自定义 Animation¶

FadeIn、Transform、Rotate 都继承自同一个基类 Animation（见 ch05 的“Animation 机制”一节）。本节讲解这个基类的工作机制，以及如何继承它写出自己的动画。

Animation 基类¶

一个 Animation 的生命周期由渲染器驱动，核心步骤：

begin()：动画开始前调用。基类在这里把目标 mobject 拷贝为 self.starting_mobject（起始状态快照），并暂停目标对象自身的 updater，最后调用 interpolate(0)。
每一帧渲染器调用 interpolate(alpha)，alpha ∈ [0, 1] 表示动画进度（已经过 rate_func 处理），内部转交给 interpolate_mobject。
finish()：动画结束后的收尾（默认恢复 updater 状态）。

Animation(
    mobject, lag_ratio=0.0, run_time=1.0, rate_func=smooth,
    reverse_rate_function=False, name=None, remover=False,
    suspend_mobject_updating=True, introducer=False, ...
)

name	type	default	desc
`mobject`	Mobject \| None	—	被动画驱动的目标对象
`lag_ratio`	float	0.0	子对象之间的错峰比例（见 `AnimationGroup`）
`run_time`	float	1.0	动画时长（秒）
`rate_func`	callable	`smooth`	速率函数，把线性时间映射为动画进度
`reverse_rate_function`	bool	False	播放时反转 rate_func 的方向
`remover`	bool	False	结束后把目标对象移出场景（如 `FadeOut`）
`suspend_mobject_updating`	bool	True	动画期间暂停目标对象自身的 updater
`introducer`	bool	False	标记该动画会把目标对象引入场景

两个插值钩子¶

自定义动画的本质就是重写插值钩子。有两层：

interpolate_mobject(alpha)：接收整个对象的进度，负责驱动目标 mobject。想整体生效（颜色、透明度、整体形变）时重写它。
interpolate_submobject(submobject, starting_submobject, alpha)：基类按 get_all_families_zipped() 把目标与起始快照的子对象两两配对，对每个子对象调用一次。想让子对象逐个响应动画（错落、各自插值）时重写它。

基类的 interpolate_mobject 只做一件事：遍历子对象对并调用 interpolate_submobject；而基类的 interpolate_submobject 是空实现（pass）。所以重写任意一个即可，另一个保持默认。

完整示例：变色 + 抖动¶

下面是一个自定义动画 ColorJitter：颜色从起始色渐变到目标色，同时叠加一个“中间大、两端为零”的随机抖动（用 4α(1−α) 作权重，动画结束图形自然归位）：

ColorJitter 重写了 begin()（预生成随机噪声，保证每帧抖动方向一致）和 interpolate_mobject()（按 alpha 插值颜色、按 4α(1−α) 叠加位移）。正方形先从蓝变红抖动，再从红变绿加大振幅抖动。

查看源码 color_jitter.py

import numpy as np

from manim import *


class ColorJitter(Animation):
    """自定义动画：颜色向目标色渐变，同时叠加先增后减的随机抖动。"""

    def __init__(self, mobject, target_color=YELLOW, amplitude=0.12, **kwargs):
        self.target_color = target_color
        self.amplitude = amplitude
        super().__init__(mobject, **kwargs)

    def begin(self):
        # 在 super().begin() 之前预生成随机位移：
        # 基类 begin 会立即调用 interpolate(0)，噪声必须先就绪
        rng = np.random.default_rng(0)
        self.noise = rng.uniform(-1, 1, self.mobject.points.shape)
        super().begin()

    def interpolate_mobject(self, alpha):
        mobject = self.mobject
        start = self.starting_mobject
        mobject.set_color(interpolate_color(start.get_color(), self.target_color, alpha))
        # 4 * alpha * (1 - alpha)：两端为 0，中间最大，抖动随动画结束自然归位
        weight = 4 * alpha * (1 - alpha)
        mobject.points = start.points + self.amplitude * weight * self.noise


class CustomAnimationDemo(Scene):
    def construct(self):
        square = Square().set_fill(BLUE, opacity=0.6).set_stroke(WHITE, width=4)
        self.play(FadeIn(square), run_time=0.5)
        self.play(ColorJitter(square, target_color=RED, run_time=2.0))
        self.play(ColorJitter(square, target_color=GREEN, amplitude=0.2, run_time=1.5))
        self.wait(0.5)

三个值得注意的实现细节：

随机噪声在 begin() 里预生成，而不是每帧现取随机数——否则每帧抖动方向乱跳，视觉上变成噪声闪烁。
begin() 里先生成噪声再调 super().begin()：基类的 begin 会立即调用 interpolate(0)，此时 interpolate_mobject 已经需要读取 self.noise。
位移基于 starting_mobject.points（起始快照），不是当前帧的 points，避免误差逐帧累积。

自定义 Animation 还是 updater？¶

两者都能让对象随时间变化，选择标准：

	自定义 Animation	mobject updater
组织方式	`self.play(MyAnim(mob))`，有明确起止	`mob.add_updater(func)` 挂到对象上，跨多个动画持续生效
与场景时间轴	属于时间轴上的一个片段，有 run_time	每帧都被调用，直到 `remove_updater`
起始快照	`starting_mobject` 自动拷贝	需要自己保存状态
缓存	参与部分视频缓存（见“性能与缓存”一节）	updater 期间缓存通常被跳过
典型场景	一次性效果（变色、抖动、特殊形变）	持续行为（跟随、数值联动、物理模拟）

提示

规则很简单：有明确开始和结束的一次性效果写成 Animation；需要持续到某个条件才停止的行为写成 updater。一个效果既要在 play 期间发生、又要在此前持续运行，就两者都用。

常见错误与建议¶

常见错误

在 interpolate_submobject 里直接返回新对象没有意义——这个方法靠就地修改 submobject 起作用（基类实现就是 pass）。忘记修改、只 return 一个值，动画会“什么都不做”也不报错。

常见错误

重写 begin() 时忘了调 super().begin()。基类在这里创建 starting_mobject 快照并调用 interpolate(0)，跳过它会导致 AttributeError（找不到 starting_mobject）或首帧状态错误。

提示

Transform 家族的 interpolate_submobject 签名多了一个 target_copy 参数（目标快照），与基类不同。如果你的自定义动画被 Transform 风格的逻辑困扰，检查是否混用了这两套签名。

自测¶

下一步¶

掌握了图形与动画两条扩展路线后，下一节看向生态层面：如何用插件机制把自定义成果分享给他人、以及如何使用社区插件。