Matplotlib 3D散点动画

Question

我正在绘制星团中的位置，我的数据在具有x，y，z位置以及时间索引的数据框中。

我能够生成3d散点图，并试图生成旋转图-我虽然取得了一些成功，但是却在动画API方面苦苦挣扎。

如果我的“
update_graph”函数仅返回一个新的ax.scatter（），则除非我重建整个图，否则旧图将保持绘制状态。看来效率低下。同样，我必须将间隔设置得很高，否则我的动画每隔一帧就会“跳过”，所以这表示我的表现很差。最后，由于无法获得3D散点图的迭代器，我被迫使用“
blit = False”。显然“ graph.set_data（）”不起作用，我可以使用“
graph.set_3d_properties”，但这只允许我使用新的z坐标。

所以我将一个簇集在一起-（我使用的数据在 https://www.kaggle.com/mariopasquato/star-cluster-
simulations
滚动到底部）

我也只画了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，不对动画的每次迭代都创建整个图，而仅更新其点可能是有益的。

以下是有关如何执行此操作的示例。

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()

该解决方案不允许产生斑点。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可能同样有可能，这会产生斑点-如以下示例所示。

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()