff(timestamps))
    plt.ylim([0,0.1])
    plt.show()

当窗口大小正常且绘图速度较慢（时间以秒为单位 vs 帧数）时会发生这种情况：

这是窗口很小时的图：

绘图的开头显示了窗口大小的调整。在第二种情况下，仅丢了 2 帧（大约 50 和 150），并且总体帧速率约为 30 fps。当窗口大小正常时，我正在寻找相同类型的行为。当我打开 blit 时，绘图看起来不错，但问题是立方体不可见。

解决方法

我为您找到了一个单线修复方法：在更新顶点后添加 do_3d_projection。

...
# plot sides
collection.set_verts(vertices)
collection.do_3d_projection(collection.axes.get_figure().canvas.get_renderer())
print(frame)

return [collection]

这可能是一个错误，当 blit=True 时，它​​没有在底层代码中被调用。

此外，另一个错误弹出；当动画在 blit=True 模式下重复时，最后一帧以某种方式被延续。要解决此问题，请在 init_func 中添加 ax.clear() 和 ax.add_collection3d()：

def init_func(ax,collection):
    ax.clear()
    ax.add_collection3d(collection)
    ax.set_xlim(-15,15)
    ax.set_ylim(-15,15)
    ...