matplotlib 3D 表面的半透明和颜色渐变？

Question

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

X = np.arange(1, 4, 0.2)
Y = np.copy(X)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)

Z1 = np.copy(X)
Z2 = 2/X

fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
surf1 = ax.plot_surface(X, Y, Z1, rstride=1, cstride=1, color='b')
surf2 = ax.plot_surface(X, Y, Z2, rstride=1, cstride=1, color='r')

plt.show()

当我运行上面的代码时，我得到以下内容。注意，为了便于说明，我从底部设置了视点。

两个问题：

为什么红色平面有漂亮的渐变色，而蓝色平面有这种不规则的图案？如何使蓝色的图案像红色的图案或使着色统一？
我想让这两个平面从观察者的角度来看，另一个平面的 "in front" 部分是可见的。例如，在上图中，显示的大部分红色平面都是可见的，但在 z = sqrt(2) ~= 1.41 的交线上方，它会隐藏在蓝色平面后面。我怎样才能让 Matplotlib 做到这一点？

Answer 1

您的示例暴露了 matplotlib 的着色算法中的错误。底纹算法计算表面每个面的法线，使用颜色和它的法向量来遮蔽小平面:

colset = self._shade_colors(color, normals)

虽然理论上一个平面的法线都是相同的，但实际上，有由于变幻莫测的变化，数值的变化很小浮点运算。这些非常微小的变化被放大了 normalization since this stretches the minimum and maximum shades 介于 0 和 1 之间。

因此所有完全平面的表面都容易出现此着色错误。

当颜色均匀（例如color='b'）且法线完全相同（如飞机的情况），每个面的阴影应该相同。归一化应该使阴影为零。所以对于飞机来说，阴影不应该完全改变颜色。

因此，要解决此错误，请使用 shade=False:

关闭阴影

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

X = np.arange(1, 4, 0.2)
Y = np.copy(X)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)
Z1 = np.copy(X)
Z2 = 2/X

fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')

surf1 = ax.plot_surface(
    X, Y, Z1, rstride=1, cstride=1, color='b', 
    shade=False, alpha=1.0)

surf2 = ax.plot_surface(
    X, Y, Z2, rstride=1, cstride=1, color='r', 
    shade=True, alpha=1.0)

ax.view_init(elev=-45, azim=-30)
plt.show()

PS。如果您想查看规范化出错的确切位置，请将上面代码中的 shade=False 更改为 shade=True，然后将这些 print 语句放入安装的 matplotlib/colors.py :

resdat = result.data
resdat -= vmin
print(resdat[0, :10])
resdat /= (vmax - vmin)
print(resdat[0, :10])
result = np.ma.array(resdat, mask=result.mask, copy=False)

运行上面的脚本然后打印

[  0.00000000e+00   0.00000000e+00   0.00000000e+00   0.00000000e+00
   0.00000000e+00   0.00000000e+00   2.22044605e-16   0.00000000e+00
   0.00000000e+00   2.22044605e-16]
[ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  1.  0.  0.  1.]

如果 resdat 一致不变，则 resdat 中的所有值在归一化后都将为零。相反，resdat 中的微小错误被放大到等于 1。这会导致您在蓝色表面上看到有趣的阴影。

matplotlib 3D 表面的半透明和颜色渐变？

Translucency and color gradients of matplotlib 3D surfaces?

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