Manim绘制math.sqrt(1-x**2)图形不光滑有凸起的解决方法

我是Manim新手，在绘制math.sqrt(1-x**2)（上半圆）的图形时，发现图形存在不自然的凸起，以下是我的代码：

from manim import *
import math

class Myscene(Scene):
  def construct(self):

    axes = Axes(x_range=[-2.2, 2.2],
                y_range=[-1.1, 1.1]
    )
    axes.add_coordinates()

    self.play(Write(axes))
    self.wait(1)

    graph = axes.plot(lambda x: math.sqrt(1-x**2),
                      x_range=[-1, 1],
                      color = RED,
                      )

    self.play(Write(graph), run_time = 5)
    self.wait(5)

问题原因 #

出现凸起是因为Manim默认的采样点数不足，无法精确还原上半圆这种在x趋近于±1时导数急剧变化的曲线，稀疏采样点会导致折线化的凸起。

解决方法 #

通过以下两种方式优化即可：

• 增加采样点数：在plot()方法中设置num_samples参数，提升采样密度
• 开启平滑处理：配合use_smoothing=True对采样点进行插值平滑，进一步优化曲线形态

修改后的代码示例 #

from manim import *
import math

class Myscene(Scene):
  def construct(self):

    axes = Axes(x_range=[-2.2, 2.2],
                y_range=[-1.1, 1.1]
    )
    axes.add_coordinates()

    self.play(Write(axes))
    self.wait(1)

    # 方法1：仅增加采样点数，推荐设置200以上
    graph = axes.plot(lambda x: math.sqrt(1-x**2),
                      x_range=[-1, 1],
                      color = RED,
                      num_samples=200
                      )

    # 方法2：开启平滑+适度采样点，也能达到良好效果
    # graph = axes.plot(lambda x: math.sqrt(1-x**2),
    #                   x_range=[-1, 1],
    #                   color = RED,
    #                   use_smoothing=True,
    #                   num_samples=150
    #                   )

    self.play(Write(graph), run_time = 5)
    self.wait(5)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者HelloMoto