渲染文本和公式

您可以通过两种不同的方式在视频中渲染文本

  1. 使用Pango（text_mobject）

  2. 使用LaTeX（tex_mobject）

如果您想渲染简单文本，应该使用Text或MarkupText，或其派生类，如Paragraph。更多信息请参见不使用LaTeX的文本。

需要进行数学排版时应使用LaTeX。更多信息请参见使用LaTeX的文本。

不使用LaTeX的文本

将文本添加到动画中最简单的方法是使用Text类。它使用Pango库来渲染文本。通过Pango，您还可以渲染非英文字符，如你好、こんにちは、안녕하세요或مرحبا بالعالم。

这是一个简单的Hello World动画。

示例：HelloWorld

../_images/HelloWorld-1.png 
from manim import *

class HelloWorld(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("Hello world", font_size=144)
        self.add(text)

class HelloWorld(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("Hello world", font_size=144)
        self.add(text)

参考：Text

您也可以使用MarkupText，它允许使用PangoMarkup（详情请参阅MarkupText的文档）来渲染文本。例如：

示例：SingleLineColor

../_images/SingleLineColor-1.png 
from manim import *

class SingleLineColor(Scene):
    def construct(self):
        text = MarkupText(
            f'all in red <span fgcolor="{YELLOW}">except this</span>', color=RED
        )
        self.add(text)

class SingleLineColor(Scene):
    def construct(self):
        text = MarkupText(
            f'all in red except this', color=RED
        )
        self.add(text)

参考：MarkupText

使用Text

本节解释了Text的属性以及如何在动画中使用它。

使用字体

您可以使用font设置不同的字体。

注意

所使用的字体必须安装在您的系统中，并且Pango应该知道它。您可以使用manimpango.list_fonts()获取字体列表。

>>> import manimpango
>>> manimpango.list_fonts()
[...]

示例：FontsExample

../_images/FontsExample-1.png 
from manim import *

class FontsExample(Scene):
    def construct(self):
        ft = Text("Noto Sans", font="Noto Sans")
        self.add(ft)

class FontsExample(Scene):
    def construct(self):
        ft = Text("Noto Sans", font="Noto Sans")
        self.add(ft)

设置倾斜和粗细

Slant（倾斜）是文本的样式，可以是NORMAL（默认）、ITALIC（斜体）或OBLIQUE（倾斜）。通常，对于许多字体，ITALIC和OBLIQUE看起来相似，但ITALIC使用罗马样式，而OBLIQUE使用斜体样式。

Weight（粗细）指定字体的粗细程度。您可以在manimpango.Weight中查看粗细列表。

示例：SlantsExample

../_images/SlantsExample-1.png 
from manim import *

class SlantsExample(Scene):
    def construct(self):
        a = Text("Italic", slant=ITALIC)
        self.add(a)

class SlantsExample(Scene):
    def construct(self):
        a = Text("Italic", slant=ITALIC)
        self.add(a)

示例：DifferentWeight

../_images/DifferentWeight-1.png 
from manim import *

class DifferentWeight(Scene):
    def construct(self):
        import manimpango

        g = VGroup()
        weight_list = dict(
            sorted(
                {
                    weight: manimpango.Weight(weight).value
                    for weight in manimpango.Weight
                }.items(),
                key=lambda x: x[1],
            )
        )
        for weight in weight_list:
            g += Text(weight.name, weight=weight.name, font="Open Sans")
        self.add(g.arrange(DOWN).scale(0.5))

class DifferentWeight(Scene):
    def construct(self):
        import manimpango

        g = VGroup()
        weight_list = dict(
            sorted(
                {
                    weight: manimpango.Weight(weight).value
                    for weight in manimpango.Weight
                }.items(),
                key=lambda x: x[1],
            )
        )
        for weight in weight_list:
            g += Text(weight.name, weight=weight.name, font="Open Sans")
        self.add(g.arrange(DOWN).scale(0.5))

使用颜色

您可以使用color设置文本颜色

示例：SimpleColor

../_images/SimpleColor-1.png 
from manim import *

class SimpleColor(Scene):
    def construct(self):
        col = Text("RED COLOR", color=RED)
        self.add(col)

class SimpleColor(Scene):
    def construct(self):
        col = Text("RED COLOR", color=RED)
        self.add(col)

您可以使用t2c等实用工具为特定字符着色。如果您的文本包含连字，这可能会导致问题，详见遍历文本。

t2c接受两种类型的字典：

  • 键可以包含索引，如[2:-1]或[4:8]，这类似于Python中的切片操作。值应为Color中的文本颜色。

  • 键包含应单独着色的单词或字符，值应为Color中的颜色

示例：Textt2cExample

../_images/Textt2cExample-1.png 
from manim import *

class Textt2cExample(Scene):
    def construct(self):
        t2cindices = Text('Hello', t2c={'[1:-1]': BLUE}).move_to(LEFT)
        t2cwords = Text('World',t2c={'rl':RED}).next_to(t2cindices, RIGHT)
        self.add(t2cindices, t2cwords)

class Textt2cExample(Scene):
    def construct(self):
        t2cindices = Text('Hello', t2c={'[1:-1]': BLUE}).move_to(LEFT)
        t2cwords = Text('World',t2c={'rl':RED}).next_to(t2cindices, RIGHT)
        self.add(t2cindices, t2cwords)

如果您想避免使用颜色时（由于连字）出现问题，请考虑使用MarkupText。

使用渐变

您可以使用gradient添加渐变。该值必须是任何长度的可迭代对象。

示例：GradientExample

../_images/GradientExample-1.png 
from manim import *

class GradientExample(Scene):
    def construct(self):
        t = Text("Hello", gradient=(RED, BLUE, GREEN), font_size=96)
        self.add(t)

class GradientExample(Scene):
    def construct(self):
        t = Text("Hello", gradient=(RED, BLUE, GREEN), font_size=96)
        self.add(t)

您还可以使用t2g对文本的特定字符应用渐变。它与颜色接口具有相似的语法

示例：t2gExample

../_images/t2gExample-1.png 
from manim import *

class t2gExample(Scene):
    def construct(self):
        t2gindices = Text(
            'Hello',
            t2g={
                '[1:-1]': (RED,GREEN),
            },
        ).move_to(LEFT)
        t2gwords = Text(
            'World',
            t2g={
                'World':(RED,BLUE),
            },
        ).next_to(t2gindices, RIGHT)
        self.add(t2gindices, t2gwords)

class t2gExample(Scene):
    def construct(self):
        t2gindices = Text(
            'Hello',
            t2g={
                '[1:-1]': (RED,GREEN),
            },
        ).move_to(LEFT)
        t2gwords = Text(
            'World',
            t2g={
                'World':(RED,BLUE),
            },
        ).next_to(t2gindices, RIGHT)
        self.add(t2gindices, t2gwords)

设置行间距

您可以使用line_spacing设置行间距

示例：LineSpacing

../_images/LineSpacing-1.png 
from manim import *

class LineSpacing(Scene):
    def construct(self):
        a = Text("Hello\nWorld", line_spacing=1)
        b = Text("Hello\nWorld", line_spacing=4)
        self.add(Group(a,b).arrange(LEFT, buff=5))

class LineSpacing(Scene):
    def construct(self):
        a = Text("Hello\nWorld", line_spacing=1)
        b = Text("Hello\nWorld", line_spacing=4)
        self.add(Group(a,b).arrange(LEFT, buff=5))

禁用连字

通过禁用连字，您将获得字符和子对象之间的一一对应关系。这解决了文本着色问题。

警告

请注意，对严重依赖连字的文本（如阿拉伯文本）使用此方法可能会产生意外结果。

您可以通过将disable_ligatures传递给Text来禁用连字。例如：

示例：DisableLigature

../_images/DisableLigature-1.png 
from manim import *

class DisableLigature(Scene):
    def construct(self):
        li = Text("fl ligature",font_size=96)
        nli = Text("fl ligature", disable_ligatures=True, font_size=96)
        self.add(Group(li, nli).arrange(DOWN, buff=.8))

class DisableLigature(Scene):
    def construct(self):
        li = Text("fl ligature",font_size=96)
        nli = Text("fl ligature", disable_ligatures=True, font_size=96)
        self.add(Group(li, nli).arrange(DOWN, buff=.8))

遍历Text

Text对象表现得像VGroups。因此，您可以对文本进行切片和索引。

例如，您可以通过迭代来设置每个字母的不同颜色。

示例：IterateColor

../_images/IterateColor-1.png 
from manim import *

class IterateColor(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("Colors", font_size=96)
        for letter in text:
            letter.set_color(random_bright_color())
        self.add(text)

class IterateColor(Scene):
    def construct(self):
        text = Text("Colors", font_size=96)
        for letter in text:
            letter.set_color(random_bright_color())
        self.add(text)

警告

请注意，连字在此处可能会导致问题。如果您需要字符与子对象的一一对应关系，您应该将disable_ligatures参数传递给Text。请参见禁用连字。

使用MarkupText

MarkupText与Text相似，它们之间唯一的区别是它接受并处理PangoMarkup（类似于html），而不是仅仅渲染纯文本。

有关PangoMarkup的更多详细信息和进一步参考，请查阅MarkupText的文档。

示例：MarkupTest

../_images/MarkupTest-1.png 
from manim import *

class MarkupTest(Scene):
    def construct(self):
        text = MarkupText(
            f'<span underline="double" underline_color="green">double green underline</span> in red text<span fgcolor="{YELLOW}"> except this</span>',
            color=RED,
            font_size=34
        )
        self.add(text)

class MarkupTest(Scene):
    def construct(self):
        text = MarkupText(
            f'double green underline in red text except this',
            color=RED,
            font_size=34
        )
        self.add(text)

使用LaTeX的文本

就像您可以使用Text向视频添加文本一样，您可以使用Tex插入LaTeX。

例如，

示例：HelloLaTeX

../_images/HelloLaTeX-1.png 
from manim import *

class HelloLaTeX(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(r"\LaTeX", font_size=144)
        self.add(tex)

class HelloLaTeX(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(r"\LaTeX", font_size=144)
        self.add(tex)

注意

请注意，我们使用的是原始字符串 (r'...') 而不是常规字符串 ('...')。这是因为TeX代码使用了许多特殊字符——例如\——这些字符在常规 Python 字符串中具有特殊含义。另一种方法是写\\来转义反斜杠：Tex('\\LaTeX')。

使用MathTex

传递给MathTex的所有内容默认都在数学模式下。更准确地说，MathTex在align*环境中处理。您可以通过用$符号将公式括起来，在使用Tex时达到类似的效果：$\xrightarrow{x^6y^8}$

示例：MathTeXDemo

../_images/MathTeXDemo-1.png 
from manim import *

class MathTeXDemo(Scene):
    def construct(self):
        rtarrow0 = MathTex(r"\xrightarrow{x^6y^8}", font_size=96)
        rtarrow1 = Tex(r"$\xrightarrow{x^6y^8}$", font_size=96)

        self.add(VGroup(rtarrow0, rtarrow1).arrange(DOWN))

class MathTeXDemo(Scene):
    def construct(self):
        rtarrow0 = MathTex(r"\xrightarrow{x^6y^8}", font_size=96)
        rtarrow1 = Tex(r"$\xrightarrow{x^6y^8}$", font_size=96)

        self.add(VGroup(rtarrow0, rtarrow1).arrange(DOWN))

LaTeX 命令和关键字参数

我们可以使用AMS数学包中的任何标准LaTeX命令。例如mathtt数学文本类型或looparrowright箭头。

示例：AMSLaTeX

../_images/AMSLaTeX-1.png 
from manim import *

class AMSLaTeX(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(r'$\mathtt{H} \looparrowright$ \LaTeX', font_size=144)
        self.add(tex)

class AMSLaTeX(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(r'$\mathtt{H} \looparrowright$ \LaTeX', font_size=144)
        self.add(tex)

在Manim方面，Tex类也接受属性来改变输出的外观。这与Text类非常相似。例如，color关键字改变TeX对象的颜色。

示例：LaTeXAttributes

../_images/LaTeXAttributes-1.png 
from manim import *

class LaTeXAttributes(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(r'Hello \LaTeX', color=BLUE, font_size=144)
        self.add(tex)

class LaTeXAttributes(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(r'Hello \LaTeX', color=BLUE, font_size=144)
        self.add(tex)

额外的LaTeX包

某些命令需要将特殊包加载到TeX模板中。例如，要使用mathscr脚本，我们需要添加mathrsfs包。由于此包默认未加载到Manim的tex模板中，我们必须手动添加它。

示例：AddPackageLatex

../_images/AddPackageLatex-1.png 
from manim import *

class AddPackageLatex(Scene):
    def construct(self):
        myTemplate = TexTemplate()
        myTemplate.add_to_preamble(r"\usepackage{mathrsfs}")
        tex = Tex(
            r"$\mathscr{H} \rightarrow \mathbb{H}$",
            tex_template=myTemplate,
            font_size=144,
        )
        self.add(tex)

class AddPackageLatex(Scene):
    def construct(self):
        myTemplate = TexTemplate()
        myTemplate.add_to_preamble(r"\usepackage{mathrsfs}")
        tex = Tex(
            r"$\mathscr{H} \rightarrow \mathbb{H}$",
            tex_template=myTemplate,
            font_size=144,
        )
        self.add(tex)

子字符串和部分

TeX对象可以接受多个字符串作为参数。之后，您可以通过索引（如tex[1]）或选择tex代码的一部分来引用各个部分。在此示例中，我们使用set_color_by_tex()设置\bigstar的颜色

示例：LaTeXSubstrings

../_images/LaTeXSubstrings-1.png 
from manim import *

class LaTeXSubstrings(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex('Hello', r'$\bigstar$', r'\LaTeX', font_size=144)
        tex.set_color_by_tex('igsta', RED)
        self.add(tex)

class LaTeXSubstrings(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex('Hello', r'$\bigstar$', r'\LaTeX', font_size=144)
        tex.set_color_by_tex('igsta', RED)
        self.add(tex)

请注意，set_color_by_tex() 会对包含 Tex 的整个子字符串着色，而不仅仅是特定的符号或 Tex 表达式。请看以下示例：

示例：IncorrectLaTeXSubstringColoring

../_images/IncorrectLaTeXSubstringColoring-1.png 
from manim import *

class IncorrectLaTeXSubstringColoring(Scene):
    def construct(self):
        equation = MathTex(
            r"e^x = x^0 + x^1 + \frac{1}{2} x^2 + \frac{1}{6} x^3 + \cdots + \frac{1}{n!} x^n + \cdots"
        )
        equation.set_color_by_tex("x", YELLOW)
        self.add(equation)

class IncorrectLaTeXSubstringColoring(Scene):
    def construct(self):
        equation = MathTex(
            r"e^x = x^0 + x^1 + \frac{1}{2} x^2 + \frac{1}{6} x^3 + \cdots + \frac{1}{n!} x^n + \cdots"
        )
        equation.set_color_by_tex("x", YELLOW)
        self.add(equation)

如您所见，这会将整个方程式染成黄色，这与预期可能不符。要仅将x染成黄色，我们必须执行以下操作：

示例：CorrectLaTeXSubstringColoring

../_images/CorrectLaTeXSubstringColoring-1.png 
from manim import *

class CorrectLaTeXSubstringColoring(Scene):
    def construct(self):
        equation = MathTex(
            r"e^x = x^0 + x^1 + \frac{1}{2} x^2 + \frac{1}{6} x^3 + \cdots + \frac{1}{n!} x^n + \cdots",
            substrings_to_isolate="x"
        )
        equation.set_color_by_tex("x", YELLOW)
        self.add(equation)

class CorrectLaTeXSubstringColoring(Scene):
    def construct(self):
        equation = MathTex(
            r"e^x = x^0 + x^1 + \frac{1}{2} x^2 + \frac{1}{6} x^3 + \cdots + \frac{1}{n!} x^n + \cdots",
            substrings_to_isolate="x"
        )
        equation.set_color_by_tex("x", YELLOW)
        self.add(equation)

通过将substrings_to_isolate设置为x，我们自动将MathTex拆分为子字符串，并将x组件分离到单独的子字符串中。只有这样，才能使用set_color_by_tex()实现所需的结果。

请注意，Manim 还支持一种自定义语法，可以轻松地将 TeX 字符串拆分为子字符串：只需用双大括号将要隔离的公式部分括起来即可。在字符串MathTex(r"{{ a^2 }} + {{ b^2 }} = {{ c^2 }}")中，渲染的 mobject 将由子字符串a^2、+、b^2、=和c^2组成。这使得使用TransformMatchingTex轻松编写类似文本片段之间的转换。

使用index_labels处理复杂字符串

您有时可能会处理一个非常复杂的MathTex对象，这使得处理其单个组件变得困难。这时调试函数index_labels()就非常有用了。

此方法显示了mobject子对象的索引，让您可以轻松找到要更改的mobject组件。

示例：IndexLabelsMathTex

../_images/IndexLabelsMathTex-1.png 
from manim import *

class IndexLabelsMathTex(Scene):
    def construct(self):
        text = MathTex(r"\binom{2n}{n+2}", font_size=96)

        # index the first (and only) term of the MathTex mob
        self.add(index_labels(text[0]))

        text[0][1:3].set_color(YELLOW)
        text[0][3:6].set_color(RED)
        self.add(text)

class IndexLabelsMathTex(Scene):
    def construct(self):
        text = MathTex(r"\binom{2n}{n+2}", font_size=96)

        # index the first (and only) term of the MathTex mob
        self.add(index_labels(text[0]))

        text[0][1:3].set_color(YELLOW)
        text[0][3:6].set_color(RED)
        self.add(text)

LaTeX 数学字体 - 模板库

在LaTeX中排版数学公式时更改字体比常规文本更复杂。它需要更改用于编译TeX的模板。Manim提供了TexFontTemplates集合供您使用。这些模板都可以在数学模式下工作

示例：LaTeXMathFonts

../_images/LaTeXMathFonts-1.png 
from manim import *

class LaTeXMathFonts(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(
            r"$x^2 + y^2 = z^2$",
            tex_template=TexFontTemplates.french_cursive,
            font_size=144,
        )
        self.add(tex)

class LaTeXMathFonts(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex(
            r"$x^2 + y^2 = z^2$",
            tex_template=TexFontTemplates.french_cursive,
            font_size=144,
        )
        self.add(tex)

Manim 还包含一个TexTemplateLibrary，其中包含 3Blue1Brown 使用的 TeX 模板。其中一个例子是 ctex 模板，用于排版中文脚本。要使其正常工作，您的系统必须安装 ctex LaTeX 包。此外，如果您只是排版文本，您可能根本不需要Tex，而应该使用Text。

示例：LaTeXTemplateLibrary

../_images/LaTeXTemplateLibrary-1.png 
from manim import *

class LaTeXTemplateLibrary(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex('Hello 你好 \\LaTeX', tex_template=TexTemplateLibrary.ctex, font_size=144)
        self.add(tex)

class LaTeXTemplateLibrary(Scene):
    def construct(self):
        tex = Tex('Hello 你好 \\LaTeX', tex_template=TexTemplateLibrary.ctex, font_size=144)
        self.add(tex)

对齐公式

MathTex对象在LaTeX的align*环境中排版。这意味着在排版多行公式时可以使用&对齐字符

示例：LaTeXAlignEnvironment

../_images/LaTeXAlignEnvironment-1.png 
from manim import *

class LaTeXAlignEnvironment(Scene):
    def construct(self):
        tex = MathTex(r'f(x) &= 3 + 2 + 1\\ &= 5 + 1 \\ &= 6', font_size=96)
        self.add(tex)

class LaTeXAlignEnvironment(Scene):
    def construct(self):
        tex = MathTex(r'f(x) &= 3 + 2 + 1\\ &= 5 + 1 \\ &= 6', font_size=96)
        self.add(tex)