使用python动态生成波形曲线的实现

Python  /  管理员 发布于 7年前   365

效果是这个样子的：

用到的模块:

* matplotlib.pyplot
* matplotlib.animation.FuncAnimation
* numpy

三个圆的半径分别为：5， 2， 1。

三个点旋转的角频率分别为：1， 3， 5。

生成固定的圆――基础圆

xdata = np.linspace(0, 2 * np.pi, 50)fig, ax = plt.subplots(1, 1, figsize=(8, 5))b_cir = ax.plot(5 * np.cos(xdata), 5 * np.sin(xdata))# 配置下画布ax.spines['bottom'].set_visible(False)  # 清除下脊ax.spines['top'].set_visible(False)    # 清除上脊ax.spines['left'].set_visible(False)   # 清除左脊ax.spines['right'].set_visible(False)   # 清除右脊# 取消刻度和数字标签ax.tick_params(bottom='off', left='off', labelbottom='off', labelleft='off')

生成第1个移动点

  根据圆上点的坐标公式，更新点的位置：

x = r * cos(w * t) + a y = r * sin(w * t) + bdef update(frame):  movX1 = 5 * np.cos(frame * 1)  movY1 = 5 * np.sin(frame * 1)  movp1.set_data(movX1, movY1)  # 更新移动点数据  return movp1,   # 还是得有','ani = FuncAnimation(fig, update, frames=xdata, blit=True)

生成第1个移动圆

  根据坐标系中任意位置上圆的公式，计算移动的圆。

c_sub1, = ax.plot([], [], animated=True)# 修改 update 函数生成在基础圆上移动的圆def update(frame):  # 计算移动点  # 计算移动圆  c_sub1X = 2 * np.cos(xdata) + movX1  c_sub1Y = 2 * np.sin(xdata) + movY1  # 更新移动点数据  c_sub1.set_data(c_sub1X, c_sub1Y)  return movp1, c_sub1,

生成第2个移动点和移动圆

   生成的方式和前面的类似

movp2, = ax.plot([], [], 'ro', animated=True)c_sub2, = ax.plot([], [], animated=True)def update(frame):# 计算第1个移动点和圆# 计算第2个移动点和圆movX2 = movX1 + 2 * np.cos(frame * 3)movY2 = movY1 + 2 * np.sin(frame * 3)c_sub2X = 1 * np.cos(xdata) + movX2c_sub2Y = 1 * np.sin(xdata) + movY2# 更新第1个移动点和圆# 更新第2个移动点和圆movp2.set_data(movX2, movY2)c_sub2.set_data(c_sub2X, c_sub2Y)return movp1, c_sub1, movp2, c_sub2,

生成波形曲线

  生成的波形曲线，其实就是3个圆生成的正弦曲线的叠加值:

sineTotal = sine1 + sine2 + sine3

sine, = ax.plot(xdata + 10, np.zeros(50))def update(frame):# 计算第1个移动点和圆# 计算第2个移动点和圆# 计算波形曲线的 y 值s = 5 * np.sin((xdata+frame) * 1) + \  2 * np.sin((xdata+frame) * 3) + \  1 * np.sin((xdata+frame) * 5)# 更新第1个移动点和圆# 更新第2个移动点和圆# 更新波形曲线sine.set_ydata(s)return movp1, c_sub1, movp2, c_sub2, sine,

加条直线指示下

  直线就是，第3个移动圆上的移动点与波形末端的连线。

movp3, = ax.plot([], [], 'ro', animated=True) # 添加第3个圆上的移动点ln, = ax.plot([], [], animated=True)def update(frame):# 计算第1个移动点和圆# 计算第2个移动点和圆# 计算波形曲线的 y 值# 计算第3个移动点movX3 = movX2 + 1 * np.cos(frame * 5)movY3 = movY2 + 1 * np.sin(frame * 5)# 更新第1个移动点和圆# 更新第2个移动点和圆# 更新波形曲线ln.set_data([movX3, 10 + 2 * np.pi], [movY3, movY3])return movp1, c_sub1, movp2, c_sub2, sine, movp3, ln

保存 gif 动图

ani.save("multiSin.gif", writer='imagemagick', fps=200, dpi=50)

  这里用到“imagemagick”来进行动图的保存。但在使用前需要配置些内容：

1. 安装 imagemagick，下载地址是：http://www.imagemagick.org/script/download.php；

2. 修改matplotlibrc文件进行配置，可通过下面语句查看文件存放路径：

import matplotlibmatplotlib.matplotlib_fname()

  在文件末尾取消“animation.convert_path”的注释；

3. 修改__init__.py文件，打开文件后查找rcParams()，在下一行添加：

rcParams['animation.convert_path'] = '[imagemagick的安装路径]\\ImageMagick-7.0.8-Q16\\magick.exe'

在以前的imagemagick版本，有个文件是convert.exe，新版本这个文件取消了，功能整合到“magick.exe”中了。

修改完成后就可以使用上面的语句生成gif动图了。

以上这篇使用python动态生成波形曲线的实现就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。