Анимация графика pgfplot с помощью пакета animate

Question

Погуглив, как анимировать сюжет, я нашел разные способы, которые мне не понравились. Я сделал несколько анимаций, прежде чем использовать это.метод. Мой вопрос: возможно ли использовать тот же метод для анимации следующего сюжета?

(Эта анимация мне нужна через несколько дней, поэтому я не могу изучить другие методы)

\documentclass[tikz]{standalone}
\usetikzlibrary{animations}
\usepackage{animate}
\usepackage{ifthen}
\usepackage{pgfplots}
\usepackage{filecontents}
\begin{document}

\foreach \x in {0,1,...,20} {
\begin{tikzpicture}
\useasboundingbox (-3,-5) rectangle (9,10);
\begin{axis}[%title={test},
             legend style={font=\fontsize{3}{3}\selectfont},
             legend pos=south east,
             axis lines=center,
             domain=0.2:8,
             xtick={0,1,...,7},
             ytick={0,1,...,4},
             samples=501,
             xlabel={}]
\addplot [gray, dashed] {1};

\addplot [color=red] {1-exp(-\x)*cos(3*deg(\x))};

\end{axis}
\end{tikzpicture}
}
\end{document}

Answer 1

Для рассматриваемой задачи необходимо анимировать верхнюю границу области построения графика.

\documentclass{standalone}
%\documentclass[dvisvgm]{standalone} % latex <file>.tex ; dvisvgm --font-format=woff2 --zoom=-1  --exact <file>.dvi 

\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{animate}
\usepackage{pgfplots}

\begin{document}

\begin{animateinline}[controls]{20}
\multiframe{81}{rXmax=0+0.1}{
  \begin{tikzpicture}
  \begin{axis}[
    axis lines=center,
    domain=0.001:\rXmax,
    xtick={0,1,...,8},
    xmax=8.4,
    ymax=1.6,
    samples=501
  ]
  \addplot [gray, dashed] {1};
  
  \addplot [color=red] {1-exp(-x)*cos(3*deg(x))};
  
  \end{axis}
  \end{tikzpicture}
}
\end{animateinline}

\end{document}

Answer 2

Мое решение использоватьgnuplotи должен быть скомпилирован (только первый раз для получения таблицы точек кривой) с использованием pdflatex.exe -shell-escape %.tex.

\documentclass[tikz]{standalone}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.17}
\usetikzlibrary{math,backgrounds}
\begin{document}

\foreach \xDom in {0.2,0.3,...,7.2} {
\begin{tikzpicture}[background rectangle/.style={fill=white},show background rectangle]
\tikzmath{
\samplePoints= int(\xDom*100);
\idFile= int(\xDom*10);
}
\begin{axis}[%title={test},
             legend style={font=\fontsize{3}{3}\selectfont},
             legend pos=south east,
             axis lines=center,
             domain=0.2:\xDom,
             xmin=0.2,xmax=7.5,
             ymin={1-exp(-0.2)*cos(3*deg(0.2))},
             ymax=1.5,
             xtick={0,1,...,7},
             ytick={0,1,...,4},
             samples=\samplePoints,
             xlabel={}]
\draw[gray, dashed] (axis cs:0,1) -- (axis cs:7.2,1);

\addplot [color=red] gnuplot[id=gr\idFile] {1-exp(-x)*cos(3*x)};

\end{axis}
\end{tikzpicture}
}
\end{document}

Как видите, я добавил фон к tikzpicture, потому что обнаружил, что преобразование в GIF таким образом получается намного лучше (меньше псевдонимов). После компиляции кода LaTeX необходимо преобразовать многостраничный PDF в GIF с помощью ImageMagick. Я использую следующую инструкцию в командной строке:

magick convert -verbose -density 300 -strip -resize 50% -layers OptimizePlus -delay 30 *.pdf myGIF.gif

Если вы не используете Windows, пропустите начальную буквуmagick

Результат:

Редактировать: Как сказал AlexG, фон не обязателен, можно использовать флаг -alpha removeв convert. Поэтому улучшенный код (с некоторыми другими изменениями) выглядит так:

\documentclass[tikz]{standalone}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.17}
\usetikzlibrary{math}
\begin{document}

\foreach \xDom [count=\idFile] in {0.2,0.21,...,7.2} {
\begin{tikzpicture}
\tikzmath{
\samplePoints= ifthenelse(\xDom==0.2, 1, int(\xDom*100));
}
\begin{axis}[%title={test},
             legend style={font=\fontsize{3}{3}\selectfont},
             legend pos=south east,
             axis lines=center,
             domain=0.2:\xDom,
             xmin=0.2,xmax=7.5,
             ymin={1-exp(-0.2)*cos(3*deg(0.2))},
             ymax=1.5,
             xtick={0,1,...,7},
             ytick={0,1,...,4},
             samples=\samplePoints,
             xlabel={}]
\draw[gray, dashed] (axis cs:0,1) -- (axis cs:7.2,1);

\addplot [color=red] gnuplot[id=gr\idFile] {1-exp(-x)*cos(3*x)};

\end{axis}
\end{tikzpicture}
}
\end{document}

Как и прежде, это необходимо скомпилировать с помощью pdflatex.exe -shell-escape %.texдля получения многостраничного PDF-файла, а затем с помощью:

magick convert -verbose -density 300 -strip -resize 40% -alpha remove -layers OptimizePlus -delay 1 *.pdf myGif.gif

И вот результат: