MatplotlibでPoly3DCollectionを半透明に描画する方法

Matplotlibでは、Poly3DCollectionのalpha引数を使うことで、3Dポリゴンを半透明に描画できます。以下の手順に従って、透明度のあるPoly3DCollectionプロットを作成してみましょう。

実装手順

• 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。
• projection='3d'を指定して、サブプロット配置の一部として~.axes.Axesを図に追加します。
• x、y、z のデータポイントを作成します。
• 頂点（vertices）のリストを作成します。
• x、y、z のデータポイントをタプルのzipリストに変換します。
• Poly3Dインスタンスのリストを取得します。
• add_collection3d()メソッドを使用して、3Dコレクションオブジェクトをプロットに追加します。このとき、alpha=0.5を指定すると半透明になります。
• 軸を非表示にします。
• 図を表示するには、show()メソッドを使用します。

サンプルコード

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection, Line3DCollection

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

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = [0, 2, 1, 1]
y = [0, 0, 1, 0]
z = [0, 0, 0, 1]

vertices = [[0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 2, 3], [1, 2, 3]]
tupleList = list(zip(x, y, z))
poly3d = [[tupleList[vertices[ix][iy]]
    for iy in range(len(vertices[0]))]
    for ix in range(len(vertices))]

ax.scatter(x, y, z)
ax.add_collection3d(Poly3DCollection(poly3d, facecolors='w', linewidths=1, alpha=0.5))
ax.add_collection3d(Line3DCollection(poly3d, colors='k', linewidths=2, linestyles='--'))

plt.axis('off')

plt.show()

出力結果

ポイント解説

透明度を制御しているのは、Poly3DCollectionに渡しているalpha=0.5という引数です。alphaの値は0（完全に透明）から1（完全不透明）の範囲で指定でき、値を小さくするほどポリゴンが透けて見えるようになります。また、facecolors='w'で面を白く塗りつぶし、Line3DCollectionで黒色の破線によるエッジラインを重ねることで、立体構造が視覚的に分かりやすくなっています。さらにax.scatter(x, y, z)により頂点の位置もプロットしており、四面体の形状を直感的に把握できます。