B站最火數(shù)學(xué)視頻3Blue1Brown是如何制作的

曉查 2019-08-04 12:38:35 來源：量子位

授權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)自 知乎網(wǎng)友 李狗嗨

原文地址：https://www.zhihu.com/question/57357012/answer/723888621

相信很多人都知道3Blue1Brown，這是一個由斯坦福大學(xué)的數(shù)學(xué)系學(xué)生Grant Sanderson 創(chuàng)建的YouTube 頻道。該頻道從獨(dú)特的視覺角度解說高等數(shù)學(xué)，內(nèi)容包括線性代數(shù)、微積分、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、黎曼猜想、傅里葉變換以及四元數(shù)等等。

本人通過該視頻頻道獲得了很多啟發(fā)，同時也對其精良的視頻制作技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

偶然的機(jī)會，得知其在Github上有專門開設(shè)了一個視頻制作引擎：manim。

所以，突然想嘗試用一下該基于Python的可視化引擎，如果可以實(shí)現(xiàn)功能，以后就可以根據(jù)自己的需要利用該引擎進(jìn)行動畫演示。

網(wǎng)上找了一些相關(guān)的文章，有的寫得很好，但是因?yàn)樵撻_源代碼庫更新頻繁，所以以前的配置教程往往會有過時的情況?，F(xiàn)在最新的版本是基于Python 3的，以前的基于Python 2.7的教程已經(jīng)不再適用于當(dāng)前代碼。所以在安裝過程中，遇到了不少新問題，在解決的過程中記錄了這些新問題的解決方法。并形成此文。(測試于2019年6月)

在配置前首先得安裝Python 3，這個安裝過程在此處不再贅述。建議通過Anaconda進(jìn)行安裝，而不是直接安裝Python。這里的演示也是基于Windows 10 系統(tǒng)，在安裝Anaconda的基礎(chǔ)上完成的。Anaconda的下載地址為：

Anaconda Python/R Distribution

建議選擇安裝Python 3.7 version，具體按照步驟網(wǎng)上有很多。

除此之外，還要下載：

1. manim：https://github.com/3b1b/manim，選擇clone or download，然后Download ZIP，解壓后到一個合適的位置（路徑中不要包含中文！），即可使用（此為manim引擎所包含的全部文件）；
2. miktex：https://miktex.org/download，直接安裝即可，（路徑中不要包含中文！）（此為windows平臺下的Tex套件，TeX 是一種排版語言，主要用于處理視頻中包含的文字信息）；
3. ffmpeg：https://ffmpeg.zeranoe.com/builds/，下載好后，放到一個合適的路徑下（路徑中不要包含中文！），解壓后將../bin/目錄添加進(jìn)用戶環(huán)境變量（見后圖）（此為音視頻流處理軟件)
4. dvisvgm：https://dvisvgm.de/Downloads/ ，64位的用戶請注意選擇64位的安裝包，下載好后，放到一個合適的路徑下（路徑中不要包含中文！），解壓后將../dvisvgm/目錄添加進(jìn)用戶環(huán)境變量（見后圖）（此為可以將dvi轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量svg的軟件）。

添加進(jìn)用戶環(huán)境變量的方法

右擊“我的電腦”圖標(biāo)-“屬性”-左邊的”高級系統(tǒng)設(shè)置”

選擇”環(huán)境變量”-“用戶變量”中的”Path”-“編輯”-“新建”。

然后把解壓后的FFmpeg的bin文件夾的路徑和dvisvgm的dvisvgm文件夾路徑添加進(jìn)去，并選擇確定。然后進(jìn)行環(huán)境測試，看各個依賴環(huán)境是否都配置妥當(dāng)（注意：按照個人安裝的實(shí)際路徑進(jìn)行添加，圖中只是一個參考）。

在Anaconda Prompt 中通過命令行配置并測試

具體方法是：右擊”Anaconda Prompt”-“更多”-“以管理員身份運(yùn)行”

這一步很重要，因?yàn)槿绻灰怨芾韱T身份運(yùn)行很可能帶來權(quán)限不夠的情況，妨礙后期的各個程序包的安裝。

在命令行中分別輸入下列命令，并回車運(yùn)行：

python -version

latex -version

xelatex -version

ffmpeg --version

dvisvgm --version

如果都有類似于上面的版本提示，則說明依賴的軟件安裝成功，否則，回去檢查安裝或用戶路徑的添加是否正確。

打開前面下載并解壓后的manim文件夾，在其中添加一個空白文件夾“media”，并新建一個名字為“MEDIA_DIR.txt”的.txt文件。

在”MEDIA_DIR.txt”文件中輸入剛剛新建的”media”文件夾所在的路徑并保存。

回到Anaconda Prompt中，輸入：

cd <manim 的根目錄>

該命令的意思是：跳轉(zhuǎn)到manim的根目錄中（注意：按照個人安裝的實(shí)際路徑進(jìn)行添加，圖中只是一個參考）。

然后輸入（手機(jī)上如果看不到此處的全部代碼，請?jiān)诖a處左右滑動或在電腦上打開該文章）：

python -m pip install -r requirements.txt

這個安裝過程中常見的問題是“pycairo”這個包安裝異常。

解決方法是先輸入并運(yùn)行：

conda install vs2015_runtime

然后再單獨(dú)安裝“pycairo”這個包，輸入并運(yùn)行：

conda install pycairo

現(xiàn)在，基本的東西都安裝好了。嘗試著運(yùn)行一下測試命令：

python -m manim example_scenes.py SquareToCircle -pl

在運(yùn)行的時候可能會有形如：ModuleNotFoundError: No module named的錯誤提示，這說明還缺少程序包。請運(yùn)行命令（注意：<pack name>改為對應(yīng)缺失的程序包的名字，命令中不含括號或引號）：

pip install <pack name>

一個特例是readline包，如果提示“ModuleNotFoundError: No module named ‘readline’”，則需要輸入的是：

pip install pyreadline

安裝好提示缺少的包后再輸入并運(yùn)行：

python -m manim example_scenes.py SquareToCircle -pl

缺什么程序包就按照上面的方法添加該程序包，直到命令可以通過：

此時打開media文件夾將找到生成的視頻，表示的是正方形變成圓形的動畫演示：

同理，輸入命令：

python -m manim example_scenes.py WarpSquare -pl

得到一個向復(fù)平面映射的動畫：

輸入命令：

python -m manim example_scenes.py WriteStuff -pl

此過程中會提示安裝一些程序包，為了加快編譯進(jìn)度，可以點(diǎn)擊去掉那個復(fù)選框的勾選，默認(rèn)安裝所有需要的程序包。得到的是具有3b1b經(jīng)典風(fēng)格的文字動畫：

輸入命令：

python -m manim example_scenes.py UpdatersExample -pl

將得到一個數(shù)據(jù)隨圖形位置變化的動畫：

是不是手癢了？23333。

如果安裝成功，感謝點(diǎn)贊支持，如果配置遇到什么問題，歡迎在評論區(qū)留言~

(注：本教程僅針對Windows 10 64位系統(tǒng)）

3Blue1Brown的B站主頁：

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