如何将matplotlib绘制的3D图导出为360度环绕旋转的视频

核心问题原因 #

• 变量作用域错误：fig和ax定义在init()函数内部，属于局部变量，外部的动画逻辑无法访问正确的画布、坐标轴对象，导致每帧独立生成新的绘图窗口，无法拼接为视频
• 3D绘图对blit=True适配性差，开启后容易出现渲染异常
• 未安装ffmpeg编码器会导致视频导出失败，matplotlib需要依赖该工具生成mp4文件

修正后的可运行代码 #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from matplotlib import animation

# 提前定义全局的画布和坐标轴对象，保证所有函数可以访问
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection="3d")

points = np.array ([[[472.983284, 114.5,-1792.],
        [720.65216064, 1535.5, -1792.],
        [1500.20385742, 1535.5, -1008.],
        [1252.39562988, 114.5, -1008.]]])

def init():
    # 初始化仅做绘图逻辑，不用重复创建画布
    ax.cla()
    for i in points:
        x = np.array([[i[0,0], i[-1,0]], [i[1,0], i[2,0]]])
        y = np.array([[i[0,1], i[-1,1]], [i[1,1], i[2,1]]])
        z = np.array([[i[0,2], i[-1,2]], [i[1,2], i[2,2]]])
        ax.plot_surface(x, y, z)
    ax.set_xlabel('X')
    ax.set_ylabel('Y')
    ax.set_zlabel('Z')
    return

def animate(i):
    # 直接修改全局ax的视角，azim从0到360旋转
    ax.view_init(elev=10., azim=i)
    return

# 生成动画，关闭blit参数
anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,
                               frames=360, interval=20, blit=False)
# 保存为视频，确保本地已经安装ffmpeg
anim.save('basic_animation.mp4', fps=30, extra_args=['-vcodec', 'libx264'])
# 运行结束后自动关闭画布
plt.close()

额外注意事项 #

• 如果运行时提示找不到ffmpeg，Windows系统可以下载ffmpeg编译好的二进制文件，添加到系统环境变量即可；Linux系统可以通过包管理器直接安装，Mac系统可以通过brew安装
• 不需要弹出交互窗口的话可以删除%matplotlib qt5这行代码，脚本模式下默认使用非交互后端更适合导出视频
• 如果需要调整旋转速度，可以修改fps参数或者frames参数，总时长=帧数/帧率，360帧、30fps的配置总时长为12秒，刚好旋转一周

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