03. [예제]흐르는 물결같은 사인파(사인 그래프, sine graph) 그리기

 

아래 영상처럼, 물결이 흐르는 듯한 그래프를 만들어 볼 것이다.

 

 

원리는 간단하다. 사인 함수에서 $\sin {(x-a)}$는 $\sin x$의 그래프를 $a$만큼 오른쪽으로 이동한 것과 같다는 원리를 이용.

 

 

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핵심 코드는 update 함수 안에 있다.

def update(i):        
    y = np.sin(x-i) # i만클 shift하는 것임
        
    line.set_data(x, y)
    
    return ln,

 

동영상의 각 프레임마다 이 update함수가 호출될 것이고, 호출될 때마다 $i$값이 1,2,3...으로 증가되어 보내질 것이다. 

 

그렇다면 그 때의 y값은 아래 그림과 같은 모양을 띨 것이고,

 

 

이 그림들을 연속으로 보여주면, 마치 파형이 이동하는 것처럼 보일 것이다.

 

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전체 소스는 아래와 같다. 

 

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

from matplotlib.animation import FuncAnimation
from matplotlib import rc

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,6))

x, y = [], []
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 200)
ln, = plt.plot([], [], )

def init():    
    ax.set_xlim(0, 2*np.pi)
    ax.set_ylim(-1.2, 1.2)
    
    # X축 단위 표시를 pi 단위로 표시
    ax.set_xticks([0,np.pi/2,np.pi,(3*np.pi)/2,2*np.pi])
    ax.set_xticklabels(['0',r'$\dfrac{\pi}{2}$',r'$\pi$',r'$\dfrac{3\pi}{2}$',r'$2\pi$']) #dfrac에 유의
    
    # grid(True)를 해야 에니메이션에 grid가 나옴. 그냥 grid()는 안됨
    ax.grid(True)
      
    return ln,

def update(i):    
    # 주기: 2pi
    # y = np.sin(x-i) # i만클 shift하는 것임
    
    #  주기: pi
    y = np.sin(2*x-i) # i만클 shift하는 것임
    
    ln.set_data(x, y)
    
    return ln,

ani = FuncAnimation(fig=fig, func=update, frames=np.linspace(0, 2*np.pi, 100),
                    init_func=init, interval=20, blit=True)

rc('animation', html='html5')
ani

 

1) 앞부분에 그래프의 정적인 부분(바뀌지 않는 부분)을 지정하는 코드가 있고,

2) init 함수에서 첫 번째 프레임에 해당하는 라인을 생성하고,

3) update에서 그래프가 변화하는 부분을 코딩하고 

4) 끝으로 FuncAnimation 함수를 호출하는. 

 

이런 전형적인 구조를 띠고 있다. (이러한 구조로 작성이 된다는 것은, 앞 글에서 설명했었다. 이러한 구조가 익숙하지 않다면 앞 글을 읽기 바람)

 

   앞 글:  02. [예제]사인 곡선(사인 그래프, sine graph) 그리기

 

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주피터 노트북에서 위 코드를 실행하면, 소스코드에 있는 아래와 같은 코드에 의해서 몇 초 후에 애니메이션이 자동으로 실행될 것이다. (물론 앞 장에서 설명했듯이 ffmpeg 프로그램이 미리 설치되어 있어야 한다.)

 

rc('animation', html='html5')
ani

 

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만약 gif 파일로 저장하려면 다음과 같은 코드를 사용하면 된다. (ImageMagic이란 프로그램이 미리 설치되어 있어야 한다.)

ani.save('a.gif', writer='imagemagick', fps=15, dpi=100)

 

-끝-