在Manim中如何表示对象移动

在Manim中，很多的动画都会用到物体对象的移动，今天我们来汇总一下在Manim中如何移动对象。

1.shift()

shift以自身为参考，直接对物体操作，沿指定方向向量移动，方向可使用预定义常量（如UP、DOWN、LEFT、RIGHT）或自定义向量（如UP + LEFT表示对角线移动），所以说shift执行的是相对位移，如果你创建一个对象在某个位置，然后调用 shift(UP)，它会从当前位置向上移动 1 个单位。

shift方法它不改变对象的内部属性（如半径、顶点等），只修改对象的 points 数组，为每个点加上位移向量，基于当前坐标位置进行位移。

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from manim import *

class CompareMovesShift(Scene):
    def construct(self):
        # 创建四个正方形
        s1 = Square().set_color(RED)
        s2 = Square().set_color(GREEN)
        s3 = Square().set_color(BLUE)
        s4 = Square().set_color(YELLOW)
        
        # 先显示所有正方形在原点（重叠）
        self.play(Create(s1), Create(s2), Create(s3), Create(s4))
        self.wait(0.5)
        
        # 逐一移动到不同位置
        self.play(s1.animate.shift(UP * 2))     # 向上移动2
        self.wait(0.3)
        self.play(s2.animate.shift(LEFT * 2))   # 向左移动2
        self.wait(0.3)
        self.play(s3.animate.shift(DOWN * 2))   # 向下移动2
        self.wait(0.3)
        self.play(s4.animate.shift(RIGHT * 2))  # 向右移动2
        self.wait(2)

常用的表达式为

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obj.shift(预定义常量)

效果演示如下

2.move_to()

obj.move_to()是将元素移动到场景中的绝对坐标位置（格式为[x, y, z]），所以说 obj.move_to()是绝对定位方法，它将对象的中心点移动到指定的目标位置。

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obj.move_to(
    point_or_mobject,  # 目标位置或参考对象
    aligned_edge=ORIGIN,  # 对齐边缘
    coor_mask=np.array([1, 1, 1])  # 坐标轴掩码
)

我们来看演示代码

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from manim import *

class MoveToExample(Scene):
    def construct(self):
        # 先创建在默认位置（屏幕中心）
        circle = Circle(color=RED, radius=0.5)        
        # 显示创建动画
        self.play(Create(circle))
        self.wait(0.5)        
        # 然后动画移动到新位置
        self.play(circle.animate.move_to(np.array([3, 2, 0])))
        self.wait()

来看演示的效果

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.move_to(np.array([3, 2, 0]))

我们用一个数组表示了一个点的坐标，也就是把圆平移到了[3, 2, 0]的位置。

3.next_to（）

next_to() 用于将对象放置到另一个对象的旁边，保持一定的间距。它特别适合相对布局。

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obj.next_to(
    mobject_or_point,  # 参考对象或点
    direction=RIGHT,   # 放置方向
    buff=DEFAULT_MOBJECT_TO_MOBJECT_BUFFER,  # 间距
    aligned_edge=ORIGIN  # 对齐方式
)

我们来看实例代码

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from manim import *

class NextToExample(Scene):
    def construct(self):
        square = Square(color=BLUE)
        
        # 不同间距的圆
        circle1 = Circle(color=RED, radius=0.3)
        circle2 = Circle(color=GREEN, radius=0.3)
        circle3 = Circle(color=YELLOW, radius=0.3)
        
        # 动画：逐个飞到位置
        self.play(Create(square))
        self.wait(0.2)
        
        self.play(circle1.animate.next_to(square, RIGHT, buff=0.1))
        self.wait(0.2)
        
        self.play(circle2.animate.next_to(square, RIGHT, buff=1.0))
        self.wait(0.2)
        
        self.play(circle3.animate.next_to(square, RIGHT, buff=2.0))
        self.wait(1)

来看演示的效果

为了显示动画效果，我们使用的动画参数，只是为了方便大家了解这个相对参数。

4.做个总结

next_to() - 旁边放

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circle.next_to(square, RIGHT, buff=2.0)  # 圆放在正方形右边

move_to() - 移动到点

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circle.move_to([1, 2, 0])  # 移动到坐标(1,2)

或者使用数组

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circle.move_to(np.array([3, 2, 0]))  # 移动到坐标(3,2)

shift() - 看自身

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circle.shift(UP * 2)  # 相较于自己的位置在向上移动2单位

在这里多说一句，还有一个align_to ，不过align_to 是Manim中用于对齐两个对象的重要方法，属于 Mobject（所有可显示对象的基类）的方法之一。有时间我们再探究这个问题。同时，如果不添加动画效果的话，生成的图形会直接显示在目标区，这也是为什么给这三个参数叫做瞬移的原因。