Matplotlibで3Dプロットのアスペクト比を設定する方法

Matplotlibで3Dプロットのアスペクト比を設定するには、set_aspect()メソッドを使用します。ここでは、曲面プロット（サーフェスプロット）を例に、具体的な手順とサンプルコードを解説します。

3Dプロットのアスペクト比を設定する手順

以下の手順に従って実装します。

• figure()メソッドで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' を指定して現在のAxes（座標軸）を取得します。存在しない場合は自動的に作成されます。
• numpyを使ってデータ点 R、Y、z を生成します。
• R、Y、zをもとにサーフェスプロット（曲面図）を作成します。
• set_aspect('auto') でアスペクト比を設定します。
• savefig() メソッドで図をファイルに保存します。

サンプルコード

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

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

fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')

# メッシュグリッドの生成
R, Y = np.meshgrid(np.arange(0, 100, 1), np.arange(0, 60, 1))
z = 0.1 * np.abs(np.sin(R / 40) * np.sin(Y / 6))

# サーフェスプロットの描画
ax.plot_surface(R, Y, z, cmap=cm.rainbow, linewidth=0)

# アスペクト比の設定
ax.set_aspect('auto')

# 視点角度の設定
ax.azim = -160
ax.elev = 30

fig.savefig('data.png')
plt.show()

実行結果

上記のコードを実行すると、虹色のカラーマップで着色された3D曲面が表示され、その画像が「data.png」として保存されます。azim（方位角）と elev（仰角）により、見やすい視点から描画されています。

set_aspect() のオプションについて

set_aspect() に指定できる主な値は以下の通りです。

• 'auto'：各軸のスケールを独立して調整し、描画領域に収まるように自動設定します（デフォルトの挙動に近い）。
• 'equal'：すべての軸のスケールを揃え、物理的な距離感を正確に表現します。立方体などの形状を正しく見せたい場合に有効です。
• 数値（例：0.5）：y軸に対するx軸の比率を直接指定できます。

なお、Matplotlib 3.3以降では fig.gca(projection='3d') の代わりに fig.add_subplot(projection='3d') を使う方法が推奨されています。将来的な非推奨化に備えて、新規コードでは後者を採用するとよいでしょう。