manim渲染文本和公式

有两种不同的方式可以在视频中渲染文本：
1、使用Pango（text_mobject）
2、使用乳胶（tex_mobject）

如果你想呈现简单的文本，你应该使用文本Text或MarkupText，或者它的派生词，比如段落Paragraph。有关更多信息，请参阅不含LaTeX的文本。

当你需要数学排版时，应该使用LaTeX。有关更多信息，请参阅带有LaTeX的文本。

不含LaTeX的文本

向动画中添加文本的最简单方法是使用text类。它使用Pango库来呈现文本。使用Pango，您还可以呈现非英语字母，如你好 或こんにちは 或안녕하세요 或or مرحبا بالعالم。

这是一个简单的Hello World动画。

示例：HelloWorld

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

参考：Text

您还可以使用MarkupText，它允许使用PangoMarkup（有关详细信息，请参阅MarkupText文档）来呈现文本。例如：

示例：SingleLineColor

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)

参考：MarkupText

使用文本Text

本节介绍文本Text的属性以及如何在动画中使用文本。

使用字体

您可以使用字体设置不同的字体font。

笔记
使用的字体必须安装在您的系统中，Pango应该知道这一点。您可以使用manimpango.list_fonts（）获得字体列表。

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

示例：FontsExample

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

设置倾斜和重量

倾斜是文本的样式，可以是正常（默认）NORMAL、倾斜ITALIC或倾斜OBLIQUE。通常，对于许多字体，斜体和斜体看起来都很相似，但斜体使用罗马风格，而斜体使用斜体风格。

权重指定字体的粗体。您可以在manimpango.Weight中看到权重列表。

示例：SlantsExample

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

示例：DifferentWeight

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))

使用颜色

可以使用颜色设置文本的颜色color：

示例：SimpleColor

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

可以使用t2c之类的实用程序为特定字符着色。如果文本包含连字（如迭代文本中所述），这可能会有问题。

t2c接受两种类型的词典，

示例：Textt2cExample

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)

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

使用渐变

可以使用渐变添加渐变gradient。该值必须是任意长度的iterable：

示例：GradientExample

from manim import *
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表示具有文本特定字符的渐变。它与颜色界面的语法相似：

示例：t2gExample

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)

设置行距

可以使用line_spacing设置行距：

示例：LineSpacing

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))

禁用连字

通过禁用连字，您将获得字符和子对象之间的一对一映射。这解决了文本着色的问题。

警告
请注意，对严重依赖连字（阿拉伯语文本）的文本使用此方法可能会产生意外的结果。

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

示例：禁用连字

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))

迭代文本

文本对象的行为类似于VGroups。因此，可以对文本进行切片和索引。

例如，可以通过迭代将每个字母设置为不同的颜色。

示例：IterateColor

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)

警告
请注意，这里的连字可能会导致问题。如果需要字符到子对象的一对一映射，则应将disable\u
ligatures参数传递给文本Text。请参见禁用连字。

使用MarkupText

MarkupText类似于文本Text，它们之间的唯一区别是它接受并处理PangoMarkup（类似于html），而不仅仅是呈现纯文本。

有关PangoMarkup的更多详细信息和更多参考资料，请参阅MarkupText的文档。

示例：MarkupTest

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)

带LaTeX的文字

正如您可以使用文本Text向视频中添加文本一样，您也可以使用Tex插入LaTeX。

例如
示例：HelloLaTeX

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

笔记
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\在常规python字符串中具有特殊含义。另一种方法是写\\以避开反斜杠：Tex（'\\ LaTeX'）。

使用MathTex

默认情况下，传递给MathTex的所有内容都处于数学模式。更准确地说，MathTex是在align*环境中处理的。使用Tex可以实现类似的效果，方法是使用$符号来封装公式：$\xrightarrow{x^6y^8}$：

示例：MathTeXDemo

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))

LaTeX命令和关键字参数，LaTeX commands and keyword arguments

我们可以在AMS数学软件包中使用任何标准的LaTeX命令。例如mathtt数学文本类型或looparrowright箭头。

示例：AMSLaTeX

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

在Manim方面，Tex类还接受属性来更改输出的外观。这与Text类非常相似。例如，color关键字更改TeX mobject的颜色。

示例：LaTeXAttributes

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

额外LaTeX 包装

有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。由于默认情况下该包没有加载到Manim的tex模板中，因此我们必须手动添加它。

示例：AddPackageLatex

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)

子字符串和零件，Substrings and parts

TeX-mobject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代码的部分来引用各个部分。在本例中，我们使用set_color_by_tex（）设置大星星\bigstar的颜色：

示例：LaTeXSubstrings

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)

请注意，set_color_by_tex（）为包含tex的整个子字符串着色，而不仅仅是特定符号或tex表达式。考虑以下示例：

示例：IncorrectlatexSubstringColor

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)

如你所见，这会将整个等式涂成黄色，这与预期相反。要仅将x涂成黄色，我们必须执行以下操作：

示例：CorrectLatexSubstringColor

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)

通过将substring_to_isolate设置为x，我们自动将MathTex分割成子字符串，并将x分量分割成单个子字符串。只有这样，才能使用set_color_by_tex（）来实现所需的结果。

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

使用index_labels标签处理复杂字符串

有时，您可能会使用非常复杂的MathTex mobject，这使得您很难使用其单个组件。这就是调试函数index_labels（）非常有用的地方。

该方法显示了mobject子mobject的索引，允许您轻松找到要更改的mobject组件。

示例：IndexLabelsMathTex

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)

LaTeX数学字体-模板库

当排版数学公式时，在LaTeX中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附带了一组TexFontTemplates供您使用。这些模板都将在数学模式下工作：

示例：LaTeXMathFonts

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)

Manim还有一个TexTemplateLibrary，其中包含3Blue1Brown使用的TeX模板。一个例子是用于排版中文脚本的ctex模板。为此，必须在系统上安装ctex LaTeX软件包。此外，如果您只是排版文本，您可能根本不需要Tex，应该使用Text。

示例：LaTeXTemplateLibrary

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)

对齐公式

MathTex mobject是在LaTeX align*环境中排版的。这意味着您可以在排版多行公式时使用对齐字符（&A）：

示例：LaTeXAlignEnvironment

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)