在Manim中如何画出一条圆弧

在 Manim 中，Arc 类用于绘制圆弧，是几何图形绘制中常用的对象之一。以下是详细的用法说明：

1.基础圆弧

我们来看下面的代码示例

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from manim import *

class BasicArc(Scene):
    def construct(self):
        # 创建一个默认圆弧（90度）
        arc = Arc()
        self.play(Create(arc))
        self.wait()

然后是演示的效果

参数说明

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# 参数说明：
# radius: 圆弧的半径
# start_angle: 圆弧开始的弧度
# angle: 圆弧的高度（2*半径）
# num_components: 组成弧的片段，这个值越大，弧越圆滑
# arc_cente: 圆弧对应的圆心位置

2.画一个半圆

来看实例代码

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from manim import *

class ArcParameters(Scene):
    def construct(self):
        # 常用参数
        arc = Arc(
            radius=2,          # 半径
            angle=PI,          # 角度（弧度制），默认PI/2（90度）
            start_angle=0,     # 起始角度（弧度制）
            color=BLUE,        # 颜色
            stroke_width=6,    # 线宽
        )
        self.play(Create(arc))
        self.wait()

实际效果如下

3.不同角度的圆弧

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from manim import *

class DifferentArcs(Scene):
    def construct(self):
        # 90度圆弧
        arc1 = Arc(angle=PI/2).shift(LEFT*3)
        
        # 180度半圆
        arc2 = Arc(angle=PI).shift(LEFT)
        
        # 270度圆弧
        arc3 = Arc(angle=3*PI/2).shift(RIGHT)
        
        # 360度整圆（使用Circle更好）
        arc4 = Arc(angle=2*PI).shift(RIGHT*3)
        
        labels = VGroup(
            Text("90°").next_to(arc1, DOWN),
            Text("180°").next_to(arc2, DOWN),
            Text("270°").next_to(arc3, DOWN),
            Text("360°").next_to(arc4, DOWN)
        )
        
        self.play(Create(arc1))
        self.wait()
        self.play(Create(arc2))
        self.wait()
        self.play(Create(arc3))
        self.wait()
        self.play(Create(arc4))
        self.wait()
        self.play(Create(labels))
        self.wait()

实际效果是

4.带箭头的圆弧

代码如下

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from manim import *

class ArcWithArrow(Scene):
    def construct(self):
        # 创建带箭头的圆弧
        arc = Arc(
            radius=2,
            angle=2*PI/3,
            start_angle=PI/6,
            color=YELLOW,
            stroke_width=8
        )
        
        # 添加箭头
        arc_with_arrow = Arrow(
            arc.point_from_proportion(0),
            arc.point_from_proportion(1),
            color=RED
        ).put_start_and_end_on(
            arc.point_from_proportion(0.45),
            arc.point_from_proportion(0.55)
        )
               
        self.play(Create(arc))
        self.wait()
        self.play(Create(arc_with_arrow))
        self.wait()

5.圆弧动画

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from manim import *

class ArcAnimations(Scene):
    def construct(self):
        # 创建圆弧但不显示
        arc = Arc(radius=1.5, angle=TAU*0.75)
        
        # 1. 创建动画（从无到有绘制）
        self.play(Create(arc))
        self.wait(0.5)
        
        # 2. 旋转动画
        self.play(Rotate(arc, angle=PI, run_time=2))
        self.wait(0.5)
        
        # 3. 变换角度
        arc2 = Arc(radius=1.5, angle=PI/2, color=RED)
        self.play(Transform(arc, arc2))
        self.wait()

演示的效果如下

6.带标签的圆弧

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from manim import *

class ArcWithPoints(Scene):
    def construct(self):
        arc = Arc(
            radius=2,
            angle=120*DEGREES,  # 120度
            start_angle=30*DEGREES,
            color=BLUE
        )
        
        # 获取起点和终点
        start_point = arc.get_start()
        end_point = arc.get_end()
        center = arc.get_arc_center()
        
        # 创建点标记
        dot_start = Dot(start_point, color=RED)
        dot_end = Dot(end_point, color=GREEN)
        dot_center = Dot(center, color=YELLOW)
        
        # 添加标签
        label_start = Text("起点", font_size=24).next_to(start_point, UP)
        label_end = Text("终点", font_size=24).next_to(end_point, DOWN)
        label_center = Text("圆心", font_size=24).next_to(center, LEFT)
        
        self.play(Create(arc), Create(dot_start), Create(dot_end), Create(dot_center))
        self.wait()
        self.play(Create(label_start), Create(label_end), Create(label_center))
        self.wait()

实际的演示效果

7. 注意事项

  1. 角度单位：Manim中使用弧度制，可以使用 PI、DEGREES 常量转换
  2. 性能考虑：对于复杂动画，避免创建过多圆弧对象
  3. 与Circle的区别：
    • Arc 是开放曲线
    • Circle 是封闭曲线
    • Arc 可以使用 get_start() 和 get_end() 方法

这些是 Arc 的基本用法，你可以根据需要组合使用这些功能来创建复杂的几何图形和动画。