Pythonで3次元のグラフをアニメーション化させたい

Question

前提

Pythonで3次元のグラフを作成したのですが、アニメーション化させたいです。
ソースコードのどこを変更または追加すれば良いのかわからなくて困っています。
Pythonを始めたばかりなので、有識者の方に教えていただきたいです。
よろしくお願い致します。

該当のソースコード

%matplotlib notebook

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

#万有引力定数を定義
G=6.67e-11 #N-m2/kg2
#参照数量
m_nd=1.989e+30 #kg #太陽の質量
r_nd=5.326e+12 #m #アルファケンタウリの星間距離
v_nd=30000 #m/s #太陽の周りの地球の相対速度
t_nd=79.91*365*24*3600*0.51 #s #アルファケンタウリの軌道期間
#正味定数
K1=G*t_nd*m_nd/(r_nd**2*v_nd)
K2=v_nd*t_nd/r_nd

#質量の定義
m1=1 #質量が太陽の５倍の質点
m2=1 #質量が太陽の質点
#位置の初期条件
r1=[-0.5,0,0] #m
r2=[0.5,0,0] #m
r1=np.array(r1,dtype="float64")
r2=np.array(r2,dtype="float64")
r_com=(m1*r1+m2*r2)/(m1+m2)
#速度の初期条件
v1=[0.01,0.01,0] #m/s
v2=[-0.05,0,-0.1] #m/s
v1=np.array(v1,dtype="float64")
v2=np.array(v2,dtype="float64")
v_com=(m1*v1+m2*v2)/(m1+m2)

#運動方程式を定義
def TwoBodyEquations(w,t,G,m1,m2):
    r1=w[:3]
    r2=w[3:6]
    v1=w[6:9]
    v2=w[9:12]
    r=np.linalg.norm(r2-r1)
    dv1bydt=K1*m2*(r2-r1)/r**3
    dv2bydt=K1*m1*(r1-r2)/r**3
    dr1bydt=K2*v1
    dr2bydt=K2*v2
    r_derivs=np.concatenate((dr1bydt,dr2bydt))
    derivs=np.concatenate((r_derivs,dv1bydt,dv2bydt))
    return derivs

#パッケージの初期パラメータ
init_params=np.array([r1,r2,v1,v2]) #create array of initial params
init_params=init_params.flatten() #flatten array to make it 1D
time_span=np.linspace(0,8,500) #8 orbital periods and 500 points
#odeを実行
from scipy.integrate import odeint
two_body_sol=odeint(TwoBodyEquations,init_params,time_span,args=(G,m1,m2))

r1_sol=two_body_sol[:,:3]
r2_sol=two_body_sol[:,3:6]

rcom_sol=(m1*r1_sol+m2*r2_sol)/(m1+m2)
r1com_sol=r1_sol-rcom_sol
r2com_sol=r2_sol-rcom_sol

#図を作成
fig=plt.figure(figsize=(5,5))
ax=fig.add_subplot(111,projection="3d")
ax.plot(r1com_sol[:,0],r1com_sol[:,1],r1com_sol[:,2],color="darkblue")
ax.plot(r2com_sol[:,0],r2com_sol[:,1],r2com_sol[:,2],color="tab:red")
#plt.savefig("TwoBodyEquation2.pdf")
ax.scatter(r1com_sol[-1,0],r1com_sol[-1,1],r1com_sol[-1,2],color="darkblue",marker="o",s=30)
ax.scatter(r2com_sol[-1,0],r2com_sol[-1,1],r2com_sol[-1,2],color="tab:red",marker="o",s=30)
#さらにいくつかのベルとホイッスルを追加する
ax.set_xlabel("x-coordinate",fontsize=5)
ax.set_ylabel("y-coordinate",fontsize=5)
ax.set_zlabel("z-coordinate",fontsize=5)```

Answer 1

スクリプトの最後に以下を追加。

steps = r1com_sol.shape[0]
artists = [
    [ax.scatter(*np.c_[r1com_sol[i], r2com_sol[i]],
                color=["darkblue", "tab:red"], marker="o", s=30)]
    for i in range(0, steps, 2)
]
anim = ArtistAnimation(fig, artists, interval=50)

Comments

[osamuhito]

ありがとうございます！アニメーション化することができました。
点だけでなく、軌道についてもアニメーション化することも可能なのでしょうか。
可能でしたら教えていただきたいです。

[melian]

軌道のアニメーションというのは具体的にはどの様なものを想定しておられるのでしょうか？

[osamuhito]

質点が動いた後に線が表示される感じです。

Answer 2

plot,scatterでの描画部分を、forループでリストに蓄積してArtistAnimationで描画すればよいです。
（嵌り）ポイントとしてはax.plotの結果が<mpl_toolkits.mplot3d.art3d.Line3Dのリストとして返るので、im1p,=として受け取るようにすることです。

# 略
ims = []
for i in range(len(r1com_sol)):
    im1p, = ax.plot(r1com_sol[:,0],～)
    im1s = ax.scatter(r1com_sol[i,0],～)
    im2p, = ax.plot(r2com_sol[:,0],～)
    im2s = ax.scatter(r2com_sol[i,0],～)
    ims.append([im1p,im1s,im2p,im2s])

ani = animation.ArtistAnimation(fig, ims, interval=100)

Comments

[osamuhito]

ありがとうございます！アニメーション化することができました。
点だけでなく、軌道についてもアニメーション化することも可能なのでしょうか。
可能でしたら教えていただきたいです。