[Python/시각화] Manim을 활용한 애니메이션 시각화(2)

오늘은 Manim을 활용한 시각화 애니메이션 예제를 몇 가지 알아보도록 하겠습니다.

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Manim 설치는 아래의 포스팅을 확인해 주세요 :)

https://wonhwa.tistory.com/36?category=1001573

[python/시각화] Manim을 활용한 애니메이션 시각화(1) - 설치

 

예제1: 모양이 바뀌는 도형 만들기

첫 번째 예제는 도형을 하나 생성하여(2차원) 그 도형의 모양을 바꾸는 예제입니다.

저번 설치때 만든 manim 폴더에 start.py라는 파이썬 파일을 만들어 준 후, 아래와 같이 코드를 적어줍니다.

from manimlib import *

class SquareToCircle(Scene):
    def construct(self):
        #원 만들기
        circle = Circle()
        circle.set_fill(GREEN,opacity=1.0) #색은 바꿀 수 있음 #opacity는 투명도
        square = Square()
        self.play(ShowCreation(square))
        self.wait()
        #도형모양 변경부분(네모를 동그라미로)
        self.play(ReplacementTransform(square,circle))
        self.wait()
        # 원늘리기
        self.play(circle.animate.stretch(4, 0))
        #원 회전하기
        self.play(Rotate(circle, 90 * DEGREES))
        #도형 이동
        self.play(circle.animate.shift(2 * RIGHT).scale(0.25))
        #도형 굴곡
        circle.insert_n_curves(10)
        self.play(circle.animate.apply_complex_function(lambda z: z**2))
        #텍스트 입력하기
        text = Text("""
            Hello World! ^0^
        """)
        self.play(Write(text))
        always(circle.move_to, self.mouse_point)

        #애니메이션 종료 후 창을 닫고 싶을때
        #exit()

사각형과 네모 객체를 만든 후 네모를 원으로 바꾸고,

그 원의 모양을 또 바꾸어 마지막엔 텍스트를 추가하는 예제입니다.

이렇게 코드를 작성 후 저장해 주세요.

그 후 anaconda 프롬프트 창 또는 cmd 창을 열어 주세요.

#1. manim폴더 위치로 이동
cd manim 
#2. manim 가상환경 활성화
activate manim 
#또는 anaconda prompt 에서 동작 시
conda activate manim
#3. 함수 실행 명령어 입력
manimgl start.py SquareToCircle

#팁: 동영상으로 저장 시
manimgl start.py SquareToCircle -o

#팁2: 애니메이션 종료 시
#실행되고 있는 애니메이션 창 클릭 후
#q 키를 눌러 실행 종료

위의 명령어를 입력하면 작성한 코드가 실행이 됩니다.

실행 애니메이션을 저장할 수도 있습니다.

명령어 끝에 -o를 붙이면 videos 라는 폴더 안에 동영상이 저장됩니다.

화면 종료 시에는 실행되고 있는 애니메이션 창을 한번 클릭 후 q 키를 눌러 종료합니다.

 

예제2: 텍스트 애니메이션

다음으로 알아볼 예제는 텍스트 애니메이션입니다.

Manim에서는 텍스트로 애니메이션화할 때 특정 단어만 폰트 및 색상 변경이 가능합니다.

페이드인효과도 줄 수 있습니다.

class TextExample(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("여기에 텍스트가 있습니다.", font="BM DoHyeon", font_size=90) #폰트 변경시 font= 에 원하는 폰트 이름 입력
        difference = Text(
            """
            Manim에서는 텍스트를 애니메이션으로 시각화가 가능합니다.\n
            지금 보고 계시는 폰트는 맑은 고딕인데요\n
            폰트 색도 단어마다 변경이 가능합니다.
            """,
            font="Malgun Gothic", font_size=24,
            # 단어마다 색 변경하기(딕셔너리)
            t2c={"텍스트": BLUE, "애니메이션": BLUE, "맑은 고딕": ORANGE}
        )
        VGroup(text, difference).arrange(DOWN, buff=1)
        self.play(Write(text))
        self.play(FadeIn(difference, UP)) #페이드인 효과
        self.wait(3)
        fonts = Text(
            "또한 폰트를 단어마다 다르게 설정할 수 있습니다.",
            font="Gulim",
            t2f={"폰트": "BM DoHyeon", "단어": "Malgun Gothic"}, #특정단어에 특정폰트 설정
            t2c={"폰트": BLUE, "단어": GREEN} #특정 단어에 색상 설정
        )
        fonts.set_width(FRAME_WIDTH - 1)
        slant = Text(
            "물론 이탤릭체와 굵기도 설정 가능합니다.",
            font="Malgun Gothic",
            t2s={"이탤릭체": ITALIC}, #텍스트 효과 주기
            t2w={"굵기": BOLD},
            t2c={"이탤릭체": ORANGE, "굵기": RED}
        )
        VGroup(fonts, slant).arrange(DOWN, buff=0.8)
        self.play(FadeOut(text), FadeOut(difference, shift=DOWN))
        self.play(Write(fonts))
        self.wait()
        self.play(Write(slant))
        self.wait()

한글을 작성할 때는 한글 폰트로 사용하여야 깨짐 현상이 일어나지 않습니다.

마찬가지로 명령창에 아래와 같은 명령어를 입력해주면 실행이 됩니다.

항상 start.py파일을 저장하고 실행해야 최신 상태로 구동이 됩니다.

# 코드실행
manimgl start.py TextExample

# 영상저장
manimgl start.py TextExample -o

#영상 종료 
q

 

 

예제3: 3차원 도형 및 이미지

마지막 예제로 3차원 도형을 시각화해보겠습니다.

지구 모양의 원을 만들고 이미지를 다운받아 표면을 표현해 줍니다.

그 후 회전을 주어 지구가 회전하는 모습을 보여줍니다.

또한 지구 낮 버전 밤 버전을 번갈아서 나타낼 수 있습니다.

아래의 코드를 입력해 주세요.

class SurfaceExample(Scene):
    CONFIG = {
        "camera_class": ThreeDCamera,
    }

    def construct(self):
        surface_text = Text(" 3차원으로 도형을 나타낼 수 있습니다.",font="BM DoHyeon")
        surface_text.fix_in_frame()
        surface_text.to_edge(UP)
        self.add(surface_text)
        self.wait(0.1)
        #원모양 도형 준비
        torus1 = Torus(r1=1, r2=1)
        torus2 = Torus(r1=3, r2=1)
        sphere = Sphere(radius=3, resolution=torus1.resolution)
        # 2가지 지구 버전 이미지 준비
        day_texture = "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4d/Whole_world_-_land_and_oceans.jpg/1280px-Whole_world_-_land_and_oceans.jpg"
        night_texture = "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/ba/The_earth_at_night.jpg/1280px-The_earth_at_night.jpg"

        surfaces = [
            TexturedSurface(surface, day_texture, night_texture)
            for surface in [sphere, torus1, torus2]
        ]
        # 그리드(격자 보여주기)
        for mob in surfaces:
            mob.shift(IN)
            mob.mesh = SurfaceMesh(mob)
            mob.mesh.set_stroke(BLUE, 1, opacity=0.5)

        # Set perspective 특징설정
        frame = self.camera.frame
        frame.set_euler_angles(
            theta=-30 * DEGREES,
            phi=70 * DEGREES,
        )

        surface = surfaces[0]
        surface.save_state()
        self.play(
            FadeIn(surface),
            ShowCreation(surface.mesh, lag_ratio=0.01, run_time=3),
        )
        
        for mob in surfaces:
            mob.add(mob.mesh)
        surface.save_state()
        self.play(Rotate(surface, PI/2), run_time=2)
        for mob in surfaces[1:]:
            mob.rotate(PI/2)

        # 회전모션 추가
        frame.add_updater(lambda m, dt: m.increment_theta(-0.1 * dt))

        #밤의 지구버전 보여주기
        light_text = Text("2가지 사진을 사용하여 번갈아 가며 나타낼 수도 있습니다.",font="BM DoHyeon")
        light_text.move_to(surface_text)
        light_text.fix_in_frame()

        self.play(FadeTransform(surface_text, light_text))
        light = self.camera.light_source
        self.add(light)
        light.save_state()
        self.play(light.animate.move_to(3 * IN), run_time=5)
        self.play(light.animate.shift(10 * OUT), run_time=5)

        drag_text = Text("d나 s를 누른 상태에서 마우스를 움직여 물체를 이동시켜 보세요.",font="BM DoHyeon")
        drag_text.move_to(light_text)
        drag_text.fix_in_frame()

        self.play(FadeTransform(light_text, drag_text))
        self.wait()

이번에는 d나 s를 눌러 상호작용이 가능합니다.

d는 도형 내에서 원하는 각도로 변경할 수 있고 s는 도형 자체를 이동시킬 수 있습니다.

# 코드실행
manimgl start.py SurfaceExample

# 영상저장
manimgl start.py SurfaceExample -o

#종료
q

 

참고자료

- Manim 문서

https://3b1b.github.io/manim/getting_started/quickstart.html

Quick Start - manim documentation

 

전체코드

from manimlib import *

class SquareToCircle(Scene):
    def construct(self):
        #원 만들기
        circle = Circle()
        circle.set_fill(GREEN,opacity=1.0) #색은 바꿀 수 있음 #opacity는 투명도
        square = Square()
        self.play(ShowCreation(square))
        self.wait()
        #도형모양 변경부분(네모를 동그라미로)
        self.play(ReplacementTransform(square,circle))
        self.wait()
        # 원늘리기
        self.play(circle.animate.stretch(4, 0))
        #원 회전하기
        self.play(Rotate(circle, 90 * DEGREES))
        #도형 이동
        self.play(circle.animate.shift(2 * RIGHT).scale(0.25))
        #도형 굴곡
        circle.insert_n_curves(10)
        self.play(circle.animate.apply_complex_function(lambda z: z**2))
        #텍스트 입력하기
        text = Text("""
            Hello World! ^0^
        """)
        self.play(Write(text))
        always(circle.move_to, self.mouse_point)

        #애니메이션 종료 후 창을 닫고 싶을때
        #exit()


class TextExample(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("여기에 텍스트가 있습니다.", font="BM DoHyeon", font_size=90) #폰트 변경시 font= 에 원하는 폰트 이름 입력
        difference = Text(
            """
            Manim에서는 텍스트를 애니메이션으로 시각화가 가능합니다.\n
            지금 보고 계시는 폰트는 맑은 고딕인데요\n
            폰트 색도 단어마다 변경이 가능합니다.
            """,
            font="Malgun Gothic", font_size=24,
            # 단어마다 색 변경하기(딕셔너리)
            t2c={"텍스트": BLUE, "애니메이션": BLUE, "맑은 고딕": ORANGE}
        )
        VGroup(text, difference).arrange(DOWN, buff=1)
        self.play(Write(text))
        self.play(FadeIn(difference, UP)) #페이드인 효과
        self.wait(3)
        fonts = Text(
            "또한 폰트를 단어마다 다르게 설정할 수 있습니다.",
            font="Gulim",
            t2f={"폰트": "BM DoHyeon", "단어": "Malgun Gothic"}, #특정단어에 특정폰트 설정
            t2c={"폰트": BLUE, "단어": GREEN} #특정 단어에 색상 설정
        )
        fonts.set_width(FRAME_WIDTH - 1)
        slant = Text(
            "물론 이탤릭체와 굵기도 설정 가능합니다.",
            font="Malgun Gothic",
            t2s={"이탤릭체": ITALIC}, #텍스트 효과 주기
            t2w={"굵기": BOLD},
            t2c={"이탤릭체": ORANGE, "굵기": RED}
        )
        VGroup(fonts, slant).arrange(DOWN, buff=0.8)
        self.play(FadeOut(text), FadeOut(difference, shift=DOWN))
        self.play(Write(fonts))
        self.wait()
        self.play(Write(slant))
        self.wait()

class SurfaceExample(Scene):
    CONFIG = {
        "camera_class": ThreeDCamera,
    }

    def construct(self):
        surface_text = Text(" 3차원으로 도형을 나타낼 수 있습니다.",font="BM DoHyeon")
        surface_text.fix_in_frame()
        surface_text.to_edge(UP)
        self.add(surface_text)
        self.wait(0.1)
        #원모양 도형 준비
        torus1 = Torus(r1=1, r2=1)
        torus2 = Torus(r1=3, r2=1)
        sphere = Sphere(radius=3, resolution=torus1.resolution)
        # 2가지 지구 버전 이미지 준비
        day_texture = "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4d/Whole_world_-_land_and_oceans.jpg/1280px-Whole_world_-_land_and_oceans.jpg"
        night_texture = "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/ba/The_earth_at_night.jpg/1280px-The_earth_at_night.jpg"

        surfaces = [
            TexturedSurface(surface, day_texture, night_texture)
            for surface in [sphere, torus1, torus2]
        ]
        # 그리드(격자 보여주기)
        for mob in surfaces:
            mob.shift(IN)
            mob.mesh = SurfaceMesh(mob)
            mob.mesh.set_stroke(BLUE, 1, opacity=0.5)

        # Set perspective 특징설정
        frame = self.camera.frame
        frame.set_euler_angles(
            theta=-30 * DEGREES,
            phi=70 * DEGREES,
        )

        surface = surfaces[0]
        surface.save_state()
        self.play(
            FadeIn(surface),
            ShowCreation(surface.mesh, lag_ratio=0.01, run_time=3),
        )
        
        for mob in surfaces:
            mob.add(mob.mesh)
        surface.save_state()
        self.play(Rotate(surface, PI/2), run_time=2)
        for mob in surfaces[1:]:
            mob.rotate(PI/2)

        # 회전모션 추가
        frame.add_updater(lambda m, dt: m.increment_theta(-0.1 * dt))

        #밤의 지구버전 보여주기
        light_text = Text("2가지 사진을 사용하여 번갈아 가며 나타낼 수도 있습니다.",font="BM DoHyeon")
        light_text.move_to(surface_text)
        light_text.fix_in_frame()

        self.play(FadeTransform(surface_text, light_text))
        light = self.camera.light_source
        self.add(light)
        light.save_state()
        self.play(light.animate.move_to(3 * IN), run_time=5)
        self.play(light.animate.shift(10 * OUT), run_time=5)

        drag_text = Text("d나 s를 누른 상태에서 마우스를 움직여 물체를 이동시켜 보세요.",font="BM DoHyeon")
        drag_text.move_to(light_text)
        drag_text.fix_in_frame()

        self.play(FadeTransform(light_text, drag_text))
        self.wait()

 

터미널 명령어 모음

#1. manim폴더 위치로 이동
cd manim 
#2. manim 가상환경 활성화
activate manim 
#또는 anaconda prompt 에서 동작 시
conda activate manim
#3. 함수 실행 명령어 입력
manimgl start.py SquareToCircle

#팁: 동영상으로 저장 시
manimgl start.py SquareToCircle -o

#팁2: 애니메이션 종료 시
#실행되고 있는 애니메이션 창 클릭 후
#q 키를 눌러 실행 종료

# 예제2 코드실행
manimgl start.py TextExample

# 영상저장
manimgl start.py TextExample -o

#영상 종료 
q

# 예제3 코드실행
manimgl start.py SurfaceExample

# 영상저장
manimgl start.py SurfaceExample -o

#종료
q

 

코드 파일

start.py

0.01MB

마무리

오늘은 간단한 Manim 예제 몇가지를 알아보았습니다 ㅎㅎ

마님 문서에 가면 더 다양한 예제를 확인할 수 있습니다.

Manim을 활용하여 시각화하고 싶은 애니메이션이 있다면 댓글로 알려주세요 :)

저도 활용하기 좋은 아이디어가 있으면 포스팅으로 공유하도록 하겠습니다.ㅎㅎ