manim边学边做--圆形类

水影烨

在manim的丰富图形库中，圆形类是一个基础且强大的模块。
无论是简单的圆形绘制，还是复杂的圆形变换，它都能以简洁的代码实现。
manim中圆形类的相关模块主要有3个：

• Circle：标准的圆形
  
• Annulus：圆环形状
  
• Ellipse：椭圆形状
  

其中，Annulus和Ellipse继承自Circle。

圆形系列处于manim中的Mobject之下。
1. 主要参数

圆Circle对象的属性不多，主要有：
参数名称类型说明radiusfloat半径colorstr颜色stroke_widthfloat边框厚度fill_opacityfloat透明度圆环Annulus对象的主要属性有：
参数名称类型说明inner_radiusfloat内圈半径outer_radiusfloat外圈半径colorstr颜色mark_paths_closedboolTODOAnnulus会渲染inner_radius和outer_radius之间的部分，也就是一个环。
椭圆Ellipse对象的主要属性有：
参数名称类型说明widthfloat椭圆宽度heightfloat椭圆高度椭圆的宽度和高度设置成一样的时候，就是标准的圆。
2. 主要方法

圆Circle对象有3个常用的方法：
名称说明from_three_points根据3个点画圆point_at_angle返回某个点在圆上的位置surround修改一个圆，使其围绕给定的对象上面方法的使用方法参见下面的使用示例章节。
圆环Annulus和椭圆Ellipse没有常用的方法。
3. 使用示例

3.1. 大小和颜色

对于圆Circle来说，通过半径radius来调节大小；
对于圆环Annulus来说，通过内半径inner_radius和外半径outer_radius来调节环的大小和粗细；
对于椭圆Ellipse来说，通过width和height来调节椭圆的大小和扁平程度。
三种形状的颜色都是color属性。

1. # 圆形
2. Circle(radius=0.1, color=RED)
3. Circle(radius=0.3, color=BLUE)
4. Circle(radius=0.5, color=YELLOW)
6. # 圆环
7. Annulus(
8.     inner_radius=0.1,
9.     outer_radius=0.2,
10.     color=RED,
11. )
12. Annulus(
13.     inner_radius=0.4,
14.     outer_radius=0.5,
15.     color=BLUE,
16. )
17. Annulus(
18.     inner_radius=0.4,
19.     outer_radius=0.8,
20.     color=YELLOW,
21. )
23. # 椭圆
24. Ellipse(
25.     width=0.3,
26.     height=0.1,
27.     color=RED,
28. )
29. Ellipse(
30.     width=0.8,
31.     height=0.4,
32.     color=BLUE,
33. )
34. Ellipse(
35.     width=1.8,
36.     height=1,
37.     color=YELLOW,
38. )

复制代码

效果如下：

3.2. 根据三个点画圆

除了通过上面设置半径radius的方式来画圆，还可以根据任意三个点来生成一个圆形。
使用from_three_points方法。

1. d1 = Dot(RIGHT, color=RED)
2. d2 = Dot(UL, color=BLUE)
3. d3 = Dot(DR, color=GREEN)
5. Circle.from_three_points(
6.     d1.get_center(),
7.     d2.get_center(),
8.     d3.get_center(),
9.     color=YELLOW,
10. )

复制代码

3.3. 获取圆上某个点

通过方法point_at_angle，我们可以根据角度来获取圆上的某一个点。
manim将整个圆最右边的点（和圆心在同一高度上）作为角度为\(0^\circ\)的点，
然后逆时针方向逐渐增加角度。

1. c = Circle(radius=2, color=YELLOW)
3. # 60度的点
4. p1 = c.point_at_angle(PI / 6)
6. # 180度的点
7. p2 = c.point_at_angle(PI)
9. # 270度的点
10. p3 = c.point_at_angle(3 * PI / 2)

复制代码

3.4. 用圆环绕其他图形

最后，还有一个surround方法，它的主要作用是将圆环绕在另一个图形上。
surround方法有个buffer_factor 参数，
当buffer_factor >= 1时，圆形环绕在图形外部；当buffer_factor < 1时，圆形在图形内部。
[code]# 星形图形star = Star()# buffer_factor=1# 所以环绕在星形外部Circle().surround(star, buffer_factor=1)# 十字线图形vg = VGroup(    Line(UP / 2, DOWN / 2),    Line(LEFT / 2, RIGHT / 2),)# 默认 buffer_factor=1.2# 所以环绕在十字线外部Circle().surround(vg)# 三角图形t = Triangle()# buffer_factor