3차원 시각화

필요한 라이브러리 설치

Windows PowerShell에서는 다음 명령어를 사용합니다.

py -m pip install matplotlib

macOS 또는 Linux에서는 다음 명령어를 사용합니다.

python3 -m pip install matplotlib

최소 예제

아래 최소 예제는 f(x, y) = e^{-(x2 + y2)}를 그리고 화면에 표시합니다.

# Basic packages
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# function
def f(x, y):
    return np.exp(-(x ** 2 + y ** 2))

# domain
x = np.linspace(-2.0, 2.0, 80)
y = np.linspace(-2.0, 2.0, 80)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = f(X, Y)

# visualization
fig = plt.figure(figsize=(6, 6))
ax = fig.add_subplot(projection="3d")
ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap="viridis")
plt.show()

전체 예제

아래 예제는 f(x, y) = e^{-(x2 + y2)}를 그리고, .py 파일 옆에 figures 폴더를 만든 뒤 figure를 저장하고 화면에 표시합니다.

# Basic packages
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from pathlib import Path

# save path setting
script_dir = Path(__file__).resolve().parent
figures_dir = script_dir / "figures"
figures_dir.mkdir(exist_ok=True)

# function
def f(x, y):
    return np.exp(-(x ** 2 + y ** 2))

# domain
x = np.linspace(-2.0, 2.0, 80)
y = np.linspace(-2.0, 2.0, 80)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = f(X, Y)

# visualization
fig = plt.figure(figsize=(6, 6))
ax = fig.add_subplot(projection="3d")
ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap="viridis")
ax.set_xlabel("$x$", fontsize=11)
ax.set_ylabel("$y$", fontsize=11)
ax.set_zlabel("$f(x, y)$", fontsize=11, labelpad=12)
ax.set_title("Surface plot of $f(x, y) = e^{-(x^2 + y^2)}$", fontsize=11, pad=14)
ax.view_init(elev=30, azim=45)

figure_path = figures_dir / "surface-3d.png"
fig.savefig(figure_path, dpi=300, bbox_inches="tight", pad_inches=0.2)
plt.show()

이 script는 figure를 .py 파일 옆의 figures/surface-3d.png로 저장합니다. 이렇게 두면 생성된 figure가 해당 script와 가까운 위치에 남습니다.

생성된 figure는 다음처럼 보입니다.