Matplotlibでカラーバーをアニメーション化する方法

Matplotlibでは、FuncAnimationとmake_axes_locatableを組み合わせることで、カラーバー（カラーマップ）をアニメーションとして動的に変化させることができます。以下にその具体的な手順を紹介します。

実装の手順

• 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。

• サブプロット構成の一部として、図に ~.axes.Axes を追加します。

• 既存のaxesオブジェクト（ax）をもとに Divider を生成し、指定したセルに対する新しい軸ロケーターを取得します。

• メインaxesと同じ高さ（または幅）を持つaxesを、指定した位置に作成します。これがカラーバー用の領域になります。

• NumPyを使ってランダムなデータを作成します。

• imshow() メソッドでランダムデータを画像として描画します。

• プロットにタイトルを設定します。

• 切り替え用のカラーマップのリストを用意します。

• animate() 関数内でデータとカラーマップを更新し、FuncAnimation を使ってカラーバーのアニメーションを実現します。

• show() メソッドで図を表示します。

サンプルコード

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable

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

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111)
div = make_axes_locatable(ax)
cax = div.append_axes('right', '5%', '5%')
data = np.random.rand(5, 5)
im = ax.imshow(data)
cb = fig.colorbar(im, cax=cax)
tx = ax.set_title('Frame 0')
cmap = ["copper", "RdBu_r", "Oranges", "cividis", "hot", "plasma"]

def animate(i):
    cax.cla()
    data = np.random.rand(5, 5)
    im = ax.imshow(data, cmap=cmap[i%len(cmap)])
    fig.colorbar(im, cax=cax)
    tx.set_text('Frame {0}'.format(i))
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=10)

plt.show()

コードのポイント

• make_axes_locatable を使うことで、メインのaxesにぴったり揃ったカラーバー用のaxesを簡単に作成できます。

• animate() 内で cax.cla() を呼び出してカラーバーを毎フレーム初期化し、新しいカラーマップで再描画しています。

• i % len(cmap) により、フレーム数がカラーマップの種類より多くてもリストを循環的に使い回せます。

• frames=10 を指定することで、10フレーム分のアニメーションが生成されます。

出力結果

このコードを実行すると、ランダムデータのヒートマップとそれに対応するカラーバーが、フレームごとに異なるカラーマップへと切り替わりながらアニメーション表示されます。