数学+数字图形化：3Blue1Brown的动画引擎如何配置？[转载]

本文全文转载自知乎：https://zhuanlan.zhihu.com/p/70243739

作者：李狗嗨（英属哥伦比亚大学(UBC) 机械工程博士在读）

他的专栏：直观の数学​zhuanlan.zhihu.com

---

相信很多人都知道3Blue1Brown，这是一个由斯坦福大学的数学系学生Grant Sanderson 创建的YouTube 频道。该频道从独特的视觉角度解说高等数学，内容包括线性代数、微积分、神经网络、黎曼猜想、傅里叶变换以及四元数等等。

本人通过该视频频道获得了很多启发，同时也对其精良的视频制作技术产生了浓厚的兴趣。

偶然的机会，得知其在Github上有专门开设了一个动画制作引擎：manim。

所以，突然想尝试用一下该基于Python的可视化引擎，如果可以实现功能，以后就可以根据自己的需要利用该引擎进行动画演示。

网上找了一些相关的文章，有的写得很好，但是因为该开源代码库更新频繁，所以以前的配置教程往往会有过时的情况。现在最新的版本是基于Python 3的，以前的基于Python 2.7的教程已经不再适用于当前代码。所以在安装过程中，遇到了不少新问题，在解决的过程中记录了这些新问题的解决方法。并形成此文。(测试于2019年6月)

在配置前首先得安装Python 3，这个安装过程在此处不再赘述。建议通过Anaconda进行安装，而不是直接安装Python。这里的演示也是基于Windows 10 系统，在安装Anaconda的基础上完成的。Anaconda的下载地址为：

https://www.anaconda.com/distribution/#download-section 建议选择安装Python 3.7 version，具体安装步骤网上有很多。

除此之外，还要下载：

1. manim：https://github.com/3b1b/manim，选择clone or download，然后Download ZIP，解压后到一个合适的位置（路径中不要包含中文！），即可使用（此为manim动画引擎所包含的全部文件）；
2. miktex：https://miktex.org/download，直接安装即可，（安装路径中不要包含中文！）（此为windows平台下的Tex套件，TeX 是一种排版语言，主要用于处理视频中包含的文字信息）；
3. ffmpeg：Builds – Zeranoe FFmpeg，下载好后，放到一个合适的路径下（路径中不要包含中文！），解压后将../bin/目录添加进用户环境变量（见后图）（此为音视频流处理软件)
4. dvisvgm：https://dvisvgm.de/Downloads/ ，64位的用户请注意选择64位的安装包，，下载好后，放到一个合适的路径下（路径中不要包含中文！），解压后将../dvisvgm/目录添加进用户环境变量（见后图）（此为可以将dvi转换为高质量svg的软件）。

添加进用户环境变量的方法：

右击“我的电脑”图标-“属性”-左边的”高级系统设置”

选择”环境变量”-“用户变量”中的”Path”-“编辑”-“新建”。

然后把解压后的FFmpeg的bin文件夹的路径和dvisvgm的dvisvgm文件夹路径添加进去，并选择确定。然后进行环境测试，看各个依赖环境是否都配置妥当（注意：按照个人安装的实际路径进行添加，图中只是一个参考）。

在Anaconda Prompt 中通过命令行配置并测试

具体方法是：右击”Anaconda Prompt”-“更多”-“以管理员身份运行”

这一步很重要，因为如果不以管理员身份运行很可能带来权限不够的情况，妨碍后期的各个程序包的安装。

在命令行中分别输入下列命令，并回车运行（注意并不需要版本号完全与下面图中所示的完全一致，因为随着时间推移会有版本的更新）：

如果都有类似于上面的版本提示，则说明依赖的软件安装成功，否则，回去检查安装或用户路径的添加是否正确。

打开前面下载并解压后的 manim 文件夹，该文件夹的路径就称为 manim的根目录（注意，由于manim的更新，文件夹中的内容可能会和下图中所示的有些许不一致，但可以放心这些细微的差别一般不会影响后面使用），在该根目录中新建一个空白文件夹“media”，并在该根目录中新建一个名字为“MEDIA_DIR.txt”的.txt文件。

打开”MEDIA_DIR.txt”，输入刚刚新建的”media”文件夹所在的路径并保存，注意最后的“\”别漏了。

回到 Anaconda Prompt 中，输入：

该命令的意思是：跳转 (cd, Change Directory) 到 manim 的根目录中（注意：按照个人安装的实际路径进行跳转，图中只是一个参考）。

然后输入（手机上如果看不到此处的全部代码，请在代码处左右滑动或在电脑上打开该文章）：

这个安装过程中常见的问题是“pycairo”这个包安装异常。

解决方法是先输入并运行：

然后再单独安装“pycairo”这个包，输入并运行：

现在，基本的东西都安装好了。尝试着运行一下测试命令：

在运行的时候可能会有形如：ModuleNotFoundError: No module named <pack name>的错误提示，这说明还缺少程序包。请运行命令（注意：<pack name>改为对应缺失的程序包的名字，命令中不含括号或引号）：

一个特例是readline包，如果提示“ModuleNotFoundError: No module named ‘readline’”，则需要输入的是：

安装好提示缺少的包后再输入并运行：

缺什么程序包就按照上面的方法添加该程序包，直到命令可以通过：

此时打开media文件夹将找到生成的视频，表示的是正方形变成圆形的动画演示：

同理，输入命令：

得到一个向复平面映射的动画：

输入命令：

此过程中会提示安装一些程序包，为了加快编译进度，可以点击去掉那个复选框的勾选，默认安装所有需要的程序包。得到的是具有3b1b经典风格的文字动画：

输入命令：

将得到一个数据随图形位置变化的动画：

是不是手痒了？23333。

如果安装成功，感谢点赞支持，如果配置遇到什么问题，欢迎在评论区留言~

<本教程仅针对Windows 10 64位系统>

3B1B 动画制作教程持续更新中…

李狗嗨：3Blue1Brown 动画制作教程(1)​zhuanlan.zhihu.com

更多内容请关注知乎专栏：

直观の数学​zhuanlan.zhihu.com

---

再次感谢作者李狗嗨（英属哥伦比亚大学(UBC) 机械工程博士在读）。