Manim 的画布到底多大？frame_width、单位和像素怎么换算

Manim 默认的画布宽 14.22、高 8，单位是 Manim 自己的「单位长度」，不是像素。原点在正中间，所以 x 从 -7.11 到 7.11，y 从 -4 到 4。单位和像素之间只差一个系数：每单位的像素数 = pixel_height ÷ frame_height，1080p 下是 135，720p 是 90，480p 是 60。换画质只改像素，不改单位，所以 -ql 预览和 -qh 成片的构图完全一样。想让画布本身变大变小，要改 frame_width，并且把 frame_height 按同样的比例一起写上。

Manim 是 3Blue1Brown 的作者 Grant Sanderson 写的数学动画引擎，画面里每个图形、公式都是 Python 对象，位置和大小全用代码里的数字来定。这些数字的单位就是本文要讲的「单位长度」。现在大家用的是社区维护的 Manim Community，工作区装的是 0.21.0，2026 年 10 月 8 日又发布了 0.22.0，本文的数字我们在这两个版本上各跑了一遍，结果一致。没接触过 Manim 可以先看这篇介绍；画布和坐标这一课，极坐标⋅XYZ 上 2026 年最新的 Manim 中文教程里有视频讲解。

下面两段完整代码可以在极坐标⋅XYZ 的工作区里直接运行，点代码块上面的「在工作区中打开」就行，电脑上不用装 Python 和 LaTeX。

先把默认画布画出来

NumberPlane() 不加参数时正好铺满默认画布，每一小格是 1 个单位。在原点右上方放一个 1 × 1 的方块，再把画布右上角的坐标和当前的像素换算印在画面上：

from manim import *


class CanvasSize(Scene):
    def construct(self):
        # NumberPlane 默认铺满整个画布，每一小格是 1 个单位
        self.add(NumberPlane())

        # 原点右上方的那一格，正好 1 × 1
        unit = Square(side_length=1, color=YELLOW).set_fill(YELLOW, 0.6)
        unit.move_to([0.5, 0.5, 0])
        self.play(FadeIn(unit))

        # 画布的右上角：x 是 frame_width 的一半，y 是 frame_height 的一半
        corner = config.right_side + config.top
        dot = Dot(corner, color=RED, radius=0.12)
        tag = Text(f"({corner[0]:.2f}, {corner[1]:g})", font_size=28, color=RED)
        tag.next_to(dot, DL, buff=0.1)
        self.play(FadeIn(dot), Write(tag))

        px = config.pixel_height / config.frame_height  # 每个单位多少像素
        info = Text(
            f"画布 {config.frame_width:.2f} × {config.frame_height:g} 单位　"
            f"输出 {config.pixel_width} × {config.pixel_height} 像素　"
            f"1 单位 = {px:.4g} 像素",
            font_size=26,
        )
        info.to_edge(DOWN).add_background_rectangle(opacity=0.85, buff=0.15)
        self.play(Write(info))
        self.wait()

在本机用 manim -qh 渲，最后一帧底下印的是「画布 14.22 × 8 单位，输出 1920 × 1080 像素，1 单位 = 135 像素」，横向正好 14 格多一点，纵向 8 格。我们数了那个黄方块，宽 134 个实色像素，边上再加一圈半透明的抗锯齿，和 135 对得上。

在工作区里跑，默认预览是 480p，印出来是 854 × 480 像素、1 单位 = 60 像素，网格和方块的位置一点没变。

14.22 这个数是算出来的。Manim 把画布高度定成 8，宽度按 16:9 推：8 × 16 ÷ 9 = 14.222…，也就是 14 又 2/9。所以默认画布两侧各多出 1/9 格，NumberPlane 最外面那一列格子是窄的。

单位和像素怎么换算

画面上的东西用单位来摆，导出视频时 Manim 再乘一个系数变成像素。这个系数取决于你选的画质：

这张表是在 0.21.0 里直接读 manim.constants.QUALITIES 打出来的。换算的写法：

px_per_unit = config.pixel_height / config.frame_height   # 1080p 下是 135
units = 100 / px_per_unit                                  # 100 像素 ≈ 0.74 个单位

-ql 的 854 不是 480 × 16 ÷ 9 的整倍数（那是 853.33），所以 480p 下横向是每单位 60.05 像素，比纵向多一点点，肉眼看不出来。

换分辨率，构图为什么不变

因为画面里所有的位置和尺寸都是按单位记的。Square(side_length=1) 在什么画质下都是 1 个单位，渲出来是几个像素才跟着画质走。我们把同一个方块按四种分辨率各渲了一帧：

文字也一样。Text("Manim") 默认 font_size=48，量出来宽 1.92、高 0.46 个单位，480p 下是 112 × 26 像素，1080p 下是 258 × 62 像素，占画面的比例不变。

线宽同样按单位算。Manim 的 Cairo 渲染器把 stroke_width 乘 0.01 当成单位长度，stroke_width=4 就是 0.04 个单位。我们量了一条水平线：480p 下约 2 像素粗，1080p 约 6 像素，4K 约 10 像素。所以在 480p 预览里觉得线有点细是正常的，导出 1080p 就和设计时想的一样了。

图片是唯一按像素数来定初始大小的。ImageMobject 默认把图片的像素高度按 1080 折算成单位：一张 540 × 270 的图进场后是 4 × 2 个单位，1080p 下正好一像素对一像素，480p 下缩成 240 × 120。

想改画布大小，改 frame_width

要让同一个 1 × 1 的方块在画面上变小，就得让画布装下更多的单位。下面把画布改成 16 × 9，宽和高一起写，写在文件顶层：

from manim import *

# 把画布改成 16 × 9 个单位：宽和高一起写，写在文件顶层
config.frame_width = 16
config.frame_height = 9


class BiggerCanvas(Scene):
    def construct(self):
        # 范围要自己写：NumberPlane() 的默认范围是 import 那一刻按 14.22 × 8 定死的
        self.add(NumberPlane(x_range=[-8, 8, 1], y_range=[-4.5, 4.5, 1]))

        unit = Square(side_length=1, color=YELLOW).set_fill(YELLOW, 0.6)
        unit.move_to([0.5, 0.5, 0])

        title = Text("16 × 9 的画布", font_size=40).to_edge(UP)
        title.add_background_rectangle(opacity=0.85, buff=0.1)

        px = config.pixel_height / config.frame_height
        note = Text(f"同样 1 个单位，现在是 {px:.4g} 像素", font_size=28).to_edge(DOWN)
        note.add_background_rectangle(opacity=0.85, buff=0.1)

        self.play(FadeIn(unit), Write(title))
        self.play(Write(note))
        self.wait()

1080p 下 1 个单位变成 1080 ÷ 9 = 120 像素，横着正好 16 格。16 × 9 配 1600 × 900 的话就是每单位 100 像素，算坐标的时候很省事，我们的教程就是这么配的。

代码里有一处要留意：NumberPlane()、Axes() 这些坐标系的默认范围，是在 from manim import * 那一刻按 14.22 × 8 定下来的，之后改 config 不会跟着变。不写 x_range、y_range 的话，网格只铺中间 14 × 8 那一块，四周是空的，我们试过。

在工作区里跑这段，画面上方会出一条黄色提示，说画幅来自代码里的 frame_width、frame_height，面板上的设置被覆盖了。工作区「运行」按钮右边那个写着 480p15 的按钮是渲染设置，里面可以直接选 16:9、9:16 这些画幅和 480p 到 1080p 的画质，选了之后 frame_height 保持 8，frame_width 跟着比例算好；只有想要一块和面板不同的画布时，才需要在代码里写 config。

为什么只改 frame_height 没用

Manim 0.21.0 的相机在创建时会调一次 resize_frame_shape()，规则是：frame_width 不动，frame_height 按像素的宽高比重新算。源码里就这几行：

aspect_ratio = pixel_width / pixel_height
if fixed_dimension == 0:          # 默认走这一支
    frame_height = frame_width / aspect_ratio

所以真正决定「画布装多少单位」的是 frame_width 和像素比例，frame_height 只是被算出来的那个。

常见写错的地方

只写了 frame_height

config.frame_height = 16   # 想让画布高 16 个单位

1920 × 1080 下这样写，画面没有任何变化：相机按 frame_width = 14.22 和 16:9 的像素比例，把高度又算回了 8，我们数的 1 × 1 方块还是 134 像素。更麻烦的是 config.frame_height 本身确实变成了 16，to_edge、to_corner 这些按 config 找边的方法就会算错。我们让一个方块 to_edge(UP)，它被摆到了 y = 7，而画面的上沿在 y = 4，方块整个出了画面。

改法是两个一起写，比例和像素一致：

config.frame_width = 16 * 16 / 9   # 28.44
config.frame_height = 16

只写 frame_width = 28.44 时，相机里的画布确实是 28.44 × 16，方块缩到 66 像素左右（理论值 1080 ÷ 16 = 67.5）。可 config.frame_height 还停在 8，to_edge(UP) 只会让东西的上沿到 y = 3.5，而画面的上沿在 y = 8。所以还是两个都写。

只改了像素，想做竖屏

config.pixel_width = 1080
config.pixel_height = 1920

命令行写 -r 1080,1920 是同一个效果，只改像素。画面不会被拉伸，相机还是守着 frame_width = 14.22，把高度算成 14.22 × 1920 ÷ 1080 = 25.28。结果画布变成了一个 14.22 × 25.28 的竖条：原来按横屏摆的东西挤在中间一小段，一个 2 × 2 的方块只有 152 像素宽；to_edge(UP) 还按 config.frame_height = 8 找边，一个 1 × 1 的方块被摆在 y = 3，离画面上沿（y = 12.64）很远。

竖屏要连画布一起改，比如 frame_width = 4.5、frame_height = 8，或者教程里用的 frame_width = 9、frame_height = 16 配 1080 × 1920。

在 construct 里改 config

class Demo(Scene):
    def construct(self):
        config.frame_width = 28.44   # 太晚了
        config.frame_height = 16

相机在场景创建的时候就按当时的 config 建好了，construct 里再改，这一个场景用不上。我们打印了相机的画布尺寸，还是 14.22 × 7.99（-ql）。画幅相关的五个值，pixel_width、pixel_height、frame_width、frame_height、frame_rate，都写在文件顶层。

用像素去写坐标

dot.move_to([960, 540, 0])   # 想放到 1920×1080 的正中间

Manim 的坐标是单位，原点在中心，[960, 540, 0] 在画面右上方几十个画布之外。画面中心就是 ORIGIN，右上角是 config.right_side + config.top。手上只有像素坐标（左上角为 0、y 向下）的话，1080p 下这样换：x = px / 135 - 7.11，y = 4 - py / 135。

常见追问（FAQ）

Q：怎么在代码里拿到画面的边界？ A：config.frame_x_radius 和 config.frame_y_radius 是半宽、半高，默认 7.11 和 4。config.left_side、config.right_side、config.top、config.bottom 直接给的是四条边中点的坐标，可以拿来做加减。要贴边放东西，用 mob.to_edge(UP)、mob.to_corner(UR)，默认留 0.5 个单位的边距。

Q：frame_width 和 pixel_width 写成不成比例的会怎样？ A：Cairo 渲染器下不会变形。相机按 frame_width 和像素宽高比重算高度，圆还是圆。我们试过 1000 × 1000 像素、画布不动，画布变成了 14.22 × 14.22，半径 1 的圆渲出来 140 × 140 像素。代价是 frame_height 和你以为的不一样了，按 config 找边的方法会偏。

Q：用 4K 渲染，画面会多出东西吗？ A：不会。4K 只是每单位 270 像素，画布还是 14.22 × 8，看到的范围和 1080p 一模一样，只是更清晰，渲染也更慢。我们实测 1 × 1 方块在 4K 下是 270 × 270 像素。

Q：MovingCameraScene 放大镜头，算不算改画布？ A：效果像，但改的是相机框 self.camera.frame 的大小，config 里的画布不动，用法在运镜那一课里讲。

Q：0.22.0 在这件事上有变化吗？ A：没有。本文所有数字我们在 0.21.0 和 0.22.0 上都跑了一遍，输出完全相同。工作区目前装的是 0.21.0。

画布和单位、单位和像素，在教程《画布与坐标系》的前两节里有视频讲解，旁边的代码可以边看边改，第三节接着讲坐标系和 UP、LEFT 这些方向常量。想直接动手，打开工作区。

来源：极坐标⋅XYZ · jizuobiao.xyz · 更新于 2026-10-14 · 基于 Manim Community 0.21.0，0.22.0 复核