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MATLAB动画绘制
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Matlab动画制作
Matlab的动画制作： 质点动画：最简单的动画产生方式，产生一个顺着曲线轨迹运动的质点来操作。 电影动画：首先保存一系列的图形，然后按照一定的顺序像电影一样的播放。 程序动画：在图形窗口中按照一定的算法连续擦除和重绘图形对象。 质点动画 使用comet、comet3函数来产生质点动画，其步骤如下： step1：求解出质点完整的运动轨迹坐标x，y和z。 step2：使用comet或者comet3直接绘制动点。 函数comet和comet3调用格式 调用格式 说明 comet(y) 显示质点绕着向量y的动画轨迹（二维） comet(x, y) 显示质点绕着向量y与x的动画轨迹（二维） comet(x, y, p) 同上面的效果，但额外地定义轨迹尾巴线的长度p*length(y)， 其中p是介于0和1之间的数，默认为0.1
实例： % 最简单的动画形式，使用comet、comet3函数 % 产生一个顺着曲线轨迹运动的质点 % step1：求解出质点完整的运动轨迹坐标x，y和z % step2：使用comet或者comet3直接绘制动点 % 使用函数comet建立质点绕圆运动的动画 clf; clear; %{ linspace是Matlab中的一个指令，用于产生指定范围内的指定数量点数，相邻数据跨度相同，并返回一个行向量。 调用方法：linspace(x1,x2,N) 功 能：用于产生x1，x2之间的N点行矢量，相邻数据跨度相同。其中x1、x2、N分别为起始值、终止值、元素个数。若缺省N，默认点数为100。 举例如下：X = linspace(5, 100, 20) % 产生从5到100范围内的20个数据，相邻数据跨度相同 X = 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5055 60 65 70 75 80 85 90 95 100 ps：这和X = [5 : 5 : 100]的效果是一样的。 %} % 圆周运动 t = linspace(0, 2*pi, 10000); x = cos(t); y = sin(t); % 以便比较comet是否跟着轨迹走 % plot(x, y); axis([-1, 1 -1, 1]); axis square; hold on; grid on; % comet(x, y, p); p：定义轨迹尾巴的长度，范围在0-1之间，默认时为0.1 comet(x, y, 0.03);
% 平抛运动 clf; clear; grid on; vx = 40; dt = linspace(0,10,1000); dx = vx*dt; dy = -9.8*dt.^2/2; comet(dx, dy); 
% 导弹发射
clf;
clear;
grid on;
vx = 100*cos(1/4*pi);
vy = 100*sin(1/4*pi);
t = 0:0.01:15;
dx = vx*t;
dy = vy*t-9.8*t.^2/2;
comet(dx, dy);
% 使用函数comet3建立质点绕圆运动的动画 figure(); grid on; tt = 0:pi/500:10*pi; plot3(sin(t),cos(t),t); comet3(sin(tt), cos(tt), tt, 0.5); 
电影动画 1、调用moviein函数对内存进行初始化，创建一个足够大的矩阵，使之能够容纳基于当前坐标大小的一系列指定的图形（此处称为帧）。 2、调用getframe函数生成每个帧。该函数返回一个列矢量，利用这个矢量，就可以创建一个电影动画矩阵。 3、调用movie函数按照指定的速度进行指定次数播放该电影动画。例如：movie(M, n)可以播放由矩阵M所定义的画面n次，默认n时只播放一次。 getframe函数和movie函数详解：getframe函数可以捕捉动画帧，并保存到矩阵中。该函数的主要格式有： 1、f = getframe，从当前图形框中得到动画帧； 2、f = getframe(h)，从图形句柄h中得到动画帧； 3、f = getframe(h，rect)，从图形句柄h的指定区域rect中得到动画帧。 当创建了一系列动画帧后，可利用movie函数播放这些动画帧。该函数的主要格式有： 1、movie(M)，将矩阵M中的动画帧播放一次； 2、movie(M, n)，将矩阵M中的动画帧播放n次 3、movie(M, n, fps)，将矩阵M中的动画帧以每秒fps帧的速度播放n次。
电影动画程序的一般结构： % 记录电影 for j = 1:n % 旋转并记录每个画面 Plot_command; % 以绘画函数来产生动画 M(j) = getframe; % 抓取画面值 end Movie(M); % 播放动画实例1：演示山峰函数绕Z轴旋转的动画。 clc; clear; % peaks是一个函数，其中有2个变量。由平移和放缩高斯分布函数获得。 % 参数为30，得到的X、Y、Z为30*30的矩阵。 [X, Y, Z] = peaks(30); % surf绘制三维曲面图 surf(X,Y,Z); axis([-3,3,-3,3,-10,10]); % 关闭所用坐标轴上的标记、格栅和单位标记。但保留由text和gtext设置的对象 axis off; %{ shading：是用来处理色彩效果的，分以下三种： 1、no shading 一般的默认模式 即shading faceted 2、shading flat 在faceted的基础上去掉图上的网格线 3、shading interp 在flat的基础上进行色彩的插值处理，使色彩平滑过渡 %} shading interp; %{ colormap：设定和获取当前的色图。 1、colormap(map)：设置颜色图为矩阵map。如果map中的任何值在区间[0,1]之外，MATLAB返回错误。 2、colormap('default')：将当前的颜色图设置为默认的颜色图。 3、cmap=colormap：返回当前的颜色图。返回的值都在区间[0,1]内。 map是一个3列矩阵，其元素数值定义在区间[0,1]。矩阵的每行元素表示1一个真色彩向量，即红、绿、蓝3基色的系数。 hot为matlab中预定义的色图样式中的一种，表示：黑、红、黄、白色浓淡交错。 %} colormap(hot); % 建立一个20列的大矩阵 M = moviein(20); for i = 1:20 % 改变视点 view(-37.5+24*(i-1),30); % 将图形保存到M矩阵 M(i) = getframe; end % 播放画面2次 movie(M,2);
实例2：动态展示plot画图 clc; clear; % 初始化一个电影矩阵 M = moviein(16); % 创建电影 for k = 1:16 plot(fft(eye(k+16))); axis equal; % 调用getframe函数生成每个帧 M(k) = getframe; end % 调用movie函数将电影动画矩阵M(k)播放5次 movie(M, 5); % 将前面创建的电影动画中添加一个垂直的滚动条 h = uicontrol('style','slider','position',[10 50 20100],'Min',1,'Max',16,'Value',1); for k=1:16 plot(fft(eye(k+16))); axis equal; set(h,'Value',k); % gcf为返回当前图形窗口句柄 M(k) = getframe(gcf); end clf; axes('Position',[0 0 11]); movie(M,5);
实例3：改变色彩矩阵，让影片展示从正片到负片的效果 % 清除电影资料矩阵M clear M; % 加载图片文件，并画出 load clown.mat; % 画出小丑图像 image(X); colormap(map); % 抓取30个画面 n = 30; scale = cos(linspace(0, 2*pi, n)); fprintf('抓取画面中...\n'); M = moviein(n); for i = 1:n % 改变色彩矩阵（让影片呈现出从正片到负片的效果） colormap(((i-1)*(1-map)+(n-i)*map)/n); % 抓取画面，并存入电影资料矩阵M M(i) = getframe; end fprintf('播放电影中...\n'); % 播放电影5次（含正向与逆向播放） movie(M, -5);
程序动画
在MATLAB中，可以采用重绘图形对象的方法来创建程序动画。改变对象的方法可以触发MATLAB对该对象进行重绘。 创建程序动画的典型步骤是： 1、绘制一个图形对象； 2、通过在一个程序循环中改变该对象的x，y和z坐标值来实现该对象的移动，从而形成动画。 在创建MATLAB的程序动画时，图形擦除也是非常重要的。 图形动态绘画中三种重要的擦除模式：（通过没置“EraseMode”属性来完成） 1、None：在移动图形对象时，MATLAB不进行擦除； 2、Background：在图形对象移走以后，MATLAB在原来的位置用背景色进行重绘。在这种模式下，MATLAB将原来的对象完全擦除，包括该对象下面的所有图形，如栅格线等； 3、Xor：与Background模式相比，这种模式只擦除对象本身。大多数的MATLAB程序动画都采用这种擦除模式。
目前新版本的Matlab已经不支持EraseMode属性了，坐标图的动画显示实现要依赖animatedline对象，配合drawnow函数使用。 animatedline：创建动画行，使用的语法格式及说明如下： h = animatedline：创建一个没有数据的动画行，并将其添加到当前轴。在循环中添加点以创建线条动画。 h = animatedline(x, y)：创建由初始数据点x和y定义的动画线。 h = animatedline(x, y, z)：创建由初始数据点x、y和z定义的动画线。 h = animatedline(___, Name, Value)：使用一个或多个Name, Value对参数指定动画行属性。例如，'Color', 'r'将线条颜色设置为红色。需要在输入成对的参数组合之后使用此选项。 h = animatedline(ax, ___)：在轴指定的轴ax上创建动画线，而不是在当前轴gca中。如果不指定轴对象，则animatedline使用当前轴。 如果有另一个函数想从当前图形中获得数据，用animateline的getpoints方法：[xdata, ydata] = getpoints(h); animatedline动画线属性 animatedline动画可以指定可选的逗号分隔的Name,Value参数对。 Name是参数名称，Value是相应的值。Name必须出现在单引号（' '）中。你可以按照任何顺序指定多个名称和值对参数Name1,Value1, ..., NameN, ValueN。 常用的animatedline动画属性 属性名称 说明 备注 Color 线条颜色 线条颜色，指定为RGB三元组，或颜色名称的字符向量，或'none'。默认的RGB值[0 0 0]对应于黑色。若指定'none'，那么该行不可见的。 LineStyle 线条样式 '-'：实线（默认）；'--'：虚线（）；'none'：没有线 ':'：虚线（） '-.'：点划线（）； LineWidth 线条宽度 线宽，默认0.5。如果线条具有标记，则线宽也会影响标记边缘。 Marker 标记符号 默认情况下，没有标记。指定标记符号会在每个数据点或顶点添加标记。 MarkerSize 标记大小 标记大小，以点数表示为正值。（默认为6） MarkerEdgeColor 标记边缘的颜色 1、'auto'：使用Color属性中指定的相同颜色。2、'none'：不使用颜色，未填充的标记不可见。3、RGB三元组或颜色名称的字符向量。 MarkerFaceColor 标记内部的颜色 1、'none'：不使用颜色，这使内部看不见。2、'auto'：使用与Color轴属性相同的颜色。3、RGB三元组或颜色名称的字符向量 MaximumNumPoints 存储和显示的最大点数 动画行存储和显示的最大点数，指定为正值或Inf。默认值是百万。如果点数超过最大值，则动画行将保留最近添加的点，并从该行的起始处删除点。这些丢弃点不再显示，使用getpoints时不会返回。若指定为Inf，则动画行不会丢弃任何点，但存储的点数受限于可用内存量。
颜色属性常用取值 长名称 简称 RGB值 说明 'yellow' 'y' [1 1 0] 黄色 'magenta' 'm' [1 0 1] 品红 'cyan' 'c' [0 1 1] 青色 'red' 'r' [1 0 0] 红色 'green' 'g' [0 1 0] 绿色 'blue' 'b' [0 0 1] 蓝色 'white' 'w' [1 1 1] 白色 'black' 'k' [0 0 0] 黑色
标记符号取值 值 描述 值 描述 'o' 圈 '^' 上三角形 '+' 加号 'v' 下三角形 '*' 星号 '>' 右三角形 '.' 点 ' |
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