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如何在论文中画出漂亮的插图?

经常看到别人论文中画出各种绚烂的插图,今天就让小圈带大家看看这些图都是用一些什么样的软件画出来的。
 
论文插图终归是内容导向,数据少 / 逻辑简单很难画出炫酷的图;
 
专业图尽量用对应的专业软件画;
 
大力出奇迹,插图最终效果跟投入的时间成本(学习软件 + 绘制 + 调试)成正比,只要耐心好学多尝试,哪怕 MS 的 Office 系列也不会让你失望;
 
绘图最重要的是专业性,其次关注“矢量 + 配色 + 字体 + 布局”;
 
有时瓶颈在于思路而非工具,做科研的多浏览 Nature 和 Science,有很多值得借鉴的绘图方案;
 
有精力就再去学学 AI 和 PS 吧,后期如虎添翼。
 
按时间倒序和使用频率介绍我主要使用的绘图软件,专业相关度较高。图片引用来源均已标明,其余为自己绘制,如有侵权麻烦告知(图片放大观看可还原绘图软件输出效果)。

gnuplot

刚完成的硕士论文主要用了 Latex+gnuplot,gnuplot 胜在免费、绘图效果清爽、专业认可,输出终端多样化,插值优化做得也不错,用下来感觉基本可替代 Matlab 系和 Origin,学习成本不低。

简单的 2D 图可以画成这样




 

复杂一点的信息图 /3D 函数 / 极坐标图 /pm3d 自然也不在话下

推荐博客 Gnuplot 中文教程,非常适合新手快速入门。

 

PowerPoint

只有想不到,没有画不了,比起其他软件现成的模型模块,用 PowerPoint 造轮子的优点在于细节由自己掌控。学习成本低,个人发挥空间大!

反应器示意图

用简单的形状和线条拼接,自由度高,细节突出(恩,我就是不习惯用 Visio)。这张构图有参照对象,绘图时间控制在半小时左右。


 

原理示意图

PowerPoint 作图方式胜在可视化、直观和简便,可量产各种扁平化(个人喜好)示意图。


Nature、Science 上的插图偏立体风,通过多图形多色块套用和“填充效果”中的“渐变”即可实现(参数怎么调很考究)。下面这张只花了十分钟,要进一步改进可细化 DNA 结构,再给通道中的截面加上多重线性渐变。


 

彩色信息图

如果需要用多色块表达内容,在协调颜色搭配时 Office 的优势尽显(用命令行和 RGB 代码调试的懂我)。


 

多内容拼接

下面这张幻灯片用 Origin 作图 +PowerPoint 拼装,内容不打码,论文已发 Metabolic Engineering。


 

Origin

使用时间最长的数据绘图软件,在普通工科院系 Origin 就是专业论文绘图标配。功能丰富全面,多图层在 2D 数据处理上非常实用(3D 的没画过),简单画画容易上手,深入之后学习曲线开始变得平缓。由于渲染效果和自由度的限制,画出的图都有一种标志性的浓郁的 Origin 风。操作系统不太友好、易崩溃,只支持 Windows 系统。学习成本中等!


 

图片来源:OriginLab - Origin and OriginPro

重申一遍,图层叠加 + 矢量图输出 + 可视化操作足以满足工科生基本需求了,贪多嚼不烂。

 

Matlab

工科生必备软件,工具包实在强大,数学实验、反应模拟、系统优化各种课程都离不开它。但在绘图方面硬伤也很明显,锯齿现象明显、字体 / 坐标轴和 3D 配色简直要逼死强迫症……研究生阶段搞定优化大作业拿了前 3%后就把 Matlab 扔了。学习成本中等!

恩,matlab 的画风大家都很熟悉了。


 

图片来源:Team:NCTU Formosa/modeling

COMSOL 和化学反应工程模块

印证了文首观点“专业图要用专业软件”,COMSOL 的强大在于多场耦合功能突出和各种自定义 PDE 方程、边界和平衡条件设置简便,系统相对友好(并不)。我最好的朋友出国前把他的真传——一本砖头那么厚的 COMSOL tutorial 送给了我,后来我再也没做过仿真模拟,而他去了美国的 COMSOL 工作(这才是我安利的原因,Doge 脸),下图是本科做过的一个案例,自己的图找不到了……学习成本高!

图片来源:Radial Effects in Tubular Reactors

 

Circos

最近新上手的利器,为绘制全基因组特征圈图而生的信息图软件,实际上可用来画各种圈状信息图,功能强大令人咋舌,配色美观耐看(开发者毕竟是专职摄影师),不太方便的是需要安装 Perl 运行,学习成本中等,国内教程少。

恩,简陋版的是我的论文图片。



 

图片来源:Genomic Data // CIRCOS Circular Genome Data Visualizatio

SnapGene

画质粒的软件用过不少,SimVector/Plasmid Processor/pDRAW32/Gene Construction Kit/Ape 等等,从功能集成和输出效果来看,还是 SnapGene 更胜一筹,操作设计也做得很赞,学习成本低。 

商业化质粒可直接查询Vector Database,细节做得相当考究,可编辑余地适中。

ChemDraw

 

学习成本低。

统计类可视化软件

根据 google scholar 数据统计,2005 年之后 SPSS 和 SAS 的使用热度都跌得厉害,R 和 STATA 则呈抬头之势(讽刺的是这张统计图是用 ggplot2 画的)。ggplot2 的图固然精致,但用于学术论文始终感觉有些不正经(刻板的工科生)。


 

图片来源:Discovering Statistics: The Blog: July 2012

本科阶段做项目和作业用过 STATA,估计工作后会用 SAS。STATA 的统计回归功能相对强大,但可视化做得实在难以恭维,在官网上随便扒个图来感受下。学习成本中等!


 

图片来源:Quantile–normal plot

化工流程模拟软件

Aspen Plus 和 HYSYS 都用过,后者上手明显比前者容易,但做出来的图肯定跟美观不沾边啦,就是专业的模拟可视化软件,学习成本高!放在这就是为了说明化工和化学不是一回事!化工和化学不是一回事!重要的事情要说两遍!


Aspen Plus 流程图来源:5.2 Hybrid VSA/MEA scrubbing process


 

HYSYS 流程图来源:Process Simulation

 (编辑:谢凤)

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    MySQL Query : SELECT * FROM `efn_www`.`cms_news` WHERE status=99 AND catid IN (104,1516,1517,1518,1519,1537,1538,1540,1714,1716,1730,1790,1791,1792,1793,1794,1795,1796,1797,1798,1799,1800,1801,1802,1803,1804,1805,1806,1807,1808,1809,1810,1811,1812,1813,1814,1815,1816,1817,1818,1819,1820,1731,1821,1822,1823,1824,1825,1826,1827,1828,1732,1829,1830,1831,1832,1833,1834,1835,1836,1837,1838,1839,1733,1840,1841,1842,1843,1844,1845,1734,1846,1847,1848,1849,1850,1851,1717,1735,1852,1853,1854,1855,1856,1857,1858,1859,1860,1736,1861,1862,1863,1864,1865,1866,1737,1867,1868,1869,1870,1871,1718,1738,1872,1873,1874,1875,1876,1877,1878,1879,1880,1881,1739,1882,1883,1884,1885,1886,1887,1740,1888,1889,1890,1891,1892,1893,1894,1895,1896,1897,1898,1899,1741,1900,1901,1902,1903,1904,1905,1906,1907,1908,1909,1910,1911,1912,1913,1742,1914,1915,1916,1917,1918,1919,1920,1921,1922,1923,1924,1925,1926,1743,1927,1928,1929,1930,1931,1744,1932,1933,1934,1935,1936,1937,1719,1745,1938,1939,1940,1941,1942,1943,1944,1945,1946,1947,1948,1949,1950,1746,1951,1952,1953,1954,1955,1956,1957,1747,1958,1959,1960,1961,1962,1720,1748,1983,1984,1985,1986,1987,1988,1989,1990,1991,1992,1993,1994,1995,1996,1997,1998,1749,1999,2000,2001,1750,2002,1721,1751,2003,2004,2005,2006,2007,2008,1752,2009,2010,2011,2012,2013,2014,1753,2015,2016,2017,1754,2018,2019,2020,2021,1755,2022,1722,1756,2023,2024,2025,2026,2027,2028,2029,1757,2030,2031,2032,2033,1758,2034,1759,2035,1760,2036,2037,1723,1761,1762,1763,1715,1724,1725,1764,1765,1766,1767,1768,1769,1770,1771,1772,1773,1774,1775,1776,1777,1778,1779,1780,1781,1782,1783,1784,1785,1786,1787,1788,1789,1726,1727,1728,1729,1541,1542,2164,2167,2168,2165,2169,2170,2171,2172,2173,2174,2175,2176,2177,2178,2166,2179,2180,105,2199,2201,2202,2203,2200,2204,2205,2206,106,1543,1548,1551,1552,1553,1554,1555,1556,1557,1558,1559,1560,1561,1562,1563,1564,1565,1566,1567,1568,1569,1570,1571,1572,1573,1574,1575,1576,1577,1578,1579,1580,1581,1582,1583,1584,1585,1586,1587,1588,1589,1590,1591,1592,1593,1594,1595,1596,1597,1598,1599,1600,1601,1602,1603,1604,1605,1606,1607,1608,1609,1610,1611,1612,1613,1614,1615,1616,1617,1618,1619,1620,1621,1622,1623,1624,1625,1627,1628,1629,1630,1631,1632,1633,1634,1635,1636,1637,1638,1639,1640,1549,1641,1642,1643,1644,1645,1646,1647,1648,1649,1650,1651,1652,1653,1654,1655,1656,1657,1658,1659,1660,1661,1662,1663,1664,1665,1666,1667,1668,1669,1670,1671,1672,1673,1674,1675,1676,1677,1678,1679,1680,1681,1682,1683,1684,1685,1686,1687,1688,1550,1689,1690,1691,1692,1693,1694,1695,1696,1697,1698,1699,1700,1701,1702,1703,1704,1705,1706,1707,1708,1709,1544,1710,1711,1712,1545,1546,2038,2256,2257,107,108,32,2186,2188,2189,2190,2191,2192,2193,2194,2195,2187,2196,2197,2198,114,115,122) ORDER BY rand() LIMIT 5
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