プロット (`plot`)¶

plot() は emout でいちばんよく使う機能です。スライス後の次元に応じて、自動で 1D ラインプロットと 2D カラーマップを切り替えます。

2D カラーマップ¶

3D ボリュームを 2D にスライスするとカラーマップが描画されます:

import emout

data = emout.Emout("output_dir")

# 最終ステップの xz 平面（y = ny//2）
data.phisp[-1, :, data.inp.ny // 2, :].plot()

# z=100 での xy 平面
data.phisp[-1, 100, :, :].plot()

1D ラインプロット¶

1D にスライスするとラインプロットが描画されます:

# x=32, y=32 での z 軸方向のプロファイル
data.phisp[-1, :, 32, 32].plot()

主なオプション¶

パラメータ	型	説明	デフォルト
`use_si`	`bool`	SI 単位で軸ラベル・値を表示	`True`
`show`	`bool`	`plt.show()` を呼ぶ	`False`
`savefilename`	`str`	ファイルに保存	`None`
`vmin`	`float`	カラーバーの最小値	自動
`vmax`	`float`	カラーバーの最大値	自動
`cmap`	colormap	Matplotlib カラーマップ	独自 gray-jet
`norm`	`str`	`'log'` で対数カラースケール	`None`
`mode`	`str`	`'cm'`（カラーマップ）, `'cont'`（等高線）, `'cm+cont'`（両方）	`'cm'`
`title`	`str`	タイトルを指定	自動生成
`xlabel`	`str`	x 軸ラベルを指定	自動生成
`ylabel`	`str`	y 軸ラベルを指定	自動生成

使用例¶

ファイルに保存¶

data.phisp[-1, 100, :, :].plot(savefilename="phisp.png")

対数スケール¶

data.nd1p[-1, 100, :, :].plot(norm="log", vmin=1e-3, vmax=20)

等高線表示¶

data.phisp[-1, 100, :, :].plot(mode="cont")

カラーマップ + 等高線の重ね描き¶

data.phisp[-1, 100, :, :].plot(mode="cm+cont")

ベクトル場（ストリームライン）¶

2D ベクトルデータはストリームラインで描画されます:

data.j1xy[-1, 100, :, :].plot()

SI 単位と EMSES 単位¶

plot() は既定で軸ラベルと値を SI 単位に変換します。EMSES の内部単位のまま表示したい場合は:

data.phisp[-1, 100, :, :].plot(use_si=False)

SI 値の直接取得¶

.val_si プロパティで SI 単位の NumPy 配列を取得できます:

phisp_V = data.phisp[-1].val_si       # 電位 [V]
j1z_A_m2 = data.j1z[-1].val_si        # 電流密度 [A/m^2]
nd1p_m3 = data.nd1p[-1].val_si        # 数密度 [/m^3]

データマスク¶

プロット前に特定の領域をマスクできます:

# 平均値以下をマスクしてプロット
data.phisp[1].masked(lambda phi: phi < phi.mean()).plot()

空間平均後の断面¶

時間範囲の空間平均を描画するときは keep_metadata=True を指定します。縮約した軸を除き、残る軸の座標・単位と次元に合う Data クラスを保持します。既定の False は従来の NumPy 縮約の挙動を維持するため、平均後の描画には使わないでください。 mean() の時間平均の既定動作は変わりません。

yz = data.phisp[:].mean(axis="x", keep_metadata=True)
yz[-1].plot()  # Horizontal: y; vertical: z
profile = data.phisp[:].mean(axis=("x", "y"), keep_metadata=True)
profile[-1].plot()  # z profile

空間平均は選択範囲をメモリに読み込みます。論文用の記録・再生でも同じ呼び出しを使えますが、記録されるのは縮約前の選択範囲です。

3D 等値面（Matplotlib）¶

Data3d.plot(mode="cont") で切り出し・間引き後の等値面を元のグリッド座標に配置するには、 coordinates="grid" を指定します。各軸の開始座標と間隔を使い、use_si=True では各軸を SI 単位に変換します。単位情報がない場合はグリッド単位を使います。既定の coordinates="local" は、原点ゼロ・間隔1（SI 時は x 軸の単位長）の従来表示です。

roi = data.phisp[-1, 2:8:2, 3:9:2, 4:16:2]
roi.plot(mode="cont", coordinates="grid", use_si=False, levels=[8.0], show=False)

offsets=(x, y, z) は表示単位で座標に加算します。文字列の "left"、"center"、 "right" は、それぞれ選択範囲の最初・中央のサンプル・最後をゼロに移します。 bounds_xyz もオフセット適用後の表示座標で指定します。

3D プロット（PyVista）¶

PyVista backend を使うと、2D スライスを 3D 空間に配置したり、3D scalar / vector field を描画できます。このページでは入口だけ示します。mode、重ね描き、保存、HPC での使い方は PyVista 可視化を参照してください。

# 3D scalar volume surface
data.phisp[-1, :, :, :].plot3d(mode="box", show=True)

# 2D slice placed in 3D space
data.phisp[-1, 100, :, :].plot3d(show=True)

# 3D vector field
data.j1xyz[-1].plot3d(mode="stream", show=True)

メッシュサーフェスの描画¶

境界を 3D field に重ねたい場合は、まず data.boundaries.plot3d() または plot3d(..., surfaces=data.boundaries) を使います。境界メッシュの合成、境界ごとの style、field-sampled な plot_surfaces() の詳細は境界メッシュを参照してください。

data.phisp[-1].plot3d(mode="contour", levels=[0.0], filename="phisp_iso.png")
data.j1xyz[-1].plot3d(surfaces=data.boundaries, filename="j1_stream.png")

VTK への出力¶

ParaView 等へ (z, y, x) の値を正しい x 最速順で出力するには ordering="vtk"、切り出しの開始座標と stride を保持するには coordinates="grid" を指定します。両オプションは PyVista 経路と PyVista 未導入時の XML 経路で同じ規約を使います。

roi = data.phisp[-1, 2:10:2, 3:12:3, 4:16:2]
roi.to_vtk("phisp_roi.vti", ordering="vtk", coordinates="grid", use_si=True)

use_si=True は単位情報があれば値と各軸の長さを SI へ変換します。出力は従来どおり cell data です。保存座標をセルの下側の端点とし、セル中心はそこから出力間隔の半分だけ正方向に置きます。stride 付きでは粗いセル幅も stride に比例し、逆順スライスは座標と値を同時に反転して正の間隔で出力します。 EMSES のサンプルを point data に変更する API ではありません。既定の ordering="legacy" と coordinates="local" は、z 最速・原点ゼロ・ stride を反映しない従来出力を維持します。定量的な空間比較には上記の両指定を使ってください。

穴表面ヘルパー¶

plot_surface_with_hole() と plot_surface_with_hole_half() の consistent=True は、描画値と色範囲の単位を統一し、1つの 3D Axes に面を組み立てます。 use_si 省略時は単位情報があれば SI、なければ raw を使い、明示した ax3d を尊重します。 vmin=0 / vmax=0 もそのまま使います。

from emout.plot.extra_plot import plot_surface_with_hole

plot_surface_with_hole(data.phisp[-1], data.inp, consistent=True)

既定の consistent=False は従来の描画を維持します。従来呼出しでは use_si を明示して色範囲との不一致を避け、全面ヘルパーには共有 ax3d も渡してください。

プロット (plot)¶