Manim 提供了一系列专为三维空间设计的对象，让创建三维数学动画变得更加轻松.

本篇开始介绍其中最简单的点和线相关对象，也就是Dot3D（三维的点），Line3D（三维的线）和Arrow3D（三维的箭头）.

• Dot3D用于表示三维空间中的点，是构建其他复杂三维图形的基础，它适用于标记关键点、位置、向量起点等。
• Line3D用于在三维空间中绘制线段，可以表示向量、路径、轨迹等。它适用于展示物体的运动轨迹、力的方向等。
• Arrow3D在Line3D的基础上添加了箭头，用于明确表示方向性的线段。它适用于表示矢量、力的方向、速度等。

1. 主要参数

Dot3D的主要参数:

参数名称	类型	说明
point	np.ndarray	点的位置，包含 x，y，z 3个值
radius	float	点的半径
color	Color	点的颜色
resolution	tuple[int, int]	点的分辨率

Dot3D本质上是个球形，所以有radius参数，控制点的大小； 。

resolution参数设置的是点这个球形的分辨率，值越大，点看上去越圆滑，一般不需要设置这个参数，默认值就可以了.

Line3D的主要参数:

参数名称	类型	说明
start	np.ndarray	线段的起点坐标，包含 x，y，z 3个值
end	np.ndarray	线段的终点坐标，包含 x，y，z 3个值
thickness	float	线段的粗细
color	Color	线段的颜色

Arrow3D的主要参数:

参数名称	类型	说明
start	np.ndarray	箭头的起点坐标，包含 x，y，z 3个值
end	np.ndarray	箭头的终点坐标，包含 x，y，z 3个值
thickness	float	箭头主体的粗细
height	float	箭头尖部的高度
base_radius	float	箭头尖部的底部半径
color	Color	箭头的颜色

2. 主要方法

Dot3D和Arrow3D没有什么特殊的方法，就是一些Manim对象常规的缩放，平移等方法.

但是，Line3D有几个自己特有的方法.

名称	说明
parallel_to	创建一条与给定线段平行的线段
perpendicular_to	创建一条与给定线段垂直的线段
pointify	获取表示对象中心的点

3. 使用示例

最后，还是通过示例来演示上面几个对象的重要参数和方法.

3.1. Dot3D的位置和颜色

在这个示例中，我们将创建个Dot3D对象.

第一个点具有默认的半径和颜色；而第二个点，我们将自定义其半径和颜色.

通过调整这些参数，我们可以清晰地看到两个点在三维空间中的位置和颜色差异.

# 使用默认参数
dot1 = Dot3D(point=axes.c2p(1, 2, 3))

# 自定义半径和颜色
dot2 = Dot3D(
    point=axes.c2p(2, 3, -1),
    radius=0.2,
    color=RED,
)

3.2. Line3D的长度和方向

此示例将展示如何使用Line3D对象在三维空间中绘制一条线段.

首先根据起点和终点设置一个线段，同时，调整线段的粗细和颜色来使其更加醒目.

然后，通过函数parallel_to和perpendicular_to分别绘制此线段的平行线（黄色）和垂线（红色）.

# 指定起点和终点 以及线段粗细
line = Line3D(
    start=LEFT + DOWN * 2 + IN,
    end=RIGHT + UP * 2 + OUT * 2,
    thickness=0.02,
    color=BLUE,
)

# 绘制line的平行线
Line3D.parallel_to(line, color=YELLOW)

# 绘制line的垂线
Line3D.perpendicular_to(line, color=RED)

3.3. Arrow3D的方向和样式

在这个示例中，我们使用Arrow3D对象来表示一个带箭头的线段，以强调方向性.

首先设置箭头的起点和终点，为了突出箭头， 。

再调整其粗细（thickness参数）、箭头尖部的高度（height参数）和底部半径（base_radius参数）.

# 指定起点和终点 以及箭头样式参数
arrow = Arrow3D(
    start=[-1, -1, -2],
    end=[1, 2, 2],
    thickness=0.05,
    height=0.2,
    base_radius=0.1,
    color=GREEN,
)

3.4. 综合使用Dot3D, Line3D和Arrow3D

在这个综合示例中，我们结合使用Dot3D、Line3D和Arrow3D来创建一个更复杂的三维场景.

首先，在场景中放置一个Dot3D对象作为起点.

然后，我们将使用Line3D对象从该点绘制一条线段到另一个位置，表示路径或轨迹.

最后，我们将在线段的终点处添加一个Arrow3D对象.

通过调整这些对象的参数（如位置、颜色、粗细等），可以创建一个既清晰又富有表现力的三维图形，用于演示、教学或科学研究等多种目的.

# 创建Dot3D对象作为起点
dot = Dot3D(point=[-1, -1, -1], color=BLUE)

# 创建Line3D对象连接起点和另一个点
line = Line3D(
    start=[-1, -1, -1],
    end=[2, 2, 2],
    thickness=0.05,
    color=YELLOW,
)

# 创建Arrow3D对象在终点处指示方向
arrow = Arrow3D(
    start=[2, 2, 2],
    end=[1, 2, -1],
    thickness=0.05,
    height=0.2,
    base_radius=0.1,
    color=RED,
)

4. 附件

文中的代码只是关键部分的截取，完整的代码共享在网盘中（dot_line.py）， 。

下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872) 。

最后此篇关于manim边学边做--三维的点和线的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于manim边学边做--三维的点和线的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。