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我的程序为每个时间步绘制文件中粒子的位置。不幸的是，尽管我使用了matplotlib.animation. 瓶颈在哪里？

我的两个粒子的数据文件如下所示：

#     x   y   z
# t1  1   2   4
#     4   1   3
# t2  4   0   4
#     3   2   9
# t3  ...

我的脚本：

import numpy as np                          
import matplotlib.pyplot as plt            
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import mpl_toolkits.mplot3d.axes3d as p3
import matplotlib.animation as animation

# Number of particles
numP = 2
# Dimensions
DIM = 3
timesteps = 2000

with open('//home//data.dat', 'r') as fp:
    particleData = []
    for line in fp:
        line = line.split()
        particleData.append(line)

x = [float(item[0]) for item in particleData]
y = [float(item[1]) for item in particleData]
z = [float(item[2]) for item in particleData]      

# Attaching 3D axis to the figure
fig = plt.figure()
ax = p3.Axes3D(fig)

# Setting the axes properties
border = 1
ax.set_xlim3d([-border, border])
ax.set_ylim3d([-border, border])
ax.set_zlim3d([-border, border])


def animate(i):
    global x, y, z, numP
    #ax.clear()
    ax.set_xlim3d([-border, border])
    ax.set_ylim3d([-border, border])
    ax.set_zlim3d([-border, border])
    idx0 = i*numP
    idx1 = numP*(i+1)
    ax.scatter(x[idx0:idx1],y[idx0:idx1],z[idx0:idx1])

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=timesteps, interval=1, blit=False, repeat=False)
plt.show()
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2 回答 2

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在这种情况下，我建议使用pyqtgraph 。来自文档的引用：

它的主要目标是 1) 为显示数据（绘图、视频等）提供快速的交互式图形，以及 2) 提供有助于快速应用程序开发的工具（例如，在 Qt Designer 中使用的属性树）。

您可以在安装后查看一些示例：

import pyqtgraph.examples
pyqtgraph.examples.run()

这个小代码片段生成 1000 个随机点，并通过不断更新不透明度将它们显示在 3D 散点图中，类似于 3D 散点图示例pyqtgraph.examples：

from pyqtgraph.Qt import QtCore, QtGui
import pyqtgraph.opengl as gl
import numpy as np

app = QtGui.QApplication([])
w = gl.GLViewWidget()
w.show()
g = gl.GLGridItem()
w.addItem(g)

#generate random points from -10 to 10, z-axis positive
pos = np.random.randint(-10,10,size=(1000,3))
pos[:,2] = np.abs(pos[:,2])

sp2 = gl.GLScatterPlotItem(pos=pos)
w.addItem(sp2)

#generate a color opacity gradient
color = np.zeros((pos.shape[0],4), dtype=np.float32)
color[:,0] = 1
color[:,1] = 0
color[:,2] = 0.5
color[0:100,3] = np.arange(0,100)/100.

def update():
    ## update volume colors
    global color
    color = np.roll(color,1, axis=0)
    sp2.setData(color=color)

t = QtCore.QTimer()
t.timeout.connect(update)
t.start(50)


## Start Qt event loop unless running in interactive mode.
if __name__ == '__main__':
    import sys
    if (sys.flags.interactive != 1) or not hasattr(QtCore, PYQT_VERSION'):
        QtGui.QApplication.instance().exec_()

小 gif 让您了解性能：

在此处输入图像描述

编辑：

在每个时间步显示多个点有点棘手，因为gl.GLScatterPlotItem只需要(N,3)-arrays作为点位置，请参见此处。您可以尝试制作一个字典，ScatterPlotItems其中每个都包含特定点的所有时间步长。然后需要相应地调整更新功能。您可以在下面找到一个示例，其中pos每个(100,10,3)-array点代表 100 个时间步长。我将更新时间缩短1000 ms为较慢的动画。

from pyqtgraph.Qt import QtCore, QtGui
import pyqtgraph.opengl as gl
import numpy as np

app = QtGui.QApplication([])
w = gl.GLViewWidget()
w.show()
g = gl.GLGridItem()
w.addItem(g)

pos = np.random.randint(-10,10,size=(100,10,3))
pos[:,:,2] = np.abs(pos[:,:,2])

ScatterPlotItems = {}
for point in np.arange(10):
    ScatterPlotItems[point] = gl.GLScatterPlotItem(pos=pos[:,point,:])
    w.addItem(ScatterPlotItems[point])

color = np.zeros((pos.shape[0],10,4), dtype=np.float32)
color[:,:,0] = 1
color[:,:,1] = 0
color[:,:,2] = 0.5
color[0:5,:,3] = np.tile(np.arange(1,6)/5., (10,1)).T

def update():
    ## update volume colors
    global color
    for point in np.arange(10):
        ScatterPlotItems[point].setData(color=color[:,point,:])
    color = np.roll(color,1, axis=0)

t = QtCore.QTimer()
t.timeout.connect(update)
t.start(1000)


## Start Qt event loop unless running in interactive mode.
if __name__ == '__main__':
    import sys
    if (sys.flags.interactive != 1) or not hasattr(QtCore, 'PYQT_VERSION'):
    QtGui.QApplication.instance().exec_()

请记住，在此示例中，所有点都显示在散点图中，但是，颜色不透明度（颜色数组中的第 4 维）在每个时间步中更新以获取动画。您也可以尝试更新点而不是颜色以获得更好的性能......

于 2016-11-30T16:54:38.853 回答
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我猜你的瓶颈是在动画的每一帧中调用ax.scatter和ax.set_xlim3d类似的。

理想情况下，您应该调用scatter一次，然后使用 scatter 返回的对象及其在函数中的set_...属性（更多详细信息请点击此处）。animate

我不知道怎么做scatter，但如果你ax.plot(x, y, z, 'o')改用，你可以按照这里的演示方法。

使用一些随机数据x, y, z。它会像这样工作

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import mpl_toolkits.mplot3d.axes3d as p3
import matplotlib.animation as animation
from numpy.random import random

# Number of particles
numP = 2
# Dimensions
DIM = 3
timesteps = 2000

x, y, z = random(timesteps), random(timesteps), random(timesteps)

# Attaching 3D axis to the figure
fig = plt.figure()
ax = p3.Axes3D(fig)

# Setting the axes properties
border = 1
ax.set_xlim3d([-border, border])
ax.set_ylim3d([-border, border])
ax.set_zlim3d([-border, border])
line = ax.plot(x[:1], y[:1], z[:1], 'o')[0]


def animate(i):
    global x, y, z, numP
    idx1 = numP*(i+1)
    # join x and y into single 2 x N array
    xy_data = np.c_[x[:idx1], y[:idx1]].T
    line.set_data(xy_data)
    line.set_3d_properties(z[:idx1])

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=timesteps, interval=1, blit=False, repeat=False)
plt.show()
于 2016-12-02T19:10:32.413 回答