Matplotlibで正弦曲線をアニメーション化する方法をわかりやすく解説

PythonのMatplotlibを使えば、正弦曲線（サインカーブ）を簡単にアニメーションとして描画できます。ここでは、matplotlib.animationモジュールのFuncAnimationを利用した基本的な実装手順を、コード例とともに紹介します。

正弦曲線をアニメーション化する手順

• 図（figure）のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の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。
• 現在の図に座標軸（axes）を追加し、X軸・Y軸の表示範囲を指定します。
• 空のリストを使って線をプロットし、初期状態を準備します。
• 初期化関数で空のデータを渡して線をリセットします。
• アニメーション関数内で正弦曲線の値を更新し、線オブジェクトを返します。
• show()メソッドを使って図を表示します。

コード例

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

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

fig = plt.figure()
ax = plt.axes(xlim=(0, 2), ylim=(-2, 2))
line, = ax.plot([], [], lw=2)

def init():
    line.set_data([], [])
    return line,

def animate(i):
    x = np.linspace(0, 2, 1000)
    y = np.sin(2 * np.pi * (x - 0.01 * i))
    line.set_data(x, y)
    return line,

anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init, frames=200, interval=20, blit=True)
plt.show()

実行結果

コードのポイント

FuncAnimationの主な引数は以下の通りです。これらを調整することで、アニメーションの速度や長さを自由に制御できます。

• fig：アニメーションを描画する対象のFigureオブジェクト。
• animate：各フレームで呼び出され、グラフを更新する関数。
• init_func：アニメーションの初期状態を定義する関数。
• frames：アニメーションの総フレーム数。
• interval：フレーム間の遅延時間（ミリ秒）。値が小さいほど高速に再生されます。
• blit：Trueにすると、変化のあった部分のみ再描画されるため、描画が高速化されます。

このように、animate関数内でy = np.sin(2 * np.pi * (x - 0.01 * i))のように位相を少しずつずらすことで、波が左から右へ流れるような滑らかな正弦波アニメーションを実現できます。