python matplotlib 在多个动画子图上共享 xlabel 描述/标题

Question

我正在使用以下代码使用 matplotlib 制作动画，旨在可视化我的实验。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import ArtistAnimation, PillowWriter

plt.rcParams['animation.html'] = 'jshtml'

def make_grid(X, description=None, labels=None, title_fmt="label: {}", cmap='gray', ncols=3, colors=None):
    L = len(X)
    nrows = -(-L // ncols)
    frame_plot = []
    for i in range(L):
        plt.subplot(nrows, ncols, i + 1)
        im = plt.imshow(X[i].squeeze(), cmap=cmap, interpolation='none')
        if labels is not None:
            color = 'k' if colors is None else colors[i]
            plt.title(title_fmt.format(labels[i]), color=color)
        plt.xticks([])
        plt.yticks([])
        frame_plot.append(im)
    return frame_plot


def animate_step(X):
    return X ** 2

n_splots = 6
X = np.random.random((n_splots,32,32,3))

Y = X
X_t = []

for i in range(10):
    Y = animate_step(Y)
    X_t.append((Y, i))

frames = []
for X, step in X_t:
    frame = make_grid(X,
                    description="step={}".format(step),
                    labels=range(n_splots),
                    title_fmt="target: {}")
    frames.append(frame)

anim = ArtistAnimation(plt.gcf(), frames,
                        interval=300, repeat_delay=8000, blit=True)
plt.close()                               
anim.save("test.gif", writer=PillowWriter())
anim

结果可以在这里看到： https://i.stack.imgur.com/OaOsf.gif

到目前为止它工作正常，但我无法获取共享 xlabel 来为动画中的所有 6 个子图添加描述。它应该显示图像在哪一步，即“step=5”。由于它是一个动画，我不能使用 xlabel 或 set_title（因为它在整个动画中都是不变的）并且必须自己绘制文本。我已经尝试了一些类似的东西..

def make_grid(X, description=None, labels=None, title_fmt="label: {}", cmap='gray', ncols=3, colors=None):
    L = len(X)
    nrows = -(-L // ncols)
    frame_plot = []
    desc = plt.text(0.5, .04, description,
                    size=plt.rcparams["axes.titlesize"],
                    ha="center",
                    transform=plt.gca().transAxes
                    )
    frame_plot.append(desc)
...

这当然行不通，因为尚未创建轴。我尝试使用另一个子图的轴（nrows，1，nrows），但是现有图像被绘制了..

有人对此有解决方案吗？

编辑：

目前不干净、老套的解决方案：等待创建最后一行中间图像的轴，并将其用于绘制文本。在for循环中：

...
        if i == int((nrows - 0.5) * ncols):
            title = ax.text(0.25, -.3, description,
                            size=plt.rcParams["axes.titlesize"],
                            # ha="center",
                            transform=ax.transAxes
                            )
            frame_plot.append(title)
...

Answer 1

对我来说，使用 FuncAnimation 而不是 ArtistAnimation 更容易解决您的问题，即使您已经可以访问要显示动画的完整数据列表（请参阅 this thread 讨论这两个函数之间的区别）。

受到 this FuncAnimation example 的启发，我编写了下面的代码来满足您的需求（使用与 ArtistAnimation 相同的代码并且正确的参数列表不起作用）。

主要思想是在开始时初始化所有要动画的元素，并在动画帧上更新它们。这可以用于负责显示当前步骤的文本对象 (step_txt = fig.text(...))，以及来自 ax.imshow 的图像。然后，您可以使用此配方更新您希望看到动画的任何对象。

请注意，如果您希望文本为 x_label 或您选择显示的任何文本，则该技术有效。请参阅代码中的注释行。

#!/Users/seydoux/anaconda3/envs/jupyter/bin/python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

from matplotlib.animation import FuncAnimation, PillowWriter

# parameters
n_frames = 10
n_splots = 6
n_cols = 3
n_rows = n_splots // n_cols


def update_data(x):
    return x ** 2


# create all snapshots
snapshots = [np.random.rand(n_splots, 32, 32, 3)]
for _ in range(n_frames):
    snapshots.append(update_data(snapshots[-1]))

# initialize figure and static elements
fig, axes = plt.subplots(2, 3)
axes = axes.ravel()  # so we can access all axes with a single index
for i, ax in enumerate(axes):
    ax.set_xticks([])
    ax.set_yticks([])
    ax.set_title("target: {}".format(i))

# initialize elements to be animated
step_txt = fig.text(0.5, 0.95, "step: 0", ha="center", weight="bold")
# step_txt = axes[4].set_xlabel("step: 0")  # also works with x_label
imgs = list()
for a, s in zip(axes, snapshots[0]):
    imgs.append(a.imshow(s, interpolation="none", cmap="gray"))


# animation function
def animate(i):

    # update images
    for img, s in zip(imgs, snapshots[i]):
        img.set_data(s)

    # update text
    step_txt.set_text("step: {}".format(i))

    # etc


anim = FuncAnimation(fig, animate, frames=n_frames, interval=300)
anim.save("test.gif", writer=PillowWriter())

这是我从上面的代码得到的输出：

python matplotlib 在多个动画子图上共享 xlabel 描述/标题

python matplotlib shared xlabel description / title on multiple subplots for animation

python

animation

matplotlib

title

subplot