Animationを保存しようとするとlist index out of rangeとなってしまう。

Question

下のプログラムを実行するときに、movie.save()の文をコメントアウトすると何も出ませんが、有効にするとlist index out of rangeのエラーが出てきてしまいます。

#プログラム

import tkinter as tk
from scipy.spatial import Delaunay, \
    delaunay_plot_2d, Voronoi, voronoi_plot_2d, ConvexHull
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.backends.backend_tkagg import ( \
    FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk)
import numpy as np
import matplotlib.animation as ani
    
root = tk.Tk()#ウインドの作成
root.title("Sheep and dog")#ウインドのタイトル
root.geometry("800x700") #ウインドの大きさ

＃シミュレーションのサイズ
n = 20 #生物Aの数
K = 10 #シミュレーションの時間ステップ数

np.random.seed(77)
x_i = np.random.randint(-48., 48., (n, 2)) #生物Aの初期値。n×2行列
z = np.array([-50., -50.]) #生物Bの初期値

fig = plt.Figure() #描画の用意
ax = fig.add_subplot(111) 
ax.set_xlim(-50,50)
ax.set_ylim(-50,50)
ax.set_xlabel("x")#x軸のラベル
ax.set_ylabel("y")#y軸のラベル
line = ax.scatter(x_i[0], x_i[1])

def animate(i):
    line.set_xdata(np.array(x_room[i,:,0])) 
    line.set_ydata(np.array(x_room[i,:,1]))
    frame=f"{i:.2f}"
    ax.set_title('frames= '+str(frame))
    return line 

x_room, z_room = [], []

for k in range(K):
    if len(x_room) == 0:
        x_room.append(x_i)
        z_room.append(z)
    
    xk = x_i + np.random.rand 
    zk = z + np.random.rand

    x_room.append(xk)
    z_room.append(zk)

    x_i = xk
    z   = zk
    print()

print(f'{len(x_room)} {len(x_room[0])} {len(x_room[0][0])}')

#tkinterのウインド上部にグラフを表示する
canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root)
movie= ani.FuncAnimation(fig, animate,interval=10,frames=1)
canvas.get_tk_widget().pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)

movie.save("animation_test.gif",writer='pillow')

errorはdef文内の

line.set_xdata(np.array(x_room[i,:,0])) 

でlist index out of rangeと書いてあるのですが、x_roomは11×20×2行列なので要素を超えていないのではないかと思っています。

また、

movie.save("animation_test.gif",writer='pillow')

をコメントアウトしているとそのエラーは出ず、代わりに

UserWarning: Animation was deleted without rendering anything. This is most likely unintended. To 
prevent deletion, assign the Animation to a variable that exists for as long as you need the Animation.
  warnings.warn(

とだけ出ます。コメントアウトを外すとlist index out of rangeが出ます。この対処法についてアドバイスをお願いします。

Comments

[melian]

x_room が 2-dim numpy.ndarray のリストになっています。
x_room = np.dstack(x_room)
とすれば 3-dim array に変換されます。ただ、
line.set_xdata(...)
で、 'PathCollection' object has no attribute 'set_xdata' というエラーになります。

[miyavi-177]

melianさん、大変丁寧にご回答して頂き本当にありがとうございます。エラーを解決することができ、無事アニメーションが保存されました。

重ねて質問したいのですが、アニメーションにzの時間変化も組み込むにはどうプログラム文を変更すれば良いでしょうか。関数animateのscatの引数をx_room[i, :, :] + z_room[i]にしてみたのですが全然違う結果になってしまいました。zは見やすくするためにx_iと色を変えた点で表したいと思っています。

Answer 1

コメントにも書きましたが、x_room が numpy.ndarray のリストになっている事が原因です。最初から numpy.ndarray にしておく方が良いかと思います。

import tkinter as tk
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
import numpy as np
import matplotlib.animation as ani

root = tk.Tk()               #ウインドの作成
root.title("Sheep and dog")  #ウインドのタイトル
root.geometry("800x700")     #ウインドの大きさ

#シミュレーションのサイズ
n = 20  #生物Aの数
K = 100 #シミュレーションの時間ステップ数

np.random.seed(77)
x_i = np.random.randint(-48., 48., (n, 2)) #生物Aの初期値。n×2行列
z = np.array([-50., -50.]) #生物Bの初期値

x_room, z_room = np.zeros((K, n, 2)),np.zeros((K, 1, 2))
x_room[0], z_room[0] = x_i, z
for k in range(1, K):
    x_room[k] = x_room[k-1] + 2*np.random.rand(n, 2)-1
    z_room[k] = z_room[k-1] + 2*np.random.rand(1, 2)-1

fig, ax = plt.subplots()  #描画の用意
ax.set_xlim(-50,50)
ax.set_ylim(-50,50)
ax.set_xlabel("x") #x軸のラベル
ax.set_ylabel("y") #y軸のラベル
scat = ax.scatter(x_i[0], x_i[1])

def animate(i):
    scat.set_offsets(x_room[i,:,:]) 
    frame = f"{i:.2f}"
    ax.set_title('frames= '+str(frame))
    return scat

#tkinterのウインド上部にグラフを表示する
canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root)
movie= ani.FuncAnimation(fig, animate, interval=100, frames=K)
canvas.get_tk_widget().pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)

movie.save("animation_test.gif", writer='pillow')

追記

アニメーションにzの時間変化も組み込むにはどうプログラム文を変更すれば良いでしょうか。zは見やすくするためにx_iと色を変えた点で表したいと思っています。

np.concatenate を使います。また、色の指定には scat.set_facecolor を使います。
z の最初の位置が (-50, -50) になっていますので、z_room[k] = z_room[k-1] + np.random.rand(1, 2) としています(右上方向へ移動)。

import tkinter as tk
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
import numpy as np
import matplotlib.animation as ani

root = tk.Tk()               #ウインドの作成
root.title("Sheep and dog")  #ウインドのタイトル
root.geometry("800x700")     #ウインドの大きさ

#シミュレーションのサイズ
n = 20 #生物Aの数
K = 100 #シミュレーションの時間ステップ数

np.random.seed(77)
x_i = np.random.randint(-48., 48., (n, 2)) #生物Aの初期値。n×2行列
z = np.array([-50., -50.]) #生物Bの初期値
x_color, z_color = 'blue', 'red'
scat_colors = [x_color] * n + [z_color]

x_room, z_room = np.zeros((K, n, 2)),np.zeros((K, 1, 2))
x_room[0], z_room[0] = x_i, z
for k in range(1, K):
    x_room[k] = x_room[k-1] + 2*np.random.rand(n, 2)-1
    z_room[k] = z_room[k-1] + np.random.rand(1, 2)

fig, ax = plt.subplots()  #描画の用意
ax.set_xlim(-50,50)
ax.set_ylim(-50,50)
ax.set_xlabel("x") #x軸のラベル
ax.set_ylabel("y") #y軸のラベル
scat = ax.scatter(x_i[0], x_i[1])

def animate(i):
    scat.set_offsets(np.concatenate([x_room[i,:,:], z_room[i]]))
    scat.set_facecolor(scat_colors)
    frame = f"{i:.2f}"
    ax.set_title('frames= '+str(frame))
    return scat

#tkinterのウインド上部にグラフを表示する
canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root)
movie= ani.FuncAnimation(fig, animate, interval=100, frames=K)
canvas.get_tk_widget().pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)

movie.save("animation_test.gif", writer='pillow')

Comments

[miyavi-177]

melianさん、大変丁寧にご回答して頂き本当にありがとうございます。エラーを解決することができ、無事アニメーションが保存されました。

重ねて質問したいのですが、アニメーションにzの時間変化も組み込むにはどうプログラム文を変更すれば良いでしょうか。関数animateのscatの引数をx_room[i, :, :] + z_room[i]にしてみたのですが全然違う結果になってしまいました。zは見やすくするためにx_iと色を変えた点で表したいと思っています。

[melian]

追加してみました。ご確認下さい。

[miyavi-177]

melianさん、私のような初心者にも懇切丁寧に対応して頂きありがとうございます。とても勉強になりました。引き続きプログラミングの学習を精進していきたいと思います！