黑科技——Manim的安装和使用

Contents

1 什么是Manim
2 Manim的安装
- 2.1 本机安装(Mac)
- 2.2 使用Docker
3 让Manim支持中文
4 运行第一个example
5 参考资料

什么是Manim

　　Manim是一个基于Python编写的数学动画引擎，可以做出像3b1b那样高逼格的解释性的数学动画。在Github上已经有了两万多star，链接https://github.com/3b1b/manim。本文开头的动画只是一个最简单的例子。

Manim的安装

本机安装(Mac)

需要准备

MiKTex: 这是用来给manim生成文字的。建议在这里下载Basic版的，只有200MB：https://miktex.org/download
FFmpeg: 视频处理程序。
dvisvgm: DVI转SVG的工具。

运行以下命令安装依赖项

# !-bash
brew install cairo
pip3 install manimlib

brew install pkg-config
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/Cellar/libffi/3.2.1/lib/pkgconfig/
pip3 install pycairo

sudo pip3 install sox
sudo pip3 install ffmpeg
brew install ffmpeg
sudo pip3 install latex
sudo pip3 install pycairo

brew cask install basictex

brew install brotli
brew install woff2

# !-bash

brew install cairo

pip3 install manimlib

brew install pkg-config

export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/Cellar/libffi/3.2.1/lib/pkgconfig/

pip3 install pycairo

sudo pip3 install sox

sudo pip3 install ffmpeg

brew install ffmpeg

sudo pip3 install latex

sudo pip3 install pycairo

brew cask install basictex

brew install brotli

brew install woff2

安装dvisvgm可以使用以下脚本：

#!/bin/bash
set -xeuo pipefail
IFS=$'\n\t'

PREFIX="${1:-/usr/local/dvisvgm}"
TEX="$(kpsewhich -var-string SELFAUTOLOC)"

echo "$PREFIX, $TEX"

brew install automake freetype ghostscript potrace

# download the sources
mkdir -p "$PREFIX/source/texk"
cd "$PREFIX/source/"

# see https://www.tug.org/texlive/svn/
rsync -av --exclude=.svn tug.org::tldevsrc/Build/source/build-aux .
rsync -av --exclude=.svn tug.org::tldevsrc/Build/source/texk/kpathsea texk/

git clone git@github.com:mgieseki/dvisvgm.git

# compile kpathsea
cd texk/kpathsea

# patch SELFAUTOLOC
perl -0777 -i.bak \
    -pe 's|(kpathsea_selfdir \(kpathsea kpse, const_string argv0\)\n{)|$1\n  return xstrdup("'"$TEX"'");\n|g' \
    progname.c
./configure --prefix="$PREFIX/"

make
make install

# compile dvisvgm
cd ../../dvisvgm

./autogen.sh
CPPFLAGS="-I$PREFIX/include/" LDFLAGS="-L$PREFIX/lib/" ./configure --prefix="$PREFIX/"
make
make check
make install

#!/bin/bash

set -xeuo pipefail

IFS=$'\n\t'

PREFIX="${1:-/usr/local/dvisvgm}"

TEX="$(kpsewhich -var-string SELFAUTOLOC)"

echo "$PREFIX, $TEX"

brew install automake freetype ghostscript potrace

# download the sources

mkdir -p "$PREFIX/source/texk"

cd "$PREFIX/source/"

# see https://www.tug.org/texlive/svn/

rsync -av --exclude=.svn tug.org::tldevsrc/Build/source/build-aux .

rsync -av --exclude=.svn tug.org::tldevsrc/Build/source/texk/kpathsea texk/

git clone git@github.com:mgieseki/dvisvgm.git

# compile kpathsea

cd texk/kpathsea

# patch SELFAUTOLOC

perl -0777 -i.bak \

-pe 's|(kpathsea_selfdir $kpathsea kpse, const_string argv0$\n{)|$1\n return xstrdup("'"$TEX"'");\n|g' \

progname.c

./configure --prefix="$PREFIX/"

make

make install

# compile dvisvgm

cd ../../dvisvgm

./autogen.sh

CPPFLAGS="-I$PREFIX/include/" LDFLAGS="-L$PREFIX/lib/" ./configure --prefix="$PREFIX/"

make

make check

make install

详细的步骤解释见 http://gavinzhang.work/%E5%85%B6%E4%BB%96/manim%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%95%99%E7%A8%8B.html

使用Docker

　　如果嫌在本机安装太麻烦而且不好卸载，可以使用Docker来快速构建所需要的环境。

　　首先要准备好Docker的环境，这里提供了Ubuntu和Mac的Docker安装方法：《DOCKER – 镜像和容器的构建使用》。

　　运行以下命令

# !-bash
sudo docker pull eulertour/manim  # 拉取镜像

sudo docker run -it --name="manim" -v /home/[你的manimu本地工作目录]:/tmp/input eulertour/manim  # 启动容器并且挂载本地的目录
# 按下Ctrl+P+Q 将容器运行在后台

sudo docker exec -it manim /bin/bash  # 连接到容器
cd /tmp/input

# !-bash

sudo docker pull eulertour/manim # 拉取镜像

sudo docker run -it --name="manim" -v /home/[你的manimu本地工作目录]:/tmp/input eulertour/manim # 启动容器并且挂载本地的目录

# 按下Ctrl+P+Q 将容器运行在后台

sudo docker exec -it manim /bin/bash # 连接到容器

cd /tmp/input

　　就这样几行，所需要的环境就配置好啦。

让Manim支持中文

　　让Manim支持中文稍微有些麻烦，主要步骤有以下三步：
　　① 安装texlive。
　　② 下载并安装中文字体。
　　③ 修改Manim的tex引擎设置为CTex，并在CTex的模板中设置字体。

安装TexLive

　　texlive是一个发行版，包括tex, latex, xelatex等等诸多工具。官网 https://www.tug.org/texlive/。

　　① 联网安装，首先下载一个3M大小的安装文件，http://mirror.ctan.org/systems/texlive/tlnet/install-tl-unx.tar.gz，在linux下运行，联网安装texlive

　　如果此前安装过texlive，需要先删除上次安装目录：(将2019换成上次安装的版本)

rm -rf /usr/local/texlive/2019
rm -rf ~/.texlive2019

rm -rf /usr/local/texlive/2019

rm -rf ~/.texlive2019

　　解压缩安装包，然后执行

sudo ./install-tl

1 2	sudo ./install-tl

　　根据命令行的提示，输入大写的i开始安装。

　　安装完成后，需要配置PATH，修改/etc/profile文件，增加一行

export  PATH=/usr/local/texlive/2019/bin/x86_64-linux:$PATH

1 2	export PATH=/usr/local/texlive/2019/bin/x86_64-linux:$PATH

　　② 安装包安装

　　下载完整的离线安装包(4G左右) https://www.tug.org/texlive/acquire-iso.html。如果下载速度过慢，可以手动选择距离近的下载镜像：
　　[清华镜像]
　　[上海交大镜像]
　　[中科大镜像]
　　[重庆大学镜像]

下载好以后挂载iso文件：

# !-bash
mount -o loop texlive2019-20190410.iso /media/texlive
cd /media/texlive

# !-bash

mount -o loop texlive2019-20190410.iso /media/texlive

cd /media/texlive

然后执行sudo ./install-tl开始安装，之后的环境变量设置步骤和联网安装相同。

下载和安装字体

　　在/usr/share/fonts目录下新建一个目录custom，将下载的字体都复制到里面。然后执行下面的更新字体命令：

# !-bash
fc-cache -f -s -v  # 更新字体

fc-list :lang=zh  # 查看中文字体
fc-list | grep Times  # 查找包含times的字体

# !-bash

fc-cache -f -s -v # 更新字体

fc-list :lang=zh # 查看中文字体

fc-list | grep Times # 查找包含times的字体

　　为了方便，我把常用的微软雅黑(MSYH.TTC)和数学公式字体(latinmodern-math.otf)上传到服务器了。[点击下载]

修改Manim的配置文件

　　首先进入manim的安装目录：cd /usr/local/lib/python3.7/site-packages/manimlib。
　　修改配置文件vim constants.py：
　　修改其中的TEX引擎配置：

# /usr/local/lib/python3.7/site-packages/manimlib/constants.py
TEX_USE_CTEX = True

# /usr/local/lib/python3.7/site-packages/manimlib/constants.py

TEX_USE_CTEX = True

　　保存后再修改ctex的模板文件vim ctex_template.tex：
　　其中的\setmainfont和\setCJKmainfont分别是设置英文和中文字体。

% /usr/local/lib/python3.7/site-packages/manimlib/ctex_template.tex

\documentclass[preview]{standalone}

\usepackage[english]{babel}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{amssymb}
\usepackage{dsfont}
\usepackage{setspace}
\usepackage{tipa}
\usepackage{relsize}
\usepackage{textcomp}
\usepackage{mathrsfs}
\usepackage{calligra}
\usepackage{wasysym}
\usepackage{ragged2e}
\usepackage{physics}
\usepackage{xcolor}
\usepackage{microtype}
%\DisableLigatures{encoding = *, family = * }
\usepackage[UTF8]{ctex}
\setmainfont{Latin Modern Math}
\setCJKmainfont{Microsoft YaHei}
\linespread{1}

\begin{document}

YourTextHere

\end{document}

% /usr/local/lib/python3.7/site-packages/manimlib/ctex_template.tex

\documentclass[preview]{standalone}

\usepackage[english]{babel}

\usepackage{amsmath}

\usepackage{amssymb}

\usepackage{dsfont}

\usepackage{setspace}

\usepackage{tipa}

\usepackage{relsize}

\usepackage{textcomp}

\usepackage{mathrsfs}

\usepackage{calligra}

\usepackage{wasysym}

\usepackage{ragged2e}

\usepackage{physics}

\usepackage{xcolor}

\usepackage{microtype}

%\DisableLigatures{encoding = *, family = * }

\usepackage[UTF8]{ctex}

\setmainfont{Latin Modern Math}

\setCJKmainfont{Microsoft YaHei}

\linespread{1}

\begin{document}

YourTextHere

\end{document}

运行第一个example

　　就用文章开头的动画做例子吧，在本地的工作目录新建一个example.py：

#! example.py

from manimlib.imports import *

class Demo(Scene):
    def construct(self):
        text = TextMobject(
           'Manim', color=WHITE
        )
        text.scale(2)  # 2倍大小
        self.play(Write(text))
        self.wait(0.5)
        self.play(text.to_corner, UP + LEFT)  # 移动到角落
        self.wait(0.1)
        text2 = TextMobject(
           '安装和使用', color=WHITE
        )
        text2.scale(2.5)
        self.play(Write(text2))
        self.wait(1)
        self.wait()

#! example.py

from manimlib.imports import *

class Demo(Scene):

def construct(self):

text = TextMobject(

'Manim', color=WHITE

)

text.scale(2) # 2倍大小

self.play(Write(text))

self.wait(0.5)

self.play(text.to_corner, UP + LEFT) # 移动到角落

self.wait(0.1)

text2 = TextMobject(

'安装和使用', color=WHITE

)

text2.scale(2.5)

self.play(Write(text2))

self.wait(1)

self.wait()

　　保存以后就会同步出现在docker里了，然后在docker容器里运行：

manim example.py Demo -m

1 2	manim example.py Demo -m

　　其中-m表示中等画质，也可以用-l低画质更方便预览。

　　在官方源码的example_scenes.py有更多的例子。

参考资料

texlive的安装以及用xetex和xelatex进行中文编辑 https://blog.csdn.net/lizhe_dashuju/article/details/88708562