Pythonライブラリ:Manimとは？数学的な概念や教育コンテンツをアニメーション化するためのライブラリ

Pythonライブラリ:Manimとは？

Manim（Mathematical Animation Engine）は、数学的な概念や教育コンテンツをアニメーション化するためのPythonライブラリです。視覚的に美しいアニメーションを簡単に作成できるように設計されており、特に数学や物理学、プログラミング教育で多用されています。オープンソースとして提供されており、自由にカスタマイズが可能です。

主な特徴

1. 高品質なアニメーション出力
   • ベクターグラフィックスを使用しているため、滑らかで高解像度の映像が得られます。
   • GIF、MP4、PNGなどの形式でエクスポート可能。
2. Pythonによる柔軟なスクリプティング
   • Pythonコードでアニメーションを制御するため、直感的かつ柔軟にカスタマイズが可能。
3. 数式や図形描画に強い
   • LaTeXをサポートしており、美しい数式のレンダリングが可能。
   • グラフ、座標系、ベクトル、幾何学図形などの描画に対応。
4. オープンソースで活発なコミュニティ
   • GitHubリポジトリで開発が進行中。
   • コミュニティによるサポートやチュートリアルが豊富。

LaTeX（ラテフまたはラテック）は、学術論文、書籍、レポートなどを作成するための文書組版システムです。特に、数式や学術的な文書の作成に適しており、見栄えの良いプロフェッショナルな文書を簡単に作成できます。LaTeXは、組版システムTeX（テフ）を基盤としており、TeXの機能をより簡単に使えるようにしたものです。

参考：MyScript Math 手書きの数式や文字をLaTeXコードに変換するサービスの例
https://webdemo.myscript.com/

参考

GitHub : Manim Community
ライセンス：MIT License
https://github.com/ManimCommunity/manim

用途

• 教育コンテンツの作成（特に数学や物理の講義動画）
• プレゼンテーションや教材の視覚化
• ソーシャルメディア用の教育的ショートビデオ
• 数学的なアイデアのプロトタイピング

Manimのバージョン

Manim Community版

GitHub : コミュニティ主導のバージョン。
ライセンス：MIT License
https://github.com/ManimCommunity/manim

Manim Community ドキュメント
https://docs.manim.community

ManimGL版

元々3Blue1Brown氏（数学系YouTuber）が開発したオリジナル版。
ライセンス：MIT License
https://github.com/3b1b/manim

3Blue1Brown氏（HP）
https://www.3blue1brown.com/
3Blue1Brown氏（Youtube）
https://www.youtube.com/@3blue1brown

基本的な使い方

1. Python環境のセットアップ(MacOSの例)

Manimを使用するには、Python 3.7以上が必要です。

必要なものを確認・インストール：

Homebrew（Macのパッケージマネージャー）がインストールされていることを確認：

brew --version

インストールされていない場合、以下を実行：

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

Python3のインストール： Homebrewを使用してPython3をインストールまたはアップデート：

brew install python

pip（Pythonパッケージマネージャー）のインストール： Pythonインストール時にpipも付属しますが、以下で最新バージョンにアップデート：

pip install --upgrade pip

2. Manimのインストール

Manimをインストールするには、以下のコマンドを使用します。

pip install manim

必要に応じて、仮想環境を作成することを推奨します：manim_envは任意の名前に変更可能

python3 -m venv manim_env
source manim_env/bin/activate
pip install manim

3. サンプルコードの準備

任意のフォルダにapp_manim.pyという名前(任意)で以下のコードを保存します。

from manim import *

class CreateCircle(Scene):
    def construct(self):
        circle = Circle()  # 円を作成
        self.play(Create(circle))  # アニメーションで表示
        self.wait(2)  # 2秒間表示

4. アニメーションのレンダリング

ターミナルを開き、スクリプトを保存したディレクトリに移動します。

コマンドを実行してアニメーションをレンダリング：

manim -pql app_manim.py CreateCircle

• -pql のオプション：
  • -p: レンダリング後、自動でプレビューを開く。
  • -q: 品質設定。
    • l（low）：低品質（高速）。
    • m（medium）：中品質。
    • h（high）：高品質。
    • k（4K）：4K品質。

実行結果：

• media/videos フォルダにMP4形式の動画ファイルが生成されます。
• -p オプションを指定している場合、レンダリング完了後に動画が自動再生されます。

5. オプション:追加ソフトウェア（Macの場合）

Manimでは、外部ライブラリやソフトウェアが必要になる場合があります。

FFmpeg（動画レンダリング用）：

brew install ffmpeg

LaTeX（数式描画用。必要に応じてインストール）：

brew install --cask mactex

実行例

これで、Mac上でManimを使ったアニメーション作成が可能になります！