Matplotlib 3D散射动画

Question

我正在绘制星团中的位置,我的数据位于具有x,y,z位置的数据帧以及时间索引中.

我能够制作一个三维散点图,并试图产生一个旋转图 - 我有点成功,但在动画API中苦苦挣扎.

如果我的"update_graph"函数只返回一个新的ax.scatter(),那么旧的一个会保留绘制,除非我重建整个图形.这似乎效率低下.同样,我必须设置我的间隔相当高或我的动画"跳过"每隔一帧,所以它说我的表现相当糟糕.最后我被迫使用"blit = False",因为我无法获得3d散点图的迭代器.显然"graph.set_data()"不起作用,我可以使用"graph.set_3d_properties"但只允许我使用新的z坐标.

所以我拼凑了一个cluuge--(我使用的数据是 https://www.kaggle.com/mariopasquato/star-cluster-simulations 滚动到底部)

另外我只绘制100个点(data = data [data.id <100])

我的(工作)代码如下:

def update_graph(num):
     ax = p3.Axes3D(fig)
     ax.set_xlim3d([-5.0, 5.0])
     ax.set_xlabel('X')
     ax.set_ylim3d([-5.0, 5.0])
     ax.set_ylabel('Y')
     ax.set_zlim3d([-5.0, 5.0])
     ax.set_zlabel('Z')
     title='3D Test, Time='+str(num*100)
     ax.set_title(title)
     sample=data0[data0['time']==num*100]
     x=sample.x
     y=sample.y
     z=sample.z
     graph=ax.scatter(x,y,z)
     return(graph)

fig = plt.figure()
ax = p3.Axes3D(fig)

# Setting the axes properties
ax.set_xlim3d([-5.0, 5.0])
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylim3d([-5.0, 5.0])
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlim3d([-5.0, 5.0])
ax.set_zlabel('Z')
ax.set_title('3D Test')
data=data0[data0['time']==0]
x=data.x
y=data.y
z=data.z
graph=ax.scatter(x,y,z)

# Creating the Animation object
line_ani = animation.FuncAnimation(fig, update_graph, 19, 
                               interval=350, blit=False)
plt.show()

Answer 1

3D中的散点图是一个mpl_toolkits.mplot3d.art3d.Path3DCollection对象.这提供了一个_offsets3d托管元组的属性,(x,y,z)可用于更新散点的坐标.因此,不在动画的每次迭代中创建整个绘图可能是有益的,而是仅更新其点.

以下是如何执行此操作的工作示例.

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.animation
import pandas as pd


a = np.random.rand(2000, 3)*10
t = np.array([np.ones(100)*i for i in range(20)]).flatten()
df = pd.DataFrame({"time": t ,"x" : a[:,0], "y" : a[:,1], "z" : a[:,2]})

def update_graph(num):
    data=df[df['time']==num]
    graph._offsets3d = (data.x, data.y, data.z)
    title.set_text('3D Test, time={}'.format(num))


fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
title = ax.set_title('3D Test')

data=df[df['time']==0]
graph = ax.scatter(data.x, data.y, data.z)

ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, update_graph, 19, 
                               interval=40, blit=False)

plt.show()

该解决方案不允许blitting.但是,根据使用情况,可能根本不需要使用散点图; 使用法线plot可能同样可能,允许blitting - 如下例所示.

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.animation
import pandas as pd


a = np.random.rand(2000, 3)*10
t = np.array([np.ones(100)*i for i in range(20)]).flatten()
df = pd.DataFrame({"time": t ,"x" : a[:,0], "y" : a[:,1], "z" : a[:,2]})

def update_graph(num):
    data=df[df['time']==num]
    graph.set_data (data.x, data.y)
    graph.set_3d_properties(data.z)
    title.set_text('3D Test, time={}'.format(num))
    return title, graph, 


fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
title = ax.set_title('3D Test')

data=df[df['time']==0]
graph, = ax.plot(data.x, data.y, data.z, linestyle="", marker="o")

ani = matplotlib.animation.FuncAnimation(fig, update_graph, 19, 
                               interval=40, blit=True)

plt.show()