如何将两个不同数据集的ggplot动画按相同时间状态合并

我有两个基于不同数据集生成的ggplot动画，一个为geom_path轨迹动画，另一个为geom_point散点动画，希望将二者按相同时间状态同步合并。

效果演示动图如下：

现有R代码 #

library(ggplot2)
library(gganimate)
xx=c(1,1)
vv=c(-1,0)
ep=0.2
L=5
dl=10
s=15
#generate data
data<-matrix(0,L*dl,2)
data_all<-matrix(0,L*dl*s,2)
for(i in 1:L){
  for(j in 1:(s*dl)){
    data_all[(i-1)*s*dl+j,]=cos(2*ep*(j-1))*xx+sin(2*ep*(j-1))*vv
  }
  for(j in 1:dl){
    data[(i-1)*dl+j,]=cos(ep*(j-1))*xx+sin(ep*(j-1))*vv
    if(j==dl){
      xx=data[i*dl,]
      vv=rnorm(2)*4
    }
  }
}
t<-rep(c(1:L),each=dl)
dat=cbind(t,data)
dat<-as.data.frame(dat)
colnames(dat)=c("t","x1","x2")
p1=ggplot(dat,aes(x = x1, 
                 y = x2)) +
  geom_path()+
  transition_reveal(t)
p1  

t2<-rep(c(1:L),each=dl*s)
dat_all=cbind(t2,data_all)
dat_all<-as.data.frame(dat_all)
colnames(dat_all)=c("t","x1","x2")
pp=ggplot(dat_all,aes(x = x1, y = x2)) +
  geom_point()
p2 <- pp + 
  transition_states(t,
                    transition_length = 0.1,
                    state_length = 5)

p2

解决方案 #

不需要分开生成两个动画再合并，直接在同一个ggplot对象中为不同geom指定对应数据集，共用同一套时间过渡规则即可实现同步：

• 两个数据集的时间变量已统一命名为t，天然满足时间刻度对应要求
• 统一使用transition_states控制全局时间进度，轨迹图层用shadow_mark保留历史路径，实现和原transition_reveal完全等效的效果

修改后的可运行代码如下：

library(ggplot2)
library(gganimate)
xx=c(1,1)
vv=c(-1,0)
ep=0.2
L=5
dl=10
s=15
# 生成轨迹数据集
data<-matrix(0,L*dl,2)
data_all<-matrix(0,L*dl*s,2)
for(i in 1:L){
  for(j in 1:(s*dl)){
    data_all[(i-1)*s*dl+j,]=cos(2*ep*(j-1))*xx+sin(2*ep*(j-1))*vv
  }
  for(j in 1:dl){
    data[(i-1)*dl+j,]=cos(ep*(j-1))*xx+sin(ep*(j-1))*vv
    if(j==dl){
      xx=data[i*dl,]
      vv=rnorm(2)*4
    }
  }
}
t<-rep(c(1:L),each=dl)
dat=cbind(t,data)
dat<-as.data.frame(dat)
colnames(dat)=c("t","x1","x2")

t2<-rep(c(1:L),each=dl*s)
dat_all=cbind(t2,data_all)
dat_all<-as.data.frame(dat_all)
colnames(dat_all)=c("t","x1","x2")

# 合并图层生成同步动画
p <- ggplot() +
  # 轨迹图层指定dat数据集
  geom_path(data = dat, aes(x = x1, y = x2), linewidth = 1) +
  # 散点图层指定dat_all数据集
  geom_point(data = dat_all, aes(x = x1, y = x2), color = "red", size = 2) +
  # 全局统一过渡规则，和原散点动画参数完全一致
  transition_states(t,
                    transition_length = 0.1,
                    state_length = 5) +
  # 仅保留轨迹历史渲染，实现路径逐步显示的效果
  shadow_mark(past = TRUE, future = FALSE, layer = 1)

# 渲染动画，帧数可根据需求调整
animate(p, nframes = 300, fps = 20)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Xia.Song