如何在 MATLAB 中平滑旋转 3D 绘图？

Question

如果我尝试使用 plot3 围绕当前图形旋转相机

while true; camorbit(0.9,-0.1); drawnow; end

，则旋转会定期挂起一段时间 (示例），甚至在 8 核 MacPro 上也是如此。

我可以让它顺利吗？

EDIT1：

虽然我原来的问题还没有解决方案，但我已经成功地使用 getframe 函数制作了一部更好的电影。但它不允许记录徒手旋转，并且在 MATLAB2010b for Mac 中存在很多错误。

%# fix wrong figure position in MATLAB2010b for Mac - depends on your layout
correctedPosition = get(gcf,'Position') + [21 -125 0 0];

fps = 60; sec = 10;

vidObj = VideoWriter('newfile.avi');
vidObj.Quality = 100;
vidObj.FrameRate = fps;

open(vidObj);
for i=1:fps*sec
  camorbit(0.9,-0.1);
  writeVideo(vidObj,getframe(gcf, correctedPosition));
end
close(vidObj);

EDIT2：

我在 MATLAB Central 创建了一个类似的线程。

EDIT3：

您可以自己尝试下载我的一张图。

Answer 1

我想说的是您绘制的大量点导致了速度减慢。一种选择是下采样。您也可以使用较低级别的函数来绘制（检查 这篇相关文章用于比较plot3/scatter3/line性能）。

考虑下面针对速度进行优化的动画：

[X Y Z] = sphere(64);
X = X(:); Y = Y(:); Z = Z(:);

%# set-up figure
hFig = figure('Backingstore','off', 'renderer','zbuffer');

%# use lower-level function LINE
line(0.50*[X,X], 0.50*[Y,Y], 0.50*[Z,Z], 'LineStyle','none', 'Marker','.', 'MarkerSize',1, 'Color','r')
line(0.75*[X,X], 0.75*[Y,Y], 0.75*[Z,Z], 'LineStyle','none', 'Marker','.', 'MarkerSize',1, 'Color','g')
line(1.00*[X,X], 1.00*[Y,Y], 1.00*[Z,Z], 'LineStyle','none', 'Marker','.', 'MarkerSize',1, 'Color','b')
view(3)

%# freeze the aspect ratio to override stretch-to-fill behaviour
axis vis3d

%# fix the axes limits manually
%#set(gca, 'xlim',[-1 1], 'ylim',[-1 1], 'zlim',[-1 1])
axis manual

%# maybe even remove the tick labels
%set(gca, 'xticklabel',[], 'yticklabel',[], 'zticklabel',[])

%# animate (until figure is closed)
while ishandle(hFig); camorbit(0.9,-0.1); drawnow; end

注意我们如何使用 Z 缓冲区 渲染器，并关闭 后备存储 属性。

---

编辑：

如果我理解正确，您想要做的是录制截屏视频（使用第 3 方应用程序），同时手动旋转图形，但在您的情况下，这些手动旋转是“跳跃的”。另一方面，在 while 循环中使用 CAMORBIT/VIEW 为您的图形设置动画运行平稳...

我提出了一种替代解决方案：首先使用鼠标旋转图形，然后在每一步（方位角、仰角）写入这些视图配置。然后，您可以在录制视频时使用 VIEW 功能重播它们，例如：

v = [...];   %# matrix where each row specify Az/El of view
for i=1:size(v,1)
    view( v(i,:) )
    drawnow
end

缺点是您必须使用鼠标小步按下/旋转/释放（ROTATE3D 对象不会公开鼠标运动事件）

I编写了一个简单的函数来帮助您完成此过程。它加载保存的图形，启用 3d 旋转，并跟踪每一步的中间位置。完成后，按“完成”按钮返回视图列表...

function v = rotationDemo(figFileName)
    views = [];                     %# list of views (Az,El)

    hFig = hgload(figFileName);     %# load the saved figure

    views(1,:) = get(gca,'View');   %# store initial view

    %# add a button, used to terminate the process
    hButton = uicontrol('Style','pushbutton', 'Position',[400 1 80 20], ...
                        'String','Done?', 'Callback',@buttonCallback);
    set(hFig, 'Toolbar','figure')   %# restore toolbar

    %# start 3d rotation, and handle post-callback to record intermediate views
    h = rotate3d(hFig);             %# get rotation object
    set(h, 'ActionPostCallback',@rotateCallback)
    set(h, 'Enable','on')           %# enable rotation

    msgbox('Rotate the view step-by-step', 'rotate3d', 'warn', 'modal')

    uiwait(hFig)                    %# wait for user to click button
    delete(hButton)                 %# delete button on finish
    set(h, 'Enable','off')          %# disable rotation
    v = round(views);               %# return the list of views

    %# callback functions
    function rotateCallback(o,e)
        views(end+1,:) = get(e.Axes,'View');  %# add current view to list
    end
    function buttonCallback(o,e)
        uiresume(gcbf)                        %# uiresume(hFig)
    end
end

您可以调用上述函数，然后重播动画：

v = rotationDemo('smooth_rotation.fig');
for i=1:size(v,1)
    view(v(i,:))
    drawnow
end

我们可以通过简单的插值来平滑过渡：

v = rotationDemo('smooth_rotation.fig');
n = size(v,1);
nn = linspace(1,n,100)';     %'# use 100 steps
vv = round( [interp1(v(:,1),nn) interp1(v(:,2),nn)] );
for i=1:size(vv,1)
    view(vv(i,:))
    DRAWNOW                  %# or PAUSE(..) to slow it down
end

作为旁注，我应该提到 ROTATE3D 和 CAMORBIT 具有不同的效果。 ROTATE3D 改变当前轴的 View 属性，而 CAMORBIT 控制当前轴的相机属性 CameraTarget/CameraPosition/CameraUpVector当前轴。

Answer 2

我认识到您在常规 MATLAB 图上谈论的相同的抽搐动作。但是当我尝试运行 Amro 的代码并创建电影 (*.AVI) 时，它在我的 Mac 笔记本上看起来也很流畅。

我使用的电影制作代码如下：

％在制作电影时添加了图形“关闭”的“可见”属性（尽管我不确定这是否会使情况变得更好），如下所示：

hFig = 图('Backingstore','off','visible','off','渲染器','zbuffer');

% 然后，我用一个简单的 AVI 制作循环替换了 Amro 的 while 循环，如下所示：

aviobj=avifile('test.avi'); %创建 AVI 文件

对于 I=1:360

camorbit(0.9,-0.1);拉多；

aviobj=addframe(aviobj,hFig); %将帧添加到 AVI 文件

结束

aviobj=关闭(aviobj); %关闭​​ AVI 文件

关闭(hFig); %关闭​​hFig

问题：
在渲染图形之前抽取一些点或创建密度图会有帮助吗？

[参考文献。关于各种渲染选项：http://www.mathworks.com/support/ tech-notes/1200/1201.html]

我希望以上评论对您有所帮助。

Answer 3

我不知道这是否对您的问题有帮助，但出于某种原因，我使用 pause(0.001) 比使用 drawnow 强制更新图形窗口

您还可能会看到rotate3d 是否更快。

核心数量并不像你想象的那么重要，因为 matlab 中的许多函数不支持多线程。

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解决方法是像现在一样继续，但将图形窗口写入电影文件。然后您就可以播放电影了。