Jupyter Notebook（Python＆Matplotlib）で3Dプロットをインタラクティブに表示する方法

この記事では、Jupyter Notebookを使って3Dプロットをインタラクティブに操作・表示するためのプログラムコードを紹介します。マウスでドラッグして視点を回転させたり、拡大縮小したりできるため、3Dデータの把握が格段にしやすくなります。

手順

• 新しい図（figure）を作成するか、既存の図をアクティブにします。

• subplotsメソッド（またはadd_subplotメソッド）を使ってfigとaxの変数を作成します。デフォルトのnrowsとncolsは1で、projection='3d' を指定することで3D描画が可能になります。

• np.cos関数とnp.sin関数を使用して、x、y、zの座標データを生成します。

• plot_wireframeメソッドでx、y、zを渡し、color="red" を指定して3Dワイヤーフレームを描画します。

• set_titleメソッドで現在の軸（Axes）にタイトルを設定します。

• plt.show()メソッドを呼び出して図を表示します。

サンプルコード

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

u, v = np.mgrid[0:2 * np.pi:30j, 0:np.pi:20j]
x = np.cos(u) * np.sin(v)
y = np.sin(u) * np.sin(v)
z = np.cos(v)

ax.plot_wireframe(x, y, z, color="red")
ax.set_title("Sphere")
plt.show()

実行結果

このコードを実行すると、赤いワイヤーフレームで描かれた球体が表示されます。

補足：インタラクティブな操作について

Jupyter Notebook上で%matplotlib notebookマジックコマンド（またはJupyterLabでは%matplotlib widget）を実行しておくと、表示された3Dプロットをドラッグで回転させたり、スクロールでズームしたりできるようになります。静的な画像では確認しづらい立体的な構造も、自由な視点から観察できるのが大きなメリットです。