Matplotlibで折れ線グラフをアニメーション化する方法を徹底解説

Matplotlibでは、FuncAnimationを活用することで、折れ線グラフに動きのあるアニメーション効果を簡単に加えることができます。本記事では、基本的な手順と実際に動作するサンプルコードを交えながら、その方法をわかりやすく解説します。

折れ線グラフをアニメーション化する基本手順

• subplots()メソッドを使用して、図（figure）とサブプロットを作成します。

• x軸・y軸それぞれの表示範囲（スケール）を設定します。

• NumPyを使って、xおよびtのデータ点を生成します。

• 座標ベクトルからmeshgrid()で座標行列X2とT2を作成します。

• plot()メソッドでxとFのデータを使い、折れ線を描画します。

• アニメーションのために、各フレームごとにyデータを更新します。

• 更新用関数animate、対象となるfig、フレーム間隔intervalを指定し、FuncAnimationでアニメーションを構築します。

• show()メソッドを呼び出して、図を画面に表示します。

サンプルコード

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()
ax.set(xlim=(-3, 3), ylim=(-1, 1))
x = np.linspace(-3, 3, 91)
t = np.linspace(1, 25, 30)
X2, T2 = np.meshgrid(x, t)
sinT2 = np.sin(2 * np.pi * T2 / T2.max())
F = 0.9 * sinT2 * np.sinc(X2 * (1 + sinT2))
line, = ax.plot(x, F[0, :], color='k', lw=2)
def animate(i):
    line.set_ydata(F[i, :])
anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=100, frames=len(t) - 1)
anim.save('503.gif')
plt.show()

実行結果

このコードを実行すると、時間の経過とともに波形が変化していくアニメーション付きの折れ線グラフが表示されます。また、anim.save('503.gif')によって、作成したアニメーションをGIFファイルとして保存することも可能です。

ポイントのまとめ

アニメーション化の鍵となるのは、FuncAnimationクラスです。第一引数に図、第二引数にフレームごとの更新処理を行う関数を渡し、intervalでフレーム間隔（ミリ秒）を指定します。更新関数内でset_ydata()を使ってy値を差し替えることで、グラフを再描画せずに効率的なアニメーションを実現できます。