Matplotlibでアニメーションを使ってプロットのタイトルを動的に更新する方法

Matplotlibでは、animationモジュールのFuncAnimationクラスを利用することで、関数を繰り返し呼び出しながらグラフやタイトルのテキストを動的に更新できます。この記事では、アニメーションでプロットのタイトルを更新する具体的な手順とサンプルコードを紹介します。

実装の手順

• figure.figsize や figure.autolayout を設定し、図のサイズとサブプロット間・周囲の余白を調整します。
• figure() メソッドで新しい図を作成（または既存の図をアクティブ化）します。
• numpy を使って x と y のデータ点を生成します。
• gca() で現在の軸（Axes）を取得します。
• text() メソッドで軸にタイトル用のテキストを追加します。
• フレームごとに呼び出される animate() 関数を定義し、その中でタイトルのテキストを更新します。
• FuncAnimation でアニメーションオブジェクトを作成し、show() メソッドで図を表示します。

コード例

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt, animation

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

fig = plt.figure()

x = np.linspace(-10, 10, 1000)
y = np.sin(x)

plt.plot(x, y)

ax = plt.gca()
ax.text(0.5, 1.100, "y=sin(x)", bbox={'facecolor': 'red',
                                      'alpha': 0.5, 'pad': 5},
        transform=ax.transAxes, ha="center")

def animate(frame):
    ax.text(0.5, 1.100, "y=sin(x), frame: %d" % frame,
            bbox={'facecolor': 'red', 'alpha': 0.5, 'pad': 5},
            transform=ax.transAxes, ha="center")

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=100,
                              frames=10, repeat=True)

plt.show()

実行結果

コードのポイント解説

• animate(frame)：各フレームで呼び出される関数です。引数 frame には現在のフレーム番号が渡され、それを文字列に埋め込むことでタイトルが順次更新されていきます。
• interval=100：フレーム間隔をミリ秒単位で指定します。この例では100ミリ秒ごとに次のフレームへ切り替わります。
• frames=10：アニメーションの総フレーム数です。0〜9の値が順番に animate() へ渡されます。
• repeat=True：アニメーションを繰り返し再生します。

なお、上記のコードは毎回新しいテキストを描画しているため、フレームが進むにつれて古いテキストが重なって残る場合があります。実用的なアプリケーションでは、あらかじめ作成したTextオブジェクトの set_text() メソッドで内容だけを差し替えるか、ax.texts.clear() で既存のテキストを削除してから新しく追加する方法が推奨されます。こうすることで、より滑らかで効率的なアニメーションを実現できます。