MatplotlibでMATLABのsurf(x, y, z, c)と同じ効果を実現する方法

MATLABの surf(x, y, z, c) と同じような3DサーフェスプロットをMatplotlibで描画する方法を、具体例を通して解説します。手順は以下の通りです。

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。
• 新しい図を作成するか、既存の図をアクティブにします。
• サブプロット配置の一部として、図に 'ax'（3D軸）を追加します。
• Numpyを使用して r、u、v、x、y、z のデータポイントを作成します。
• サーフェスプロットを作成します。
• 図を表示するには、show() メソッドを使用します。

コード例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
r = 0.05
u, v = np.mgrid[0:2 * np.pi:30j, 0:np.pi:20j]

x = np.cos(u) * np.sin(v)
y = np.sin(u) * np.sin(v)
z = np.cos(v)

ax.plot_surface(x, y, z, cmap=plt.cm.YlGnBu_r)

plt.show()

実行結果

このコードでは、球面座標のパラメータ u と v を np.mgrid で生成し、三角関数を使って x・y・z の座標を計算することで球面を定義しています。そして ax.plot_surface() にカラーマップ（YlGnBu_r）を指定することで、MATLABの surf 関数のように高さに応じて色が変化する美しい3Dサーフェスプロットが描画されます。cmap の種類を変更すれば、配色も自由にカスタマイズできます。