Matplotlib 애니메이션으로 플롯 제목을 동적으로 업데이트하는 방법

Matplotlib에서 애니메이션 기능을 활용하면 플롯의 제목이나 텍스트를 프레임마다 동적으로 변경할 수 있습니다. 이 글에서는 animation.FuncAnimation을 사용해 플롯 위의 텍스트를 반복적으로 업데이트하는 방법을 단계별로 살펴보겠습니다.

구현 단계

그림(figure) 크기를 설정하고 서브플롯 주변의 여백(padding)을 조정합니다.
figure() 메서드를 사용해 새 그림을 생성하거나 기존 그림을 활성화합니다.
NumPy를 이용해 x, y 데이터 포인트를 생성합니다.
gca() 메서드로 현재 축(axis) 객체를 가져옵니다.
text() 메서드를 사용해 축에 텍스트를 추가합니다.
함수를 반복 호출하여 애니메이션을 만드는 animate() 메서드를 정의합니다.
show() 메서드로 그림을 화면에 표시합니다.

예제 코드

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt, animation

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fig = plt.figure()

x = np.linspace(-10, 10, 1000)
y = np.sin(x)

plt.plot(x, y)

ax = plt.gca()
ax.text(0.5, 1.100, "y=sin(x)", bbox={'facecolor': 'red',
                                     'alpha': 0.5, 'pad': 5},
        transform=ax.transAxes, ha="center")

def animate(frame):
    ax.texts.clear()  # 기존 텍스트 제거로 겹침 방지
    ax.text(0.5, 1.100, "y=sin(x), frame: %d" % frame,
            bbox={'facecolor': 'red', 'alpha': 0.5, 'pad': 5},
            transform=ax.transAxes, ha="center")

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=100,
                              frames=10, repeat=True)

plt.show()

코드 설명

위 코드는 -10부터 10까지의 범위에서 사인 곡선(y=sin(x))을 먼저 그립니다. 그런 다음 축 상단에 빨간색 배경의 텍스트 상자를 배치하고, animate() 함수가 프레임 번호를 받아 해당 번호가 포함된 텍스트로 갱신합니다.

FuncAnimation은 interval=100(밀리초)마다 함수를 호출하고 총 10개의 프레임을 반복 재생합니다. 참고로, 원본 코드에서는 매 프레임마다 새 텍스트가 계속 쌓여 겹치는 문제가 있을 수 있으므로, ax.texts.clear()를 추가해 기존 텍스트를 제거하면 더 깔끔한 결과를 얻을 수 있습니다.

실행 결과

코드를 실행하면 플롯 상단의 텍스트 상자에 "y=sin(x), frame: 0", "y=sin(x), frame: 1"처럼 프레임 번호가 실시간으로 바뀌는 애니메이션이 표시됩니다.