python matplotlib：繪制帶圓周的 3D 球體

Question

我正在嘗試使用 matplotlib 繪制一個像這樣的球體：

但我找不到在背面有虛線的方法，垂直圓周看起來有點奇怪

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

fig = plt.figure(figsize=(12,12), dpi=300)
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.set_aspect('equal')

u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
v = np.linspace(0, np.pi, 100)

x = 1 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v))
y = 1 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v))
z = 1 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v))
#for i in range(2):
#    ax.plot_surface(x+random.randint(-5,5), y+random.randint(-5,5), z+random.randint(-5,5),  rstride=4, cstride=4, color='b', linewidth=0, alpha=0.5)

ax.plot_surface(x, y, z,  rstride=4, cstride=4, color='b', linewidth=0, alpha=0.5)
ax.plot(np.sin(theta),np.cos(u),0,color='k')
ax.plot([0]*100,np.sin(theta),np.cos(u),color='k')

Answer 1

在你展示的例子中，我不認為這些圓圈可以相互垂直（即一個是赤道，一個穿過北極和南極）。 如果水平圓圈是赤道，則北極必須位於通過代表球體的黃色圓圈中心繪制的垂直線上的某個位置。 否則，赤道的右側看起來會比左側高或低。 但是，表示極圓的橢圓僅穿過黃色圓頂部和底部的中心線。 因此，北極位於球體的頂部，這意味着我們必須直視赤道，這意味着它應該看起來像一條線，而不是橢圓。

這是一些代碼來重現類似於您發布的圖的內容：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.set_aspect('equal')

u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
v = np.linspace(0, np.pi, 100)

x = 1 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v))
y = 1 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v))
z = 1 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v))
#for i in range(2):
#    ax.plot_surface(x+random.randint(-5,5), y+random.randint(-5,5), z+random.randint(-5,5),  rstride=4, cstride=4, color='b', linewidth=0, alpha=0.5)
elev = 10.0
rot = 80.0 / 180 * np.pi
ax.plot_surface(x, y, z,  rstride=4, cstride=4, color='b', linewidth=0, alpha=0.5)
#calculate vectors for "vertical" circle
a = np.array([-np.sin(elev / 180 * np.pi), 0, np.cos(elev / 180 * np.pi)])
b = np.array([0, 1, 0])
b = b * np.cos(rot) + np.cross(a, b) * np.sin(rot) + a * np.dot(a, b) * (1 - np.cos(rot))
ax.plot(np.sin(u),np.cos(u),0,color='k', linestyle = 'dashed')
horiz_front = np.linspace(0, np.pi, 100)
ax.plot(np.sin(horiz_front),np.cos(horiz_front),0,color='k')
vert_front = np.linspace(np.pi / 2, 3 * np.pi / 2, 100)
ax.plot(a[0] * np.sin(u) + b[0] * np.cos(u), b[1] * np.cos(u), a[2] * np.sin(u) + b[2] * np.cos(u),color='k', linestyle = 'dashed')
ax.plot(a[0] * np.sin(vert_front) + b[0] * np.cos(vert_front), b[1] * np.cos(vert_front), a[2] * np.sin(vert_front) + b[2] * np.cos(vert_front),color='k')

ax.view_init(elev = elev, azim = 0)


plt.show()