边学边做Manim中的旋转特效

本篇介绍Manim中的两个旋转类的动画，名称差不多，分别是Rotate和Rotating。

Rotate类主要用于对图形对象进行指定角度、围绕特定点的精确旋转，适用于几何图形演示、物理模拟和机械运动展示等场景；

Rotating类则侧重于创建让对象围绕指定轴或点持续旋转的动画，用于动态图标、天体运动模拟和装饰性动态元素等场景。

1. 动画概述

1.1. Rotate

Rotate是一个用于对Mobject进行旋转的动画类。

它通过指定旋转角度、旋转轴等参数来实现精确的旋转效果，例如，它可以围绕特定点（如对象的中心或者自定义的点）进行旋转。

此外，还可以设置旋转的起始角度和终止角度，并且可以指定旋转的速率，通过控制动画运行的时间来调整旋转的快慢。

它的主要参数有：

参数名称 类型 说明
mobject Mobject 要旋转的Mobject对象
angle float 旋转角度，以弧度为单位指定
axis np.ndarray 旋转轴，用向量表示
about_point [float] 旋转中心
about_edge [float] 指定边界框点的方向作为旋转中心

about_point和about_edge只有一个有效，当about_point为None时，about_edge才生效。

1.2. Rotating

Rotating更侧重于创建一个持续旋转的动画效果。

它会使Mobject一直围绕指定的轴或点进行旋转，通常用于创建动态的、循环的旋转场景。

它可以设置旋转的方向（顺时针或逆时针），并且可以方便地控制旋转的速度。

它的主要参数有：

参数名称 类型 说明
mobject Mobject 要旋转的Mobject对象
radians np.ndarray 旋转的弧度值
axis np.ndarray 旋转轴
about_point [float] 旋转中心
about_edge [float] 指定边界框点的方向作为旋转中心
rate_func func 速率函数，用于控制动画在时间上的进展速度

1.3. 两种旋转的区别与联系

Rotate 和 Rotating 有明显的区别和联系。

在区别方面，Rotate 重点在于精确控制旋转，它有明确的起始和终止角度设定，可以精准地让 Mobject 从一个角度旋转到另一个角度，适合一次性的、角度明确的旋转操作。

例如，将一个三角形从初始位置旋转 30 度来展示特定的几何关系。

而 Rotating 是让 Mobject 持续旋转，没有终止角度的限制，只要动画持续，就会一直围绕指定轴或点循环旋转，更适合用于需要持续动态旋转的场景，如一个不停旋转的风车。

它们的联系之处在于都用于实现旋转动画，都依赖于图形对象（Mobject）和旋转轴、旋转中心这些基本要素。

而在一些复杂的动画场景中，还可以配合使用，比如先用 Rotate 将物体旋转到一个特定位置，再用 Rotating 让其在该位置持续旋转。

2. 使用示例

下面通过示例来演示Rotate 和 Rotating动画的使用。

2.1. Rotate 时钟指针的旋转

该示例用箭头线段代表时钟指针，通过 Rotate 动画，围绕原点将指针从 12点位置旋转到 3点位置（即旋转 90 度，对应PI/2弧度）。

以此简单模拟时钟指针的转动情况，直观展现 Rotate 在模拟有明确角度变化场景下的应用。

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d = Dot(color=BLUE)
c = Circle(color=YELLOW, radius=1)
self.add(d, c)
# 创建时钟指针（简单用线段表示）
hand = Arrow(ORIGIN, [0, 1, 0])
# 模拟时钟指针从 12 点位置旋转到 3 点位置
r_anim = Rotate(
    hand,
    angle=PI / 2,
    axis=IN,
    about_point=ORIGIN,
)
self.play(r_anim)

2.2. Rotating 风扇叶片旋转

以两个矩形表示风扇叶片，借助 Rotating 动画类，让叶片围绕其中心，沿着垂直屏幕向外的轴持续旋转，一圈又一圈，设定旋转一圈的时长为 4 秒。

很好地体现了 Rotating 用于创建持续旋转效果的功能，模拟风扇叶片不停转动的场景。

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# 创建风扇叶片（用矩形表示）
b1 = Rectangle(height=0.2, width=2, color=BLUE_B)
b2 = Rectangle(height=2, width=0.2, color=BLUE_D)
vg = VGroup(b1, b2)
# 使用 Rotating 让风扇叶片持续绕中心旋转
r_anim = Rotating(
    vg,
    axis=OUT,
    radians=TAU,
    about_point=vg.get_center(),
    run_time=4,
)
self.play(r_anim)

2.3. Rotate 和 Rotating 旋转门

用矩形作为旋转门的一扇门叶，先通过 Rotate 将门叶从关闭位置旋转到一个位置，

随后使用 Rotating 让门叶在打开位置以小角度围绕其左下角持续摆动，还借助 wiggle 速率函数营造摆动效果。

以此模拟旋转门打开后受外界因素影响产生摆动的场景，展示了两个动画类结合使用的灵活性。

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# 创建旋转门的一扇门叶（用矩形表示）
door = Rectangle(
    height=3,
    width=2,
    color=BLUE,
    fill_opacity=0.2,
    fill_color=YELLOW,
)
l = Line(UP * 2, DOWN * 2, stroke_width=1, color=GREEN)
self.add(door, l)
# 先使用 Rotate 将门叶从关闭位置旋转到打开 90 度位置
rotate_to_open = Rotate(
    door,
    axis=UP,
    angle=PI / 4 + PI,
    about_point=door.get_bottom(),
    rate_func=rush_into,
)
# 然后使用 Rotating 让门叶在打开位置持续小角度摆动（模拟风或其他因素影响）
rotating_at_open = Rotating(
    door,
    axis=UP,
    radians=PI / 8,
    about_point=door.get_bottom(),
    run_time=3,
    rate_func=wiggle,
)
self.play(rotate_to_open)
self.play(rotating_at_open)

3. 附件

文中的代码只是关键部分的截取，完整的代码共享在网盘中（rotate.py），下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)