B站最火数学视频3Blue1Brown是如何制作的

晓查 2019-08-04 12:38:35 来源：量子位

授权转发自 知乎网友 李狗嗨

原文地址：https://www.zhihu.com/question/57357012/answer/723888621

相信很多人都知道3Blue1Brown，这是一个由斯坦福大学的数学系学生Grant Sanderson 创建的YouTube 频道。该频道从独特的视觉角度解说高等数学，内容包括线性代数、微积分、神经网络、黎曼猜想、傅里叶变换以及四元数等等。

本人通过该视频频道获得了很多启发，同时也对其精良的视频制作技术产生了浓厚的兴趣。

偶然的机会，得知其在Github上有专门开设了一个视频制作引擎：manim。

所以，突然想尝试用一下该基于Python的可视化引擎，如果可以实现功能，以后就可以根据自己的需要利用该引擎进行动画演示。

网上找了一些相关的文章，有的写得很好，但是因为该开源代码库更新频繁，所以以前的配置教程往往会有过时的情况。现在最新的版本是基于Python 3的，以前的基于Python 2.7的教程已经不再适用于当前代码。所以在安装过程中，遇到了不少新问题，在解决的过程中记录了这些新问题的解决方法。并形成此文。(测试于2019年6月)

在配置前首先得安装Python 3，这个安装过程在此处不再赘述。建议通过Anaconda进行安装，而不是直接安装Python。这里的演示也是基于Windows 10 系统，在安装Anaconda的基础上完成的。Anaconda的下载地址为：

Anaconda Python/R Distribution

建议选择安装Python 3.7 version，具体按照步骤网上有很多。

除此之外，还要下载：

1. manim：https://github.com/3b1b/manim，选择clone or download，然后Download ZIP，解压后到一个合适的位置（路径中不要包含中文！），即可使用（此为manim引擎所包含的全部文件）；
2. miktex：https://miktex.org/download，直接安装即可，（路径中不要包含中文！）（此为windows平台下的Tex套件，TeX 是一种排版语言，主要用于处理视频中包含的文字信息）；
3. ffmpeg：https://ffmpeg.zeranoe.com/builds/，下载好后，放到一个合适的路径下（路径中不要包含中文！），解压后将../bin/目录添加进用户环境变量（见后图）（此为音视频流处理软件)
4. dvisvgm：https://dvisvgm.de/Downloads/ ，64位的用户请注意选择64位的安装包，下载好后，放到一个合适的路径下（路径中不要包含中文！），解压后将../dvisvgm/目录添加进用户环境变量（见后图）（此为可以将dvi转换为高质量svg的软件）。

添加进用户环境变量的方法

右击“我的电脑”图标-“属性”-左边的”高级系统设置”

选择”环境变量”-“用户变量”中的”Path”-“编辑”-“新建”。

然后把解压后的FFmpeg的bin文件夹的路径和dvisvgm的dvisvgm文件夹路径添加进去，并选择确定。然后进行环境测试，看各个依赖环境是否都配置妥当（注意：按照个人安装的实际路径进行添加，图中只是一个参考）。

在Anaconda Prompt 中通过命令行配置并测试

具体方法是：右击”Anaconda Prompt”-“更多”-“以管理员身份运行”

这一步很重要，因为如果不以管理员身份运行很可能带来权限不够的情况，妨碍后期的各个程序包的安装。

在命令行中分别输入下列命令，并回车运行：

python -version

latex -version

xelatex -version

ffmpeg --version

dvisvgm --version

如果都有类似于上面的版本提示，则说明依赖的软件安装成功，否则，回去检查安装或用户路径的添加是否正确。

打开前面下载并解压后的manim文件夹，在其中添加一个空白文件夹“media”，并新建一个名字为“MEDIA_DIR.txt”的.txt文件。

在”MEDIA_DIR.txt”文件中输入刚刚新建的”media”文件夹所在的路径并保存。

回到Anaconda Prompt中，输入：

cd <manim 的根目录>

该命令的意思是：跳转到manim的根目录中（注意：按照个人安装的实际路径进行添加，图中只是一个参考）。

然后输入（手机上如果看不到此处的全部代码，请在代码处左右滑动或在电脑上打开该文章）：

python -m pip install -r requirements.txt

这个安装过程中常见的问题是“pycairo”这个包安装异常。

解决方法是先输入并运行：

conda install vs2015_runtime

然后再单独安装“pycairo”这个包，输入并运行：

conda install pycairo

现在，基本的东西都安装好了。尝试着运行一下测试命令：

python -m manim example_scenes.py SquareToCircle -pl

在运行的时候可能会有形如：ModuleNotFoundError: No module named的错误提示，这说明还缺少程序包。请运行命令（注意：<pack name>改为对应缺失的程序包的名字，命令中不含括号或引号）：

pip install <pack name>

一个特例是readline包，如果提示“ModuleNotFoundError: No module named ‘readline’”，则需要输入的是：

pip install pyreadline

安装好提示缺少的包后再输入并运行：

python -m manim example_scenes.py SquareToCircle -pl

缺什么程序包就按照上面的方法添加该程序包，直到命令可以通过：

此时打开media文件夹将找到生成的视频，表示的是正方形变成圆形的动画演示：

同理，输入命令：

python -m manim example_scenes.py WarpSquare -pl

得到一个向复平面映射的动画：

输入命令：

python -m manim example_scenes.py WriteStuff -pl

此过程中会提示安装一些程序包，为了加快编译进度，可以点击去掉那个复选框的勾选，默认安装所有需要的程序包。得到的是具有3b1b经典风格的文字动画：

输入命令：

python -m manim example_scenes.py UpdatersExample -pl

将得到一个数据随图形位置变化的动画：

是不是手痒了？23333。

如果安装成功，感谢点赞支持，如果配置遇到什么问题，欢迎在评论区留言~

(注：本教程仅针对Windows 10 64位系统）

3Blue1Brown的B站主页：

https://space.bilibili.com/88461692