在表面图中切断半个圆环

Posted 2021-03-31

我试图用matplotlib绘制只有一半的圆环。

到目前为止这是我的方法：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

n = 100

# theta: poloidal angle; phi: toroidal angle
theta = np.linspace(0, 2.*np.pi, n)
phi   = np.linspace(0, 2.*np.pi, n)
theta, phi = np.meshgrid(theta, phi)

# R0: major radius; a: minor radius
R0, a = 2., 1.

# torus parametrization
x = (R0 + a*np.cos(theta)) * np.cos(phi)
y = (R0 + a*np.cos(theta)) * np.sin(phi)
z = a * np.sin(theta)

# "cut-off" half of the torus
x[x>0] = np.nan

fig = plt.figure()
ax1 = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax1.set_zlim(-3,3)
ax1.plot_surface(x, y, z, rstride=5, cstride=5,)

# elev: elevation angle in z-plane
# azim: azimuth angle in x,y plane
ax1.view_init(elev=15, azim=0)

plt.show()

这样做，确实给了我半个圆环，但其中一个切割表面不清晰，如图中所示（这是左切面，这里有问题）。

任何想法如何制作干净的切割表面？

答案

用nans切割表面通常会这样做。这是因为在输入数据的子集上使用线性插值绘制表面的斑点，并且在边界上具有nans将导致某些边缘斑块的值的nan结果。

在您的具体情况下，您可以将环形角度限制为半个环面：

theta = np.linspace(0, 2*np.pi, n) 
phi   = np.linspace(0, np.pi, n) 

您还必须设置手动x / y限制以获得漂亮的宽高比：

ax1.axis([-3, 3]*2)

通过将一个明确的facecolors数组传递给plot_surface，并操纵内部值的透明度，这是一个非常普遍但实用的替代方案。除非你努力工作，否则这将比默认更加丑陋，因为平面颜色会缺少阴影。这是我的意思的一个非常基本（和丑陋）的例子：

import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt 
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D 

n = 100 

# theta: poloidal angle; phi: toroidal angle 
theta = np.linspace(0, 2*np.pi, n) 
phi   = np.linspace(0, 2*np.pi, n) 
theta, phi = np.meshgrid(theta, phi) 

# R0: major radius; a: minor radius 
R0, a = 2., 1. 

# torus parametrization 
x = (R0 + a*np.cos(theta)) * np.cos(phi) 
y = (R0 + a*np.cos(theta)) * np.sin(phi) 
z = a * np.sin(theta) 

# "cut-off" half of the torus using transparent colors 
c = np.full(x.shape + (4,), [0, 0, 0.85, 1])  # shape (nx, ny, 4)
c[x>0, -1] = 0 # set these to transparent 

fig = plt.figure() 
ax1 = fig.add_subplot(111, projection='3d') 
ax1.set_zlim(-3,3) 
ax1.plot_surface(x, y, z, facecolors=c, rstride=5, cstride=5,)

# elev: elevation angle in z-plane 
# azim: azimuth angle in x,y plane 
ax1.view_init(elev=15, azim=0) 

plt.show()