学术: 学术论文的科研绘图-优快云博客

【学术】学术论文中的科研绘图

1. 图的布局，字体、字号问题
1.1 从图最终怎么用倒推
附录

最近一段时间，自己尝试主导、参与了一些学术论文发表的一些工作，其中对于一个尚未发表过较高质量论文的科研新手来讲，学术论文中的科研绘图是一个需要用心摸索的一项能力，这里面涉及到一些技术层面的东西，如powerpoint, pdf, png, 矢量图，也涉及到一些taste层面的东西，往深了追，可能就涉及到审美、艺术了（哈哈，现在自己还达不到）。但是经过历练，自己对一些新手常见的问题：图为什么插入论文后这么糊；字体，字号总感觉不舒服；从0到1，这个布局总是把握不好等等这些层面也有了一些心得，特此记录下来。后续再慢慢补充，添加。

1. 图的布局，字体、字号问题

1.1 从图最终怎么用倒推

一般投稿的会议或者期刊的官网都会提供latex工程模版。论文的正文区域(宽=x inch, 高=y inch)，这个参数可以通过官方模版获得，例如iclr2027的官方模版中的iclr2027_conference.sty文件中有相关参数的说明：

\textheight 9.0 true in       % Height of text (including footnotes & figures)
\textwidth 5.5 true in        % Width of text line.

如果在最终插图使用的时候，不想整个图片完全占据所有可用宽度，可以通过调节一个scale因子，来给左右流出一点space，增加一点呼吸感。

\includegraphics[width=0.95\linewidth]{figure.pdf}

如果这里的scale因子是0.95那么这幅图片呈现的时候width就会是5.5*0.95=5.23inch 。总之本着不压缩图片的原则，根据上面的内容可以推算出我们在绘制插图的时候，图片尺寸应该也为5.23inch左右，这样在绘图软件上（例如PowerPoint，前提是这边要在绘图之前，通过“设计—>幻灯片大小–>自定义幻灯片大小”）看到的效果就是我们插入overleaf中渲染出来的效果。

举一个实际的例子，我现在想将两个子图拼成一个大图。第一个子图是一个流程框图，第二个子图是有两个折线图共同组成（因为它们共享legend，因此放在一起，不再单独拆分）。所以大概是

\begin{figure}[t]
    \centering

    \begin{subfigure}{0.32\linewidth}
        \centering
        \includegraphics[width=\linewidth]{fig1.pdf}
        \caption{...}
    \end{subfigure}
    \hfill
    \begin{subfigure}{0.64\linewidth}
        \centering
        \includegraphics[width=\linewidth]{fig2.pdf}
        \caption{...}
    \end{subfigure}

    \caption{...}
\end{figure}

1.2 从子图最终怎么用倒推

1.2.1 需要使用PowerPoint绘制的流程框图fig1

显然，fig1的width尺寸为0.32 × 5.5 × 25.4 = 44.704mm = 4.47cm。因此在绘图之前，先要通过设计-幻灯片大小-自定义幻灯片大小，将幻灯片宽度设置为4.47cm。

字体用什么？
这个有一定的争论，有的人建议对于ppt使用Arial而非Times new roman。这个最好还是看下官方模版是否有提及，例如ICLR2027的模版有提到Times New Roman is the preferred typeface throughout. 因此在绘图的时候，除非特殊情况，我一般还是使用Times new roman。
字号用多少？
正文的字号，一般都是被官方模版限定死的，ICLR2027设置的是10pt。但是图片上的文本大小倒是没有做说明。但一般为了视觉效果不至于太小，也不至于太大，一般建议范围是7~10pt之内。在这个范围内可以根据图中的不同层次意义进行选择，再有就是结合图的内容和图的大小限制。
流程图的框用多大

字体：Times New Roman
字号：8 pt

上边距：0
下边距：0
左边距：0
右边距：0
根据文字调整形状大小：✓

先按照上述设置，获得自然状态下的文字尺寸，然后在此基础上增加padding。这个padding根据自己的实际情况来设置（比如0.1, 0.15, 0.2都行），统一即可。然后再选出在这幅图中所有宽和高的最大值，然后再去除根据文字调整大小，采用人工设置尺寸的方式。

排列、对齐用起来
如果排列完之后，发现宽度超越了ppt的尺寸，则返回字体，可以将字体在7~10pt的范围内进行缩小。如果放小字体也无法合适，则要么调整框图的设计布局，要么就在overleaf的层面，增大该子图的缩放因子，比如从0.32增大到0.4等。
流程图中的箭头
箭头和方框线的宽度pt都选择为0.75pt吧
颜色
最后可以再给框图上一些颜色，这里包含填充颜色和框的颜色。

1.2.2 需要使用python绘制的折线图fig2

fig2的尺寸
我们一开始已经确认fig2的宽度是8.94厘米，它的高度通过与fig1对齐来获得。fig1的pdf一般会经过一个crop操作，在crop之后我们可以将最终的pdf转换为png，这样可以根据分辨率获得准确的长宽比（pdf2png网站推荐），从而获得fig1的高度为3.22厘米。（8.94，3.22）在python语言中会再将其转换为inch，因此绘图时，figsize = (8.94 / 2.54, 3.22 / 2.54)。
字体用什么？
Times New Roman也用这个吧。

1.3 最后的组装

再overleaf这个层面组装

\begin{figure}[t]
    \centering

    % (a) Left: flowchart
    \begin{subfigure}[t]{0.32\linewidth}
        \centering
        \includegraphics[width=\linewidth]{figures/left_figure.pdf}
        \caption{}
        \label{fig:convergence}
    \end{subfigure}
    \hfill
    % (b) Right: training curves
    \begin{subfigure}[t]{0.64\linewidth}
        \centering
        \includegraphics[width=\linewidth]{figures/right_figure.pdf}
        \caption{}
        \label{fig:evolution}
    \end{subfigure}

    \caption{xxx.}
    \label{fig:optimization_analysis}
\end{figure}

附录

单位换算

1 inch = 25.4 mm
1 inch = 72 pt

字体的安装

可能会遇到

RuntimeError: Times New Roman is not installed or not visible to matplotlib.

github上找一个，然后再代码中指定对应路径即可。

一些有用的网站

pdf裁剪的网站：https://www.ilovepdf.com/
pdf转换为png的网站：https://cloudconvert.com/pdf-to-png