pythonのベクトルアニメーション

Question

前提・実現したいこと

pythonでベクトルのアニメーションを作りたい．
dataファイルはt:時間,n:x座標,m:y座標,u:x方向の速度,v:y方向の速度
t n m u v
[[ 1 1 -1 5 0]
[ 1 1 -2 0 0]
[ 1 1 -3 0 0]
[ 1 1 -4 0 0]
[ 1 1 -5 0 0]
[ 1 1 -6 0 0]
[ 1 1 -7 0 0]
[ 1 1 -8 0 0]
[ 1 1 -9 0 0]
[ 1 1 -10 -5 0]
[ 1 2 -1 5 0]
[ 1 2 -2 0 2]
[ 1 2 -3 0 0]
[ 1 2 -4 0 0]
[ 1 2 -5 0 0]
[ 1 2 -6 0 0]
[ 1 2 -7 0 0]
[ 1 2 -8 0 0]
[ 1 2 -9 0 1]
[ 1 2 -10 -5 0]
[ 1 3 -1 5 0]
[ 1 3 -2 0 0]
[ 1 3 -3 0 0]
[ 1 3 -4 0 0]
[ 1 3 -5 0 0]
[ 1 3 -6 0 0]
[ 1 3 -7 0 0]
[ 1 3 -8 0 0]
[ 1 3 -9 0 0]
[ 1 3 -10 -5 0]
[ 1 4 -1 5 0]
[ 1 4 -2 0 0]
[ 1 4 -3 0 1]
[ 1 4 -4 0 0]
[ 1 4 -5 0 0]
[ 1 4 -6 0 0]
[ 1 4 -7 0 0]
[ 1 4 -8 0 0]
[ 1 4 -9 0 0]
[ 1 4 -10 -5 0]
[ 1 5 -1 5 0]
[ 1 5 -2 0 0]
[ 1 5 -3 0 0]
[ 1 5 -4 0 0]
[ 1 5 -5 0 2]
[ 1 5 -6 0 0]
[ 1 5 -7 0 0]
[ 1 5 -8 0 0]
[ 1 5 -9 0 0]
[ 1 5 -10 -5 0]
[ 1 6 -1 5 0]
[ 1 6 -2 0 0]
[ 1 6 -3 0 0]
[ 1 6 -4 0 0]
[ 1 6 -5 0 0]
[ 1 6 -6 0 0]
[ 1 6 -7 0 0]
[ 1 6 -8 0 0]
[ 1 6 -9 0 0]
[ 1 6 -10 -5 0]
[ 1 7 -1 5 0]
[ 1 7 -2 0 0]
[ 1 7 -3 0 0]
[ 1 7 -4 0 0]
[ 1 7 -5 0 0]
[ 1 7 -6 0 0]
[ 1 7 -7 0 2]
[ 1 7 -8 0 0]
[ 1 7 -9 0 0]
[ 1 7 -10 -5 0]
[ 1 8 -1 5 0]
[ 1 8 -2 0 0]
[ 1 8 -3 0 0]
[ 1 8 -4 0 0]
[ 1 8 -5 0 0]
[ 1 8 -6 0 0]
[ 1 8 -7 0 0]
[ 1 8 -8 0 0]
[ 1 8 -9 0 0]
[ 1 8 -10 -5 0]
[ 1 9 -1 5 0]
[ 1 9 -2 0 0]
[ 1 9 -3 0 0]
[ 1 9 -4 0 0]
[ 1 9 -5 0 0]
[ 1 9 -6 0 1]
[ 1 9 -7 0 0]
[ 1 9 -8 0 0]
[ 1 9 -9 0 0]
[ 1 9 -10 -5 0]
[ 1 10 -1 5 0]
[ 1 10 -2 0 0]
[ 1 10 -3 0 0]
[ 1 10 -4 0 0]
[ 1 10 -5 0 0]
[ 1 10 -6 0 0]
[ 1 10 -7 0 0]
[ 1 10 -8 0 0]
[ 1 10 -9 0 0]
[ 1 10 -10 -5 0]
[ 2 1 -1 5 0]
[ 2 1 -2 0 0]
[ 2 1 -3 0 0]
[ 2 1 -4 0 0]
[ 2 1 -5 0 0]
[ 2 1 -6 0 0]
[ 2 1 -7 0 0]
[ 2 1 -8 0 0]
[ 2 1 -9 0 0]
[ 2 1 -10 -5 0]
[ 2 2 -1 5 0]
・・・
[100 9 -9 -2 0]
[100 9 -10 -5 0]
[100 10 -1 5 0]
[100 10 -2 3 0]
[100 10 -3 2 0]
[100 10 -4 1 0]
[100 10 -5 0 0]
[100 10 -6 0 0]
[100 10 -7 -1 0]
[100 10 -8 -2 0]
[100 10 -9 -4 0]
[100 10 -10 -5 0]]
となっています．

該当のソースコード

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
data=np.genfromtxt('data.csv',delimiter=',',dtype=int)
data_trans=np.transpose(data)

t=np.array(data_trans[0])
n=np.array(data_trans[1])
m=np.array(data_trans[2])
u=np.array(data_trans[3])
v=np.array(data_trans[4])
np.set_printoptions(threshold=np.inf)
fig=plt.figure()
ims=[]
for i in range(100):
a=100i
b=100(i+1)
im=plt.quiver(n[a:b],m[a:b],u[a:b],v[a:b])
ims.append(im)
ani=animation.ArtistAnimation(fig,ims)
plt.show()

問題

imsのリストに画像が入っていくのですが，前の時間の画像の上に書かれてしまい，最終的には，このようになってしまいます．どうすればベクトルの時間変化がgifのようなアニメーションとして出力されるのでしょうか？

Answer 1

FuncAnimation を使って、その関数内で ax.quiver() を呼び出すとよいと思います。
以下にサンプルコードを貼っておきます。

サンプルコード

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.animation import FuncAnimation

T, X, Y, U, V = np.loadtxt(
    "arrows.csv", dtype=int, delimiter=",", skiprows=1, unpack=True
)

# 形状を (NumTimes * NumRows * NumCols,) -> (NumTimes, NumRows, NumCols) に変更する。
rows, cols = 10, 10  # 1時刻あたりの行 x 列
X = X.reshape(-1, rows, cols)
Y = Y.reshape(-1, rows, cols)
U = U.reshape(-1, rows, cols)
V = V.reshape(-1, rows, cols)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(7, 7))


def update_quiver(i):
    ax.cla()
    ax.quiver(X[i], Y[i], U[i], V[i], pivot="mid", units="xy")


anim = FuncAnimation(fig, update_quiver, frames=len(X), interval=300, blit=False)
anim.save("animation.gif", writer="pillow")

入出力

以下の形式の CSV ファイルであることが前提

入力

t,n,m,u,v
0,0,0,-3,-5
0,0,1,-3,4
0,0,2,-3,5
0,0,3,0,4
0,0,4,-3,-3
0,0,5,1,4
0,0,6,-4,5
0,0,7,0,2
0,0,8,4,4
0,0,9,2,-5
0,1,0,5,-1
0,1,1,2,-4
0,1,2,1,-4
0,1,3,3,-2
0,1,4,3,-3
0,1,5,-5,3
0,1,6,5,0
0,1,7,0,-5
0,1,8,2,5
0,1,9,0,5
0,2,0,3,-1
0,2,1,-5,1
0,2,2,0,-2
0,2,3,2,-1
0,2,4,2,-5
0,2,5,-1,0
0,2,6,4,3
0,2,7,3,2
0,2,8,-5,-5
0,2,9,0,5
0,3,0,3,1
0,3,1,3,-5
0,3,2,0,0
0,3,3,4,-3
0,3,4,0,4
0,3,5,1,3
0,3,6,5,3
0,3,7,-3,-2
0,3,8,3,-3
0,3,9,4,1
0,4,0,5,-4
0,4,1,5,3
0,4,2,-5,5
0,4,3,4,2
0,4,4,0,1
0,4,5,-4,-4
0,4,6,2,-5
0,4,7,3,1
0,4,8,-1,-4
0,4,9,-1,-2
0,5,0,4,2
0,5,1,-1,-1
0,5,2,1,-2
0,5,3,-1,1
0,5,4,-2,-1
0,5,5,4,-1
0,5,6,-1,2
0,5,7,4,-1
0,5,8,-3,-1
0,5,9,3,-1
0,6,0,5,2
0,6,1,4,-1
0,6,2,4,5
0,6,3,1,1
0,6,4,-4,1
0,6,5,3,4
0,6,6,0,3
0,6,7,-4,-1
0,6,8,2,5
0,6,9,5,2
0,7,0,-3,1
0,7,1,-3,5
0,7,2,0,3
0,7,3,0,2
0,7,4,-1,5
0,7,5,-2,3
0,7,6,3,0
0,7,7,-3,-2
0,7,8,2,-3
0,7,9,-2,-1
0,8,0,-4,-3
0,8,1,-3,4
0,8,2,4,-4
0,8,3,0,1
0,8,4,-3,-3
0,8,5,5,3
0,8,6,-2,1
0,8,7,5,-5
0,8,8,-1,5
0,8,9,3,4
0,9,0,-2,0
0,9,1,2,0
0,9,2,-2,-2
0,9,3,-2,-2
0,9,4,5,-3
0,9,5,2,2
0,9,6,1,-3
0,9,7,-3,4
0,9,8,-2,-5
0,9,9,4,5
1,0,0,1,-1
1,0,1,3,-3
1,0,2,1,3
…
14,8,9,1,1
14,9,0,1,-2
14,9,1,5,5
14,9,2,-3,4
14,9,3,2,-5
14,9,4,1,1
14,9,5,-3,5
14,9,6,-3,-3
14,9,7,-3,0
14,9,8,-3,-5
14,9,9,-1,-4

出力

---

不明な点があれば、コメントしてください。

Comments

[ryoma1230]

本当にありがとうございました！