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Glama

🎬 Math Animation MCP

一句话描述你想要的动画,AI 自动生成 3Blue1Brown 风格教学视频

支持:文字描述 / LaTeX 公式 / PDF 试卷 / 图片截图 → 自动输出教学 MP4
覆盖:高考/中考数学、物理、计算机科学,零编程基础可用

Python 3.11+ Manim MCP License: MIT


📺 效果展示

下面是本项目已渲染的真实案例(全部代码见 examples/ 目录):

🏆 2025 高考真题讲解(3 道大题)

题目

时长

内容亮点

第17题 立体几何

1分13秒

四棱锥3D建模 + 360°旋转 + 球面可视化 + 二面角计算

第18题 圆锥曲线

1分32秒

椭圆逐步求解 + 动点轨迹动画 +

第19题 导数压轴

2分05秒

f(x)=5cosx−cos5x 全解 + 和差化积可视化 + φ 扫描动画

📚 基础数学 15 个案例

案例

时长

知识点

欧拉公式

~20s

$e^{i\pi}+1=0$,复平面旋转动画

配方法

~15s

逐步配方 + 抛物线图像

三角函数变换

~15s

A/ω/φ 逐步变化对比

向量加法

~12s

平行四边形法则

ε-δ 极限定义

~15s

可视化 ε 带和 δ 带

矩阵乘法

~15s

逐元素展开

泰勒展开

~18s

7 阶逼近 sin(x)

贝叶斯定理

~20s

韦恩图 + 医学检测案例

斐波那契/黄金比例

~18s

比值趋近 φ 的折线图

复数平面

~15s

复数运算几何意义

杨辉三角

~12s

逐行生成 + 二项式定理

排序算法

~14s

时间复杂度对比表

微积分基本定理

~20s

面积可视化

简谐运动

~18s

弹簧动画 + 实时波形描绘

3D 空间平面

~35s

三维旋转 + 法向量

🔬 进阶长案例 12 个

案例

时长

知识点

高考导数压轴

45s

f(x)=x−1−a·ln(x),单调性讨论+不等式证明

3D 立体几何

30s

正方体截面 + 二面角计算

高考含参函数

42s

f(x)=eˣ−ax−1,含参讨论 + 极值

高考递推数列

40s

取倒数化等差 + 前 8 项验证

抛体运动

32s

轨迹 + 实时速度矢量 + 三角度对比

电场力与电势

32s

电场线 + 等势面 + 电偶极子

椭圆焦点性质

30s

动点绕行,实时验证

弹簧能量守恒

32s

Ek/Ep 时间曲线 + 相空间椭圆

直线与圆

37s

相交/相切/相离三种情况

SIR 传染病模型

25s

微分方程数值解 + 群体免疫阈值

法拉第定律

30s

滑轨动画 + EMF 推导

特征值与特征向量

40s

矩阵变换 + 网格变形动画

💻 力扣算法可视化 3 个(图形为主)

设计原则:图形占画面 80%+,指针/节点/队列全程动态可见,文字只作小标签

案例

时长

代码

内容亮点

#1 Two Sum

33s

O(n²) → O(n) 对比

数组方块高亮 + 暴力双循环 + HashMap 构建动画 + 补数查找连线

#206 反转链表

46s

迭代三指针

5节点链表 + prev/curr/next 指针逐步移动 + 箭头翻转动画 + 节点变色

#102 层序遍历

32s

BFS + 队列

7节点二叉树 + 队列入队出队动画 + 层级颜色区分 + 父子连线

🏆 2024 高考真题讲解(图形为主,3 道大题)

新版设计:图形始终占满画面,文字标签随图形变化,全程无大段文字推导

题目

时长

代码

内容亮点

第16题 解析几何(椭圆)

51s

x²/4+y²/3=1

椭圆描点轨迹 + 焦弦连续扫描 + 三角形面积实时计算 +

第17题 立体几何

53s

正三棱柱 + 圆

棱柱3D构建 + 半圆弧D点运动 + Thales定理直角 + 法向量计算 + 360°旋转

第18题 导数函数

71s

f(x)=eˣ−ax−1

切线连续扫描 + 单调区间着色 + f(x)≥0证明 + 参数a扫描曲线族


Related MCP server: MCP Manim Server

🚀 30 秒快速开始

方式 A:Docker(零基础首选,5 分钟内出效果)

# 克隆项目
git clone https://github.com/bcefghj/math-animation-mcp.git
cd math-animation-mcp

# 一键启动(自动下载依赖)
docker compose up -d

# 打开浏览器
# → http://localhost:7860

方式 B:Cursor MCP(程序员推荐)

在项目根目录创建 .cursor/mcp.json

{
  "mcpServers": {
    "math-animation": {
      "command": "uvx",
      "args": ["math-animation-mcp"],
      "env": { "OUTPUT_DIR": "./animation_output" }
    }
  }
}

重启 Cursor,Cmd+L 打开对话直接说话:

帮我做一个勾股定理证明动画,适合初中生
@高考数学.pdf 讲解第18题
把这段导数知识点做成动画,黑板风格

方式 C:pip 安装

pip install math-animation-mcp
math-animation-mcp --web       # 启动 Web 界面
# → http://localhost:7860

📖 保姆级安装教程

完全小白也能看懂,按步骤来,10 分钟搞定

第一步:确认你的电脑系统


macOS 安装

适用于 macOS 12 Monterey 及以上(M1/M2/M3 芯片也支持)

第一步:打开终端

Command(⌘)+ 空格,输入「终端」,按回车打开。

第二步:安装 Homebrew(没有的话)

把下面这行粘贴到终端,按回车:

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

💡 Homebrew 是 macOS 上的软件包管理器,相当于苹果版的「软件商店」,免费。
安装过程需要 5-15 分钟,期间会要求输入电脑密码(输入时屏幕不显示字符,正常的)。

第三步:安装系统依赖

# 安装绘图库和视频工具
brew install cairo pango ffmpeg pkg-config

# 安装中文字体(不装的话中文会显示乱码)
brew install --cask font-noto-sans-cjk

⏱ 预计耗时:5-10 分钟(取决于网速)

第四步:安装 Python(建议用 uv 管理)

# 安装 uv(现代 Python 包管理器,速度是 pip 的 10-100 倍)
curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh

# 让终端识别 uv 命令(关闭终端重新打开也行)
source ~/.zshrc

第五步:克隆并安装项目

# 下载项目代码
git clone https://github.com/bcefghj/math-animation-mcp.git
cd math-animation-mcp

# 创建虚拟环境并安装(约 5-10 分钟)
uv venv .venv
source .venv/bin/activate
uv pip install -e ".[web,ocr]"

第六步:验证安装

# 测试是否安装成功
python -c "import manim; print('Manim OK')"
python -c "from math_animation_mcp.utils.sandbox import render_manim_code; print('MCP OK')"

两行都输出 OK 就说明安装成功了!

第七步:启动!

# 启动 Web 界面
python -m math_animation_mcp --web

# 输出类似:Running on local URL: http://127.0.0.1:7860

打开浏览器访问 http://127.0.0.1:7860,就能用了!


Windows 安装

适用于 Windows 10(1903 及以上)/ Windows 11

第一步:安装 Python

  1. 打开 https://www.python.org/downloads/

  2. 点击「Download Python 3.11.x」(选 3.11 或更新版本)

  3. 关键:安装时勾选「✅ Add Python to PATH」

  4. 点击「Install Now」

第二步:安装 Chocolatey(Windows 的软件包管理器)

以管理员身份打开 PowerShell(开始菜单 → 搜索 PowerShell → 右键「以管理员身份运行」):

Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force
iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://community.chocolatey.org/install.ps1'))

第三步:安装 Manim 和 FFmpeg

在管理员 PowerShell 中继续:

choco install manimce ffmpeg -y

⏱ 预计耗时:10-20 分钟

第四步:安装 MiKTeX(LaTeX 环境,用来渲染数学公式)

  1. 打开 https://miktex.org/download

  2. 下载并运行安装程序

  3. 安装时选择「Install missing packages automatically: Yes」

⏱ 预计耗时:10-20 分钟

第五步:克隆并安装项目

在普通 PowerShell(不需要管理员)中:

git clone https://github.com/bcefghj/math-animation-mcp.git
cd math-animation-mcp
pip install -e ".[web]"

第六步:启动!

python -m math_animation_mcp --web

打开浏览器访问 http://localhost:7860


Linux 安装

适用于 Ubuntu 20.04 / 22.04 / 24.04(Debian 系列)

# 第一步:安装系统依赖
sudo apt update
sudo apt install -y \
    libcairo2-dev libpango1.0-dev \
    ffmpeg python3-pip python3-venv \
    texlive-full fonts-noto-cjk \
    pkg-config cmake git

# 第二步:克隆项目
git clone https://github.com/bcefghj/math-animation-mcp.git
cd math-animation-mcp

# 第三步:创建虚拟环境
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

# 第四步:安装
pip install -e ".[web,ocr]"

# 第五步:启动
python -m math_animation_mcp --web

Docker 安装(最懒最稳)

什么都不用装,只需要有 Docker。适合任何平台(Mac/Win/Linux)。

第一步:安装 Docker Desktop

第二步:一键启动

git clone https://github.com/bcefghj/math-animation-mcp.git
cd math-animation-mcp
docker compose up -d

第一次运行会下载镜像,约需 3-8 分钟(视网速)。

第三步:打开浏览器

访问 http://localhost:7860,直接使用!

停止服务:

docker compose down

更新到最新版:

git pull
docker compose up -d --build

🎮 使用教程

教程 1:Web 界面生成你的第一个动画

  1. 启动服务后,打开浏览器访问 http://localhost:7860

  2. 在「输入描述」框中输入(中英文都行):

    帮我做一个勾股定理的证明动画,适合初中生看,用蓝白配色
  3. 选择「风格」:three_blue_one_brown(默认)

  4. 选择「质量」:low(最快预览,约 15 秒出结果)

  5. 点击「生成动画」按钮

  6. 等待渲染完成,视频自动在右侧播放

  7. 点击「下载」保存到本地

💡 小技巧:先用 low 质量预览,满意后再切到 mediumhigh 生成高清版


教程 2:在 Cursor AI 里对话式生成

需要先完成 Cursor MCP 配置

打开 Cursor,Cmd+L(Mac)/ Ctrl+L(Windows)打开对话,直接输入:

示例 1:基础动画

帮我做一个展示正弦函数 y=sin(x) 的动画,展示振幅、频率、相位变化

示例 2:高考题讲解

帮我做一个 2025 高考数学第 18 题(椭圆)的讲解动画,
要求:题目先展示 → 一步步求解方程 → 画出椭圆图形 → 动点演示性质

示例 3:上传 PDF

@数学试卷.pdf 帮我讲解第 3 题,可汗学院风格,高中生受众

示例 4:对话修改

(上一个动画太快了)帮我把动画速度调慢一半,字体再大一点

教程 3:直接运行案例代码

项目自带 27 个可直接运行的案例:

cd math-animation-mcp
source .venv/bin/activate

# 运行 2025 高考第 19 题(导数)讲解
python3 -c "
import sys; sys.path.insert(0, 'src')
from math_animation_mcp.utils.sandbox import render_manim_code

with open('examples/gaokao_2025/gaokao_2025_19_derivative.py') as f:
    code = f.read()

result = render_manim_code(code, quality='low', output_dir='./output')
if result.success:
    print(f'成功!视频保存在: {result.file_path}')
"

批量运行所有案例:

# 运行 15 个基础案例(约 5 分钟)
python examples/basic_math/test_all_cases.py

# 运行 12 个进阶长案例(约 10 分钟)
python examples/basic_math/test_long_cases.py

教程 4:通过命令行 MCP Server 使用

# 启动 MCP Server(供 AI 工具调用)
python -m math_animation_mcp

# 或者直接用 uvx(无需安装)
uvx math-animation-mcp

配合 Claude Desktop 使用,在 claude_desktop_config.json 中添加:

{
  "mcpServers": {
    "math-animation": {
      "command": "uvx",
      "args": ["math-animation-mcp"]
    }
  }
}

🛠 常用命令速查

# 启动 Web 界面
python -m math_animation_mcp --web

# 命令行直接渲染
python -m math_animation_mcp render \
  --text "勾股定理证明" \
  --style three_blue_one_brown \
  --quality medium \
  --output ./my_videos/

# 渲染指定 .py 文件
python -m math_animation_mcp render-file ./my_scene.py

# 查看所有可用模板
python -m math_animation_mcp list-templates

# 检查环境
python -m math_animation_mcp check

🎨 6 种视觉风格

风格

命令

背景

适合

three_blue_one_brown

默认

深灰

科普、大学

khan_academy

--style khan_academy

白色

中小学

textbook

--style textbook

浅灰

正式教材

playful

--style playful

暖黄

小学低龄

dark_tech

--style dark_tech

纯黑

竞赛、CS

blackboard

--style blackboard

深绿

模拟课堂

对话切换:「换成黑板风格」「用可汗学院配色」


📐 支持的知识点范围

高中数学

  • 函数与导数:指数函数、对数函数、三角函数、导数计算、单调性分析、极值最值

  • 圆锥曲线:椭圆/双曲线/抛物线的方程、焦点性质、离心率、切线

  • 立体几何:棱柱/棱锥/球,线面角、二面角、空间向量法证明

  • 数列:等差/等比、递推数列、数学归纳法

  • 概率统计:古典概型、条件概率、贝叶斯、正态分布、频率直方图

高中物理

  • 力学:牛顿定律、抛体运动、圆周运动、简谐振动、弹性势能

  • 电磁学:库仑力、电场线、电势、安培力、电磁感应、法拉第定律

大学数学

  • 微积分:极限定义(ε-δ)、导数、积分、泰勒展开、微分方程

  • 线性代数:矩阵运算、行列式、特征值、线性变换、相空间

  • 概率论:随机变量、期望、方差、中心极限定理

计算机科学

  • 排序算法(冒泡/归并/快排/堆排)

  • 数据结构(树、图、哈希表)

  • 算法复杂度分析


🤖 MCP 工具列表(供 AI 助手调用)

工具名

功能

render_animation

渲染完整视频(主工具)

preview_scene

快速低清预览

render_gif

导出 GIF 动图

list_templates

列出所有预置模板

get_template

获取模板源代码

search_templates

关键词搜索模板

detect_input_type

自动识别输入类型

parse_pdf

解析 PDF 提取公式

parse_image

OCR 图片识别数学公式

fix_ocr_errors

修复 OCR 常见错误

normalize_content

结构化内容

analyze_error

分析渲染错误

fix_latex_error

自动修复 LaTeX 错误

fix_python_error

自动修复 Python 错误

set_style

切换视觉风格

set_preferences

更新用户偏好

get_preferences

读取当前设置

set_branding

设置水印和品牌

export_video

格式转换/比例调整

add_subtitles

烧录字幕

add_tts_narration

AI 配音(即将推出)


❓ 常见问题 FAQ

Q:完全不会编程,能用吗?
完全可以!Docker + Web 界面,打开浏览器说话就行,不需要写任何代码。

Q:渲染需要多长时间?

质量

30 秒动画耗时

建议用途

low (480p)

10-30 秒

快速预览

medium (720p)

30-90 秒

日常使用

high (1080p)

2-5 分钟

最终输出

Q:中文显示方框或乱码怎么办?

# macOS
brew install --cask font-noto-sans-cjk

# Ubuntu
sudo apt install fonts-noto-cjk

# Windows:下载 Noto CJK 字体
# https://www.google.com/get/noto/

Docker 版已预装所有字体,不会有这个问题。

Q:渲染失败了怎么办?
系统内置自动修复:失败后自动重试最多 5 次,包括 LaTeX 修复、Python 语法修复。如果仍失败,会降级到预置模板保证出图。

Q:可以做竖屏短视频版本吗?

export_video("output.mp4", aspect_ratio="9:16")  # 适合抖音/视频号

或对话说:「导出竖屏版,9:16 比例」

Q:可以加自己的水印吗?

set_branding(watermark="张老师课堂", intro_text="张老师数学")

或对话说:「加个水印,写上"张老师课堂"」

Q:如何更新到最新版本?

cd math-animation-mcp
git pull
source .venv/bin/activate
uv pip install -e . --upgrade

📁 项目结构

math-animation-mcp/
├── 📁 src/math_animation_mcp/
│   ├── server.py              # MCP Server(21个工具)
│   ├── web_server.py          # Gradio Web 界面
│   ├── cli.py                 # 命令行入口
│   ├── 📁 tools/              # 工具实现
│   │   ├── render_tools.py    # 渲染
│   │   ├── input_tools.py     # PDF/图片/OCR 处理
│   │   ├── repair_tools.py    # 自动修复
│   │   ├── template_tools.py  # 模板管理
│   │   ├── personalization_tools.py
│   │   └── export_tools.py
│   ├── 📁 templates/          # 预置模板库
│   │   ├── geometry/          # 几何
│   │   ├── algebra/           # 代数
│   │   ├── calculus/          # 微积分
│   │   ├── trigonometry/      # 三角
│   │   ├── statistics/        # 统计概率
│   │   ├── physics/           # 物理
│   │   └── cs/                # 计算机
│   ├── 📁 styles/presets.py   # 6种视觉风格
│   ├── 📁 config/             # 用户偏好
│   └── 📁 utils/              # 沙箱、中文支持、FFmpeg
│
├── 📁 examples/               # ✨ 可运行案例
│   ├── 📁 gaokao_2025/        # 2025 高考真题(3道大题)
│   │   ├── gaokao_2025_17_solid.py      # 立体几何
│   │   ├── gaokao_2025_18_ellipse.py    # 圆锥曲线
│   │   └── gaokao_2025_19_derivative.py # 导数压轴
│   └── 📁 basic_math/         # 基础数学(27个案例)
│       ├── test_all_cases.py            # 15个短案例
│       └── test_long_cases.py           # 12个长案例
│
├── 📁 docs/                   # 详细文档
│   ├── getting-started/
│   ├── tutorials/
│   └── faq/
│
├── 🐳 Dockerfile
├── 🐳 docker-compose.yml
├── 🔧 install.sh              # macOS/Linux 一键安装
├── 🔧 install.ps1             # Windows 一键安装
└── 📄 pyproject.toml

🙏 致谢


📄 开源协议

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-
quality - not tested
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Maintenance

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