Manim + ChatGPT 实践：零基础也能制作酷炫动画

引言

我从博主@baibanbaonet处了解到Manim，进而了解到知名的3Blue1Brown频道使用的就是Manim这个动画软件。这个软件是由Grant Sanderson自己专门开发用于创建数学动画的。

https://github.com/3b1b/manim

Manim介绍

Manim是一个开源的Python库，用于制作数学动画。它可以帮助你创建高质量的动画，展示数学概念、方程和几何图形等。

Manim是个让我非常兴奋的工具，初次结识，就着迷使用了很久。

以下视频都是我用Manim做的。

视频1

视频2

视频3

视频4

视频5

Manim可制作的类型

Manim (Mathematical Animation Engine) 除了可以做数学公式相关的动画之外，还可以用来制作各种类型的动画。以下是一些例子：

1. 几何图形动画：可以绘制和动画化各种几何图形，如多边形、圆形、椭圆、立方体等。
2. 数据可视化：可以用来创建数据可视化动画，如条形图、饼图、折线图等。
3. 物理模拟：可以用来模拟物理现象，如抛物运动、波动现象、电磁场等。
4. 算法演示：可以用来演示各种算法的运行过程，如排序算法、搜索算法、图论算法等。
5. 文本动画：可以创建文本动画，如标题动画、字幕动画、渐显渐隐效果等。
6. 三维动画：可以创建和动画化三维对象和场景，进行三维视角的变换和旋转。
7. 自定义动画：可以通过编写自定义的动画类和方法，制作各种特效和动画场景。

Manim 安装指南

为什么有不同版本的 Manim？

Manim 最初由 Grant Sanderson 创建，用于他的 YouTube 频道 3Blue1Brown。随着频道的受欢迎程度增加，许多人想使用 Manim 来制作自己的项目。然而，最初的 Manim 仅供个人使用，其他用户很难安装和使用。

版本历史

• 2019 年底: Grant 开始在一个新分支（Shaders 分支）上工作，以实现更快的 OpenGL 渲染。
• 2020 年中: 一组开发者将其分叉成现在的社区版（ManimCE）。
• 2021 年初: Grant 将 Shaders 分支合并回主分支，形成了 ManimGL。

各版本介绍

• Manim (ManimCE): 由社区维护的版本，是文档所在的版本，PyPI 包名为 manim。
• ManimGL: 由 Grant Sanderson 维护的最新版本，具有更多实验性功能，PyPI 包名为 manimgl。
• ManimCairo: OpenGL 渲染前的旧版本，仅用于渲染 Grant 的旧视频，PyPI 包名为 manimlib。

应该使用哪个版本？

推荐: 对初学者推荐使用社区版（ManimCE），更稳定，文档完善，社区响应快速。

https://docs.manim.community/en/stable/installation/macos.html

Manim社区文档里安装指南很详细，这里只展示Mac电脑安装。

macOS安装Manim指南

前提条件

假设你已经安装了流行的软件包管理器 Homebrew。如果尚未安装，请按照Homebrew的安装指南进行操作。

必需依赖项

安装所有必需依赖项

运行以下命令安装 Manim 所需的所有依赖项（即：ffmpeg、Python 以及一些必要的 Python 包）：

brew install py3cairo ffmpeg

Apple Silicon 处理器额外依赖

对于基于 Apple Silicon 的设备（例如，带有 M1 芯片的设备），需要额外安装以下依赖项：

brew install pango pkg-config scipy

安装 Manim

在所有必需依赖项安装完成后，运行以下命令安装 Manim：

pip3 install manim

可选依赖项

若要使用 Manim 的 LaTeX 接口（例如渲染方程），需要安装 LaTeX。官方说明这是一个可选依赖项，如果你不打算使用 LaTeX，则不必安装。

为了充分探索Manim的魅力，我建议安装LaTeX。

安装 LaTeX

对于 macOS，推荐的 LaTeX 发行版是 MacTeX。你可以按照链接中的说明进行安装，也可以通过 Homebrew 安装：

brew install --cask mactex-no-gui

📢注意：

MacTeX 是一个完整的 LaTeX 发行版，需要超过 4GB 的磁盘空间。如果这是个问题，考虑安装较小的发行版如 BasicTeX。

我的笔记本在尝试安装完整的LaTeX发行版时未成功，于是我改为安装了BasicTeX这个较小的发行版。

在安装过程中，你可能会遇到一些问题，不要着急，直接把报错发给GPT或Claude，一步步解决就好。

安装好后，你就可以试下以下代码，运行你的第一个Manim动画了。

一个圆圈的动画

打开一个文本编辑器，例如记事本。

from manim import *
class CreateCircle(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()  # 创建一个圆圈
        circle.set_fill(PINK, opacity=0.5)  # 设置颜色和透明度
        self.play(Create(circle))  # 在屏幕上显示圆圈

将代码片段保存到你的项目文件夹中，命名为 scene.py。

project/
└─scene.py

打开命令行，导航到你的项目文件夹，并执行以下命令：

manim -pql scene.py CreateCircle

生成效果如下：

分享我使用Manim的体验

视频1

这里是一个使用 Manim 创建文本动画的示例，用于展示 AI 发展的历史。

首先，创建一个名为 ai_history.py 的文件，并将以下代码粘贴到文件中：

from manim import *

class AIHistory(Scene):
    def construct(self):
        # Define the history events
        history = [
            "1956: The term 'Artificial Intelligence' is coined at the Dartmouth Conference.",
            "1966: ELIZA, an early natural language processing computer program, is created.",
            "1980: The first AI winter begins, a period of reduced funding and interest in AI research.",
            "1997: IBM's Deep Blue defeats world chess champion Garry Kasparov.",
            "2011: IBM's Watson wins Jeopardy! against human champions.",
            "2016: Google's AlphaGo defeats world champion Go player Lee Sedol.",
            "2020: OpenAI's GPT-3, a powerful language model, is released."
        ]

        # Create a title
        title = Text("AI Development History").scale(1.2)
        self.play(FadeIn(title))
        self.wait(1)
        self.play(title.animate.to_edge(UP))

        # Animate each history event
        for event in history:
            event_text = Text(event, font_size=24)
            self.play(FadeIn(event_text))
            self.wait(2)
            self.play(FadeOut(event_text))

        # End with a thank you message
        thank_you = Text("Thank you for watching!").scale(1.2)
        self.play(FadeIn(thank_you))
        self.wait(2)

if __name__ == "__main__":
    from manim import *
    scene = AIHistory()
    scene.render()

保存文件后，可以使用以下命令在终端中运行该文件，生成动画：

manim -pql ai_history.py AIHistory

这段代码实现了以下功能：

1. 定义了一些 AI 发展历史上的关键事件。
2. 创建了一个标题 "AI Development History"，并将其显示在屏幕顶部。
3. 逐条显示历史事件，每条事件显示 2 秒后淡出。
4. 结束时显示感谢信息 "Thank you for watching!"。

每个历史事件都是通过 FadeIn 和 FadeOut 动画效果来显示和消失的。这种方式可以让观众逐步看到每个事件，从而更好地了解 AI 的发展历史。

视频2

神经网络图，我是参考推文的图片让GPT生成的Manim代码。

视频3

这是我让GPT帮我写的，给它的参考图片是我用html排版的，我将其中的美人鱼换成了表情包SVG。

在GPT生成代码后和它继续交流改进。

项目代码：

from manim import *
import random

class EmojiPattern(Scene):
    def construct(self):
        # 设置背景颜色
        self.camera.background_color = "#faf7f0"

        # 加载SVG文件
        svg_path = "emoji-wink-svgrepo-com.svg"
        emoji = SVGMobject(svg_path).scale(0.5)

        # 定义颜色列表
        colors = [RED, ORANGE, YELLOW, GREEN, TEAL, BLUE, PURPLE]

        # 创建5x5的emoji网格，并赋予随机颜色和移动
        rows = 5
        cols = 5
        x_spacing = 1.5
        y_spacing = 1.5

        emojis = []
        for i in range(rows):
            for j in range(cols):
                emoji_copy = emoji.copy()
                emoji_copy.set_color(random.choice(colors))
                emoji_copy.move_to((j * x_spacing - 3, i * y_spacing - 3, 0))
                emojis.append(emoji_copy)
                self.add(emoji_copy)

        # 添加底部文本
        text = Text("Dragon Boat Festival", font_size=24).to_edge(DOWN)
        self.add(text)

        # 让emoji随机移动并变化颜色，持续30秒
        for _ in range(30):
            self.play(
                *[ApplyMethod(emoji.shift, np.random.uniform(-0.5, 0.5, 3)) for emoji in emojis],
                *[ApplyMethod(emoji.set_color, random.choice(colors)) for emoji in emojis],
                run_time=1, rate_func=there_and_back
            )

        # 暂停以查看最终场景
        self.wait(2)

if __name__ == "__main__":
    from manim import config, tempconfig
    config.background_color = "#faf7f0"  # 背景色
    EmojiPattern().render()

将此代码保存为emoji_pattern.py，然后在命令行中运行以下命令来生成视频：

manim -pql emoji_pattern.py EmojiPattern

最后，介绍下Manim如何设置生成的视频分辨率。

Manim可以生成多种分辨率的视频：

• 480p (SD)
• 720p (HD)
• 1080p (Full HD)
• 1440p (2K)
• 2160p (4K)

你可以通过在命令行中使用 -r 选项来指定输出视频的分辨率。以下是不同分辨率的视频生成命令示例：

1. 生成 480p 分辨率的视频：

   manim -pql -r 854,480 pillow_example.py
   

2. 生成 720p 分辨率的视频：

   manim -pql -r 1280,720 pillow_example.py
   

3. 生成 1080p 分辨率的视频：

   manim -pql -r 1920,1080 pillow_example.py
   

4. 生成 1440p 分辨率的视频：

   manim -pql -r 2560,1440 pillow_example.py
   

5. 生成 2160p (4K) 分辨率的视频：

   manim -pql -r 3840,2160 pillow_example.py
   

其中，-pql 参数用于快速渲染和低质量预览。如果你希望高质量渲染，可以将 -pql 替换为 -pqh。例如，生成 1080p 高质量视频的命令为：

manim -pqh -r 1920,1080 pillow_example.py

结语

后续我会与大家分享更多关于使用Manim的心得体会。

实践过程中，Claude有时生成的Manim代码视频渲染不错，推荐大家可以多尝试不同LLM。

欢迎在评论区留言，让我们一起交流进步。

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