作死之旅: 数据动态可视化

关于数据可视化的一次艰难尝试

前言

        自从接触了Python后，被它丰富的扩展库所倾倒，于是奋不顾身地投入到科学计算这个大坑。浸淫大概1个半月后，开始尝试一开就非常感兴趣的数据动态可视化，即把数据以动画显示。方案是使用mayavi、moviepy等库。顺便一提，路人皆知的matplotlib虽然也提供动画模块，但是我嫌它不够华丽（注：这是一个flag)，于是就没有采用。
        实际上，GitHub上的一位大神早已实现，本人便是受其启发开始了这场试验（作死）。讲述这次作死之旅之前先交代一下我的开发环境：

        系统：win10专业版
        Python版本: Python3.5.1(anaconda发行包）
        IPython版本： 4.0.1
        Notebook版本：4.0.6
        试验前已安装好的库: numpy  matplotlib  pyqt  traits TraitsBackendQt

 
        那么“正式”开始吧！       

“正” “文”

        首先安装扩展库mayavi和moviepy，在cmd命令行里依次键入

conda install moviepy
conda install mayavi

        moviepy的安装过程很惬意，然而当我在mayavi后面敲回车后，各种报错让我再也轻松不起来，然后我查询了一下，发现mayavi并不支持Python3，有点失望啊。
        但我马上打起精神，因为anaconda自带virtualenv虚拟环境，可以安装别的版本的python，而我之前已经在virtualenv里安装了python2.7。    
        接下来便进入python2.7，我设置的虚拟环境名称是python2，可以键入

activate python2

这样便进入python2.7了。后面经过conda和pip的连番轰炸，终于装好了mayavi和moviepy。
        然后启动notebook，键入

jupyter notebook

        正当我满眼期待地盯着黑漆漆的命令行，脑补notebook打开的场景时，又提示了一大堆错误。仔细查看，说的是不能解析配置文件，我看了下它给的文件路径，发现问题了，原来是中文用户名引起的错误，然后我开始冒汗了。这尼玛逗我呢 O-O  既然这样，干脆放弃notebook,在终端里调试程序，于是敲入jupyter qtconsole，希望打开ipython的GUI终端，结果也不行。My gash~
        深呼吸，冷静了几秒，我决定刚正面，后来证明这真是作死，虽然实际上从折腾mayavi开始就在作死了。我的计划是修改notebook默认的配置文件路径，于是立即想到环境变量，然并卵，作罢。接着，挪动配置文件到我指定的路径，然并卵，作罢。再然后，按此文所说添加sitecustomize.py文件，然并卵，而且还把pip搞异常了。最后，尝试修复pip，未果。。。。此时我已萌生摔键盘的冲动。
        为了避免陷入由问题制造问题的死循环，我决定就此打住，往别的方向考虑，不如换一个虚拟环境吧！既然如此，那么虚拟机自然是可以考虑的，就这么办！打开VirtualBox里安装好的XP，我努力压制自己已然不耐烦的心情，从头开始安装anaconda及相关的环境。所幸的是，安装完成后notebook顺利启动。至此我才正式打开了数据动态可视化的修罗场。
       

正文

        在notebook中新建一个ipynb文件，写入以下代码:

#关闭SSL认证，防止出现SSL_VERIFIED_FAIL
import ssl
ssl._create_default_https_context = ssl._create_unverified_context

import numpy as np
import mayavi.mlab as mlab
import moviepy.editor as mpy

duration = 2   #动画的时间区间

#用mayavi构建一个figure容器

fig_myv = mlab.figure(size=(220,220), bgcolor=(1,1,1))
X, Y = np.linspace(-2,2,200), np.linspace(-2,2,200)
XX, YY = np.meshgrid(X, Y)
ZZ = lambda d: np.sinc(XX**2+YY**2)+np.sin(XX+d)


#用movie播放figure里的画面
#同时输出一个GIF图片

def make_frame(t):
    mlab.clf()  #清除figure容器(重置颜色)
    mlab.mesh(YY,XX,ZZ(2*np.pi*t/duration), figure=fig_myv)
    return mlab.screenshot(antialiased=True)

animation = mpy.VideoClip(make_frame, duration=duration)
animation.write_gif("sinc.gif", fps=20)

        说明一下，关闭SSL认证是为了方便下载缺省的插件，比如此处我在运行脚本时提示缺少ffmepg.win32.exe，那么就要下载，如果不关SSL认证，可能导致认证失败而无法下载。
        捣腾完ffmepg，我继续调试程序，然后果然又出现了错误，并且提示我要确认一下是否安装了TraitsBackendWx或者TraitsBackendQt以及WxPython或者PyQt。我比较常用的是Qt库，所以就顺便用conda安装了PyQt和Traits。不知以往安装向来顺利的PyQt此时又出了问题，卡在了SIP上，这是PyQt所依赖的一个库，可是用conda和pip几番尝试后，都装不上，于是我去anaconda的镜像源网站看了下，的确找不到sip相关的包，只好尝试源码安装，依然装不上。此时我怀着近乎绝望的心情又用conda试了下，结果装上了。不信邪的我又去网站确认了下，还真有sip。这件事给我留下了阴影，我不禁开始怀疑人生：难道我真的是像知乎上某位大神说的，在面向运气编程？
       闲话略过，继续作死。此时只剩TraitsBackendQt还在作梗，我重拾早已跌入茅坑的信心，强行尝试着安装TraitsBackendQt，按惯例conda和pip双刀试一遍，不行。。。那就源码安装吧，我假装轻松地想着，进入GitHub寻找TraitsBackendQt的源码，当我找到并发现它是Enthought发行包套件中的一个项目时，我心里咯噔了一下，因为据我所知，Enthought是Python的商业发行包，要收费的，真的能直接用吗？而且TraitsBackendQt作为套件中的一个项目，其版本也不一定和我的PyQt相匹配。这样胡思乱想了一顿，我还是觉得试试再说。解压源码压缩包，打开cmd，切换到源码包的目录下，依次键入

python setup.py build
python setup.py install

        进行到install时果然还是出了问题，大概也是指版本匹配方面的问题，但是我已找不到别的包了，而且我用conda list查了下，发现竟然装上去了。既然这样，那就死马当活马医吧！
       
        重新运行程序，这回总算不提示缺这缺那的了，可我依然缺信心，因为又报错了。我核对了一下TrackBack给出的内容，发现了这段信息：

Version value has been already 1

        同时我按traceback指定的文件路径找到了出错的文件，里面确实把version value设定为2了。虽然不知道这又什么影响，但我认为修改它还是很值得一试的。于是我将它设为1，这样就可以和原先的1相匹配，我是这么想的。怀着紧张的心情按下运行键，我忐忑地等待着运行结果，出乎意料的是，真的产生了动态图像。
        不过大神所得到的图像是这样的
       
        而我的是这样的
       
这就是理想与现实的差距啊！

顺便说下，如果将上述代码中的make_frame改成make_frame_mpl就可以生成平面的sinc动画

这次的经历告诉我还是要踏踏实实地学习基础，不要一味地追求所谓的”华丽“，被打脸的滋味还是不好受的。