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matplotlibでカラーバーをアニメーション化する方法

データの範囲が大きく異なるアニメーションがあります。データの最大値と最小値を追跡するcolorbarが欲しい（つまり、修正されないようにしたい）。問題は、これをどのように行うかです。

理想的には、colorbarを独自の軸上に配置したいと思います。

私は次の4つのことを試しました

1.素朴なアプローチ

問題：新しいカラーバーがフレームごとにプロットされます

#!/usr/bin/env python
"""
An animated image
"""
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)


def f(x, y):
    return np.exp(x) + np.sin(y)

x = np.linspace(0, 1, 120)
y = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100).reshape(-1, 1)

frames = []

for i in range(10):
    x       += 1
    curVals  = f(x, y)
    vmax     = np.max(curVals)
    vmin     = np.min(curVals)
    levels   = np.linspace(vmin, vmax, 200, endpoint = True)
    frame    = ax.contourf(curVals, vmax=vmax, vmin=vmin, levels=levels)
    cbar     = fig.colorbar(frame)
    frames.append(frame.collections)

ani = animation.ArtistAnimation(fig, frames, blit=False)

plt.show()

2.画像​​に追加する

上記のforループをに変更

initFrame = ax.contourf(f(x,y)) 
cbar      = fig.colorbar(initFrame)
for i in range(10):
    x       += 1
    curVals  = f(x, y)
    vmax     = np.max(curVals)      
    vmin     = np.min(curVals)      
    levels   = np.linspace(vmin, vmax, 200, endpoint = True)
    frame    = ax.contourf(curVals, vmax=vmax, vmin=vmin, levels=levels)
    cbar.set_clim(vmin = vmin, vmax = vmax)
    cbar.draw_all()
    frames.append(frame.collections + [cbar])

問題：これは発生します

AttributeError: 'Colorbar' object has no attribute 'set_visible'

3.独自の軸にプロットする

問題：colorbarが更新されていません。

 #!/usr/bin/env python
 """
 An animated image
 """
 import numpy as np
 import matplotlib.pyplot as plt
 import matplotlib.animation as animation

 fig = plt.figure()
 ax1 = fig.add_subplot(121)
 ax2 = fig.add_subplot(122)


 def f(x, y):
     return np.exp(x) + np.sin(y)

 x = np.linspace(0, 1, 120)
 y = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100).reshape(-1, 1)

 frames = []

 for i in range(10):
     x       += 1
     curVals  = f(x, y)
     vmax     = np.max(curVals)
     vmin     = np.min(curVals)
     levels   = np.linspace(vmin, vmax, 200, endpoint = True)
     frame    = ax1.contourf(curVals, vmax=vmax, vmin=vmin, levels=levels)
     cbar     = fig.colorbar(frame, cax=ax2) # Colorbar does not update
     frames.append(frame.collections)

 ani = animation.ArtistAnimation(fig, frames, blit=False)

 plt.show()

2.と4の組み合わせ。

問題：colorbarは一定です。

同様の質問が投稿されています ここ ですが、OPは固定のcolorbarで満足しているようです。

pythonanimationmatplotlibcolorbar
15
Løiten

特にArtistAnimationを使用してこれを行う方法はわかりませんが、FuncAnimationを使用するのはかなり簡単です。 「ナイーブ」バージョン1に次の変更を加えると、機能します。

修正バージョン1

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

# I like to position my colorbars this way, but you don't have to
div = make_axes_locatable(ax)
cax = div.append_axes('right', '5%', '5%')

def f(x, y):
    return np.exp(x) + np.sin(y)

x = np.linspace(0, 1, 120)
y = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100).reshape(-1, 1)

frames = []
for i in range(10):
    x       += 1
    curVals  = f(x, y)
    frames.append(curVals)

cv0 = frames[0]
cf = ax.contourf(cv0, 200)
cb = fig.colorbar(cf, cax=cax)
tx = ax.set_title('Frame 0')

def animate(i):
    arr = frames[i]
    vmax     = np.max(arr)
    vmin     = np.min(arr)
    levels   = np.linspace(vmin, vmax, 200, endpoint = True)
    cf = ax.contourf(arr, vmax=vmax, vmin=vmin, levels=levels)
    cax.cla()
    fig.colorbar(cf, cax=cax)
    tx.set_text('Frame {0}'.format(i))

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=10)

plt.show()

主な違いは、アーティストのリストを作成する代わりに、関数でレベルの計算と輪郭を作成することです。前のフレームから軸をクリアして、フレームごとにやり直すことができるため、カラーバーは機能します。

contourまたはcontourfを使用する場合は、データを動的に変更することはできないため、このやり直しを行う必要があります。ただし、非常に多くの等高線レベルをプロットし、結果が滑らかに見えるので、代わりにimshowを使用する方が良いと思います。つまり、実際には同じアーティストを使用してデータとカラーバーを変更することができます。自動的に更新されます。また、はるかに高速です！

より良いバージョン

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

# I like to position my colorbars this way, but you don't have to
div = make_axes_locatable(ax)
cax = div.append_axes('right', '5%', '5%')

def f(x, y):
    return np.exp(x) + np.sin(y)

x = np.linspace(0, 1, 120)
y = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100).reshape(-1, 1)

# This is now a list of arrays rather than a list of artists
frames = []
for i in range(10):
    x       += 1
    curVals  = f(x, y)
    frames.append(curVals)

cv0 = frames[0]
im = ax.imshow(cv0, Origin='lower') # Here make an AxesImage rather than contour
cb = fig.colorbar(im, cax=cax)
tx = ax.set_title('Frame 0')

def animate(i):
    arr = frames[i]
    vmax     = np.max(arr)
    vmin     = np.min(arr)
    im.set_data(arr)
    im.set_clim(vmin, vmax)
    tx.set_text('Frame {0}'.format(i))
    # In this version you don't have to do anything to the colorbar,
    # it updates itself when the mappable it watches (im) changes

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=10)

plt.show()
11
Ajean