Manim實現波浪形文字特效
本文將介紹如何使用Manim實現波浪形文字特效，通過自定義動畫類讓文字產生波浪般的動態效果。
1. 實現原理
波浪形文字特效的核心是通過自定義Animation類，對文本對象中的每個字符應用不同的位置偏移，從而形成波浪效果。
下面我們來分析具體實現：
1.1. 自定義Animation類
class WaveText(Animation):
"""波浪形文字特效動畫類"""
def __init__(
self, text_mobject, amplitude=0.2, frequency=2, phase=0, direction=UP, **kwargs
):
# 保存參數
self.amplitude = amplitude
self.frequency = frequency
self.phase = phase
self.direction = direction
# 獲取文本對象中的所有子對象（每個字符）
self.chars = text_mobject.submobjects
# 記錄每個字符的原始位置
self.original_positions = [char.get_center() for char in self.chars]
super().__init__(text_mobject, **kwargs)
在WaveText類的初始化方法中，我們做了以下幾件事：
- 保存動畫參數：振幅（
amplitude）、頻率（frequency）、初始相位（phase）和波動方向（direction） - 獲取文本對象中的所有子對象（每個字符）
- 記錄每個字符的原始位置，以便后續計算偏移量
- 調用父類的初始化方法
1.2. 實現interpolate_mobject方法
def interpolate_mobject(self, alpha):
"""在動畫過程中更新文本對象"""
# 計算當前時間相位
current_phase = self.phase + alpha * TAU * self.frequency
# 更新每個字符的位置
for i, char in enumerate(self.chars):
# 獲取字符原始位置
original_pos = self.original_positions[i]
# 計算波浪偏移量
char_phase = 3 * original_pos[0]
offset = self.amplitude * np.sin(char_phase + current_phase)
# 計算新位置
new_pos = original_pos + offset * self.direction
# 更新字符位置
char.move_to(new_pos)
interpolate_mobject方法是實現動畫效果的關鍵，它在動畫的每一幀都會被調用：
alpha參數表示動畫進度，范圍從0到1- 計算當前時間的相位，結合
alpha和frequency參數控制波浪的周期 - 對每個字符應用不同的位置偏移，偏移量使用正弦函數計算
- 字符的x坐標用于創建不同的相位，使每個字符有不同的波動
- 最后，將計算得到的新位置應用到每個字符上
2. 使用示例
代碼中提供了三個不同的場景示例，展示了波浪文字特效的各種用法：
2.1. 完整示例
class Example01(Scene):
"""波浪文字特效完整示例場景"""
def construct(self):
# 創建多個文本對象，展示不同參數的效果
text1 = Text("Hello Manim!", font_size=40).shift(UP * 2)
text2 = Text("Large Amplitude", font_size=40).shift(UP * 0.5)
text3 = Text("High Frequency", font_size=40).shift(DOWN * 0.5)
text4 = Text("Horizontal Wave", font_size=40).shift(DOWN * 2)
# 為每個文本創建不同參數的波浪動畫
wave_anim1 = WaveText(
text1, amplitude=0.3, frequency=2, run_time=3, rate_func=linear
)
wave_anim2 = WaveText(
text2, amplitude=0.5, frequency=1, run_time=3, rate_func=linear
)
wave_anim3 = WaveText(
text3, amplitude=0.1, frequency=5, run_time=3, rate_func=linear
)
wave_anim4 = WaveText(
text4, amplitude=0.3, frequency=3, direction=RIGHT, run_time=3, rate_func=linear
)
# 顯示所有文本并同時播放動畫
self.play(FadeIn(text1), FadeIn(text2), FadeIn(text3), FadeIn(text4))
self.play(wave_anim1, wave_anim2, wave_anim3, wave_anim4)
self.wait()
這個示例展示了如何同時應用不同參數的波浪效果到多個文本對象上，包括不同的振幅、頻率和方向。
2.2. 中文文本示例
class Example02(Scene):
"""中文波浪文字特效簡單示例場景"""
def construct(self):
# 創建中文文本
text = Text("數學動畫框架", font_size=60)
# 顯示文本并應用波浪動畫
self.play(Write(text))
self.wait()
# 應用垂直波浪效果
wave_animation = WaveText(
text, amplitude=0.2, frequency=2, run_time=2, rate_func=linear
)
self.play(wave_animation)
self.wait()
# 應用水平波浪效果
wave_animation2 = WaveText(
text, amplitude=0.4, frequency=1, direction=RIGHT, run_time=2, rate_func=linear
)
self.play(wave_animation2)
self.wait()
這個示例展示了波浪特效在中文文本上的應用，先應用垂直方向的波浪，然后應用水平方向的波浪。
2.3. 數學公式示例
class Example03(Scene):
"""數學公式文字特效簡單示例場景"""
def construct(self):
# 創建數學公式文本
text = MathTex("E", "=", "m", "c", "^2", font_size=60)
# 顯示公式并應用波浪動畫
self.play(Write(text))
self.wait()
# 應用垂直波浪效果
wave_animation = WaveText(
text, amplitude=0.2, frequency=2, run_time=2, rate_func=linear
)
self.play(wave_animation)
self.wait()
# 應用水平波浪效果
wave_animation2 = WaveText(
text, amplitude=0.4, frequency=1, direction=RIGHT, run_time=2, rate_func=linear
)
self.play(wave_animation2)
self.wait()
這個示例展示了波浪特效在數學公式（使用MathTex創建）上的應用，同樣分別應用了垂直和水平方向的波浪效果。
注意：這里數學公式中的每個元素要分開寫，也就是：MathTex("E", "=", "m", "c", "^2")。
如果寫成一個整體的話（MathTex("E=mc^2")），整個公式會作為一個整體上下或左右擺動，不會有波浪效果。
3. 總結
3.1. 波浪文字特效的特點
- 高度可定制：通過調整振幅、頻率、相位和方向等參數，可以創建各種不同風格的波浪效果
- 適用范圍廣：支持普通文本、中文字符和數學公式等多種文本類型
- 實現簡潔：通過繼承
Animation類并重寫interpolate_mobject方法，實現了核心的波浪效果 - 易于擴展：可以結合Manim的其他功能，如顏色變化、縮放等，創建更復雜的動畫效果
3.2. 使用場景
- 視頻片頭/片尾：為標題或字幕添加波浪效果，增加視覺吸引力
- 教學視頻：在講解波浪、波動方程等概念時，可以用波浪文字特效直觀地展示
- 數據可視化：為關鍵數據標簽添加動態效果，突出重要信息
- 創意動畫：結合其他動畫效果，創建獨特的視覺藝術作品
波浪文字特效是Manim中一個簡單但非常實用的動畫技巧，通過本文的介紹，相信你已經掌握了其實現原理和使用方法。
不妨動手嘗試，為你的Manim動畫增添更多動感和魅力！
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