使用matplotlib的animation.ArtistAnimation()生成视频出现全空白问题

核心错误点 #

• Artist 所属画布不匹配：你在循环内为每帧创建了独立的fig对象，所有绘制的曲线、散点、外部图片元素都绑定在这些临时画布上，最后生成动画时新建的fig_ani是完全空白的新画布，没有绑定任何绘制元素，因此输出视频全白。
• 帧元素收集不全：当前ims列表仅添加了外部原子图的im对象，上半部分的NEB曲线、散点等元素未加入帧元素列表，即使画布匹配也无法显示完整的帧内容。
• 循环内重复创建画布会导致内存占用过高，也容易引发元素归属混乱。
• 原代码中axin1.set_xlim(0, 0.3, 0.1)的参数写法错误，set_xlim仅支持传入左右边界，步长参数会触发参数非法，需要删除多余的步长参数，步长设置需要用set_xticks实现。

修正后代码 #

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib import image as mpimg 
from matplotlib import animation

plotfile = r'C:\Users\handa\Desktop\result.txt'
RD = np.loadtxt(plotfile)[:, 0]
PE = np.loadtxt(plotfile)[:, 1] - np.loadtxt(plotfile)[0, 1]
ims = []

# 仅在循环外创建一次画布和所有子图，提前配置固定属性
fig = plt.figure(figsize = (8, 12))
ax1 = fig.add_subplot(211)
ax1.set_xlabel('Reaction Coordinate', fontsize = 16)
ax1.set_ylabel('Energy (eV)', fontsize = 16)
ax1.minorticks_on()
ax1.tick_params(which = 'both', axis = 'both', direction = 'in', labelsize = 14)

axin1 = ax1.inset_axes([0.1, 0.45, 0.5, 0.5])
axin1.set_xlabel('Reaction Coordinate', fontsize = 12)
axin1.set_ylabel('Energy (eV)', fontsize = 12)
axin1.tick_params(which = 'both', axis = 'both', direction = 'in', labelsize = 10)
axin1.set_xlim(0, 0.3)
axin1.set_ylim(-0.1, 1)
# 若要设置x轴步长可使用下方代码
# axin1.set_xticks(np.arange(0, 0.31, 0.1))

ax2 = fig.add_subplot(212)
ax2.axis(False)

for _ in range(0, 3):
    mark = [_]
    RD1 = RD[mark]
    RD2 = np.delete(RD, mark)
    PE1 = PE[mark]
    PE2 = np.delete(PE, mark)
    
    # 绘制当前帧所有元素
    line, = ax1.plot(RD, PE, 'b-', label = r'NEB Energy Curve', linewidth = 3)
    scatter1, = ax1.plot(RD1, PE1, 'bo', label = r'NEB Energy Curve', markersize = 10, markerfacecolor = 'red')
    scatter2, = ax1.plot(RD2, PE2, 'bo', label = r'NEB Energy Curve', markersize = 10, markerfacecolor = 'white')
    linein, = axin1.plot(RD, PE, 'b-', label = r'NEB Energy Curve', linewidth = 3)
    scatterin1, = axin1.plot(RD1, PE1, 'bo', label = r'NEB Energy Curve', markersize = 10, markerfacecolor = 'red')
    scatterin2, = axin1.plot(RD2, PE2, 'bo', label = r'NEB Energy Curve', markersize = 10, markerfacecolor = 'white')
    num = str(_).zfill(4)
    atoms = mpimg.imread(f'C:\\Users\\handa\\Desktop\\atomfig\\atomfig{num}.png')
    im = ax2.imshow(atoms, animated = True)
    
    # 收集当前帧所有元素到列表
    ims.append([line, scatter1, scatter2, linein, scatterin1, scatterin2, im])

# 直接用全局画布生成动画
ani = animation.ArtistAnimation(fig, ims, interval = 500, repeat = False)

# 如果需要导出为视频文件，取消注释下方代码，需提前安装配置ffmpeg
# ani.save('output.mp4', writer='ffmpeg', dpi=100)
plt.show()

额外说明 #

• 提前在循环外定义了画布和所有子图的固定属性，仅在循环内更新随帧变化的绘制元素，大幅降低内存占用
• 每帧的所有绘制元素都被完整收集到ims列表中，保证动画显示完整内容
• 直接使用绘制元素所属的全局画布生成动画，避免画布不匹配导致的空白问题

内容的提问来源于stack exchange，提问作者friedchicken