做Manim動畫久了,你是否厭倦了那萬年不變的黑色虛空?
很多初學者(甚至老手)都想給動畫加個背景圖,但往往會遇到兩個問題:
- 怎麼加? 是把圖片放進去,還是設置相機?
- 看不清! 背景花裏胡哨,前面的文字公式瞬間“隱身”了。
今天,我們就來揭開Manim動畫中一個簡單卻強大的技巧--為動畫添加背景。
通過幾個小示例,分別演示兩種完全不同的背景處理思路。
1. 舞台佈景法
使用ImageMobject類,這是最直觀、最常用的方法。
它的邏輯是:背景圖片只是舞台上的一個普通演員,只是它長得特別大,而且站得特別靠後。
這種方式的特點是:
- 高度靈活:背景就是個對象(
Mobject),所以它可以動!你可以讓背景旋轉、平移、縮放,甚至改變顏色。 - 層級管理:需要手動把它的
z_index設低,或者最先添加它。
下面的第一個示例中,實現一個簡單的動態背景,操作背景和操作一般的Mobject是一樣的。
class Method1ImageMobject(Scene):
def construct(self):
# 1. 加載圖片(確保這個圖片是存在的)
bg = ImageMobject("./assets/紫色夢幻星空.jpg")
# 2. 核心操作:撐滿屏幕並允許超出
# 我們把高度設為屏幕高度的 2 倍,這樣才有移動的空間
bg.scale_to_fit_height(config.frame_height * 2)
# 3. 核心操作:放到最底層
bg.set_z_index(-100)
self.add(bg)
# 前景物體
text = Text("方法一:ImageMobject", font_size=40, color=WHITE)
sub = Text("背景可以動!", font_size=24, color=YELLOW).next_to(text, DOWN)
self.play(Write(text), FadeIn(sub))
# 4. 演示優勢:讓背景緩慢移動
self.play(bg.animate.shift(LEFT * 2), rate_func=linear)
self.play(bg.animate.shift(UP * 2), rate_func=linear)
self.play(bg.animate.shift(RIGHT * 2), rate_func=linear)
self.play(bg.animate.shift(DOWN * 2), rate_func=linear)
self.wait()
下面的示例也很簡單,就是顯示一段簡單的公式。
不過,大家可以比較看看,相比於默認的黑色背景,加一個學校的黑板背景,是不是更有親和力?
class Method2ImageMobject(Scene):
def construct(self):
# 1. 加載圖片
bg = ImageMobject("./assets/黑板.jpg")
# 2. 調整大小鋪滿屏幕
bg.scale_to_fit_height(config.frame_height)
bg.scale_to_fit_width(config.frame_width)
# 3. 核心操作:放到最底層
bg.set_z_index(-100)
self.add(bg)
# 前景物體
math = MathTex(r"\int_0^\infty e^{-x^2} dx = \frac{\sqrt{\pi}}{2}")
self.play(Write(math))
2. 主角光環法
除了上面兩種,還有一種比較特殊的方式,也就是BackgroundColoredVMobjectDisplayer類。
它是一個負責渲染的類,專門處理一種特殊情況:當物體擁有“背景色描邊”時,如何遮擋住它背後的東西。
我們通過 set_background_stroke() 來調用這個機制。
嚴格來説不是 “設置全屏背景”,而是 “給物體加一個局部背景(Matte)”,這是在花哨背景下生存的必備技能。
它的特點是:
- 局部遮擋:在文字或公式周圍生成一圈不透明的輪廓。
- 增強對比:專門用於解決“背景太花,文字看不清”的問題。
下面的示例故意構造了一個混亂的背景,然後比較看看,這兩個一樣的公式,是不是加了局部背景的公式更加清晰。
class ReadableFormulaOnImage(Scene):
def construct(self):
# 1. 先設置一個很花的背景(這裏為了演示,我們用隨機噪點模擬一張複雜的圖)
# 實際使用中,請換成你的 image.jpg
noise = Rectangle(width=16, height=10)
noise.set_fill(color=[BLUE, RED, GREEN, YELLOW], opacity=0.5)
# 把它搞得亂一點
for _ in range(20):
line = Line(
start=[np.random.uniform(-7, 7), np.random.uniform(-4, 4), 0],
end=[np.random.uniform(-7, 7), np.random.uniform(-4, 4), 0],
color=random_color(),
stroke_width=5,
)
self.add(line)
self.add(noise)
# 2. 普通的文字(在花背景下很難看清)
bad_text = MathTex(r"\frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}")
bad_text.shift(UP)
# 3. 【核心技巧】使用 BackgroundColoredVMobject 機制
# set_background_stroke 會給文字加一層“描邊”
# 這層描邊是不透明的,會利用 Displayer 類遮擋住背景!
good_text = MathTex(r"\frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}")
good_text.set_background_stroke(color=BLACK, width=8) # 黑色描邊,寬度設大一點
good_text.shift(DOWN)
# 動畫演示對比
self.play(Write(bad_text))
self.play(Write(good_text)) # 清晰可見!
self.wait()
3. 兩種方式比較
兩種方式各有自己的應用場景,對比如下:
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特性
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舞台佈景法
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主角光環法
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本質
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場景中的一個巨大物體
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物體自身的描邊屬性
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主要用途
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動態背景、視差滾動、多層背景
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高亮主體、對抗花哨背景
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動畫能力
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⭐⭐⭐⭐⭐ (極強)
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⭐⭐⭐ (跟隨物體運動)
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代碼複雜度
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中 (需手動調大小/層級)
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低 (一行設置)
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文檔對應
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最佳場景
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漂浮的雲、移動的星空
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字幕、複雜背景下的公式
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4. 總結
簡單來説,如果你想做一段電影感的片頭,背景需要緩慢推移,請用 舞台佈景法;
如果你發現文字看不清了,請使用 主角光環法 (set_background_stroke) 給文字加個 “光環”。