Matplotlibでpcolormeshをアニメーション化する方法【コード例付き解説】

Matplotlibでpcolormesh（擬似カラープロット）をアニメーション化する方法を、具体的な手順とサンプルコード付きで解説します。

アニメーション化の基本的な流れ

pcolormeshをアニメーションさせるには、以下の手順に従います。

• figureオブジェクトとサブプロットを作成する

• numpyを使ってx、y、tのデータポイントを生成する

• meshgrid関数で座標ベクトルから座標行列（X3、Y3、T3）を作成する

• pcolormesh()メソッドを使って、不規則な矩形グリッド上に擬似カラープロットを描画する

• カラーバーをfigureに追加する

• FuncAnimationクラスを使ってpcolormeshをアニメーション化する

• show()メソッドで図を表示する

サンプルコード

以下は、時間とともに変化する2次元波動場をpcolormeshでアニメーション表示する完全なコード例です。

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt, animation
plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.00, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fig, ax = plt.subplots()
x = np.linspace(-3, 3, 91)
t = np.linspace(0, 25, 30)
y = np.linspace(-3, 3, 91)
X3, Y3, T3 = np.meshgrid(x, y, t)
sinT3 = np.sin(2 * np.pi * T3 / T3.max(axis=2)[..., np.newaxis])
G = (X3 ** 2 + Y3 ** 2) * sinT3
cax = ax.pcolormesh(x, y, G[:-1, :-1, 0], vmin=-1, vmax=1, cmap='Blues')
fig.colorbar(cax)

def animate(i):
    cax.set_array(G[:-1, :-1, i].flatten())

anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=100, frames=len(t) - 1)
anim.save('517.gif')
plt.show()

コードのポイント解説

1. データの準備

np.meshgridを使うことで、x・y・tの3つの軸に対応する3次元の座標配列を作成しています。ここでは、位置（x, y）ごとの値が時間tによって変化するデータGを生成しています。

2. 初期フレームの描画

ax.pcolormesh()で最初のフレーム（G[:-1, :-1, 0]）を描画します。vmin=-1, vmax=1を指定することで、全フレームでカラースケールを統一しているのがポイントです。これにより、アニメーション中に色の基準がぶれることを防げます。

3. アニメーションの更新処理

animate(i)関数内でcax.set_array()を呼び出し、i番目のフレームのデータに差し替えています。毎回新しいプロットを作成せずに既存のQuadMeshオブジェクトの配列だけを更新するため、高速かつ効率的にアニメーションできます。

4. GIFとして保存

anim.save('517.gif')を実行すると、作成したアニメーションをGIFファイルとして保存できます。interval=100は各フレーム間の間隔（ミリ秒）を意味し、framesにはフレーム数を指定しています。

実行結果

このコードを実行すると、中心からの距離に応じた強度が正弦波的に変化していく様子が、青系のカラーマップ（Blues）で滑らかにアニメーション表示されます。