繪圖工具

我們平常常見的圖檔格式，例如：jpeg, gif, bmp, ico, xpm, png, psd, tiff· · · 等等都是屬 於點陣圖檔。由於他是由固定大小的圖素實際數位化儲存的，所以如果他們放大或縮小，

我們的眼睛就會分辨出不同，甚至放得更大些，還可以看得出「格子」出來（這會造成所 謂的鋸齒狀，jaggies），原來的影像就因此失真了。

9.1.2 向量圖形

向量圖檔儲存的並不是實際各種圖素的資訊，而只是儲存數學運算的基本描述，顯像時再 馬上計算出結果來顯示。例如，以一個圓形圖來說，他的圖檔可能只有儲存圓心所在、圓 的半徑、顏色索引值等資料，要顯示時，馬上計算，然後顯像（在螢幕或印表機上，最後 顯像當然仍是要轉成點陣圖的），但由於每放大、縮小時都會重新計算過，所以，就不會 造成失真了。當然，這會更秏電腦資源，但以目前的電腦軟、硬體進步的情形，這些消秏 都可以控制在可被忍受的範圍。

目前最常見到的向量圖檔，應該就是 eps/pdf, svg· · · 等圖檔，向量字型也是屬於特殊格 式的一種向量圖。一般比較規律性結構的圖，會比較適合使用向量圖，自然界的實體影像 可能就比較適合使用點陣圖了，但科技不會把腳步停下來，將來的數位化會是怎麼樣的情 形就只能用我們的想像力去填補了。

9.2 繪圖工具

繪圖的工具實在是太多了，這裡不可能一一介紹，只能擇要的簡單說明。我們的重點是排 版，因此要知道的是圖形怎麼安置於版面裡頭才會使整個版面協調一致，而不是在繪圖教 學。就請大家自行選個順手的繪圖軟體去熟悉，這類工具，大概都是一理通百理通，畫筆 怎麼用簡單，要畫出像樣的圖出來會比較困難。

9.2.1 原生繪圖工具

這是安裝 TEX/L^ATEX 系統，不管是哪一種的發行版本都會附上的，但可能會有不易入門 的感覺，一旦抓到到了訣竅，這是不假外求的工具。因此，在這篇文章裡頭，會對這些原 生的繪圖工具多做一些說明。這裡所提到的原生繪圖工具，另外一個好處就是可以使用 CJK 環境，意思當然就是說可以在圖中插入中文及 L^ATEX 排版後的結果，這恐怕是許多使 用者希望的功能，但一般 GUI 式的繪圖工具就常常無法完整支援了。

第9 章 圖形的處理 9.2. 繪圖工具

1. L^ATEX 的 picture 環境

在 L^ATEX 裡頭有個標準內建的圖形環境，那就是 picture 環境，但他只能繪製一些 簡單的圖形，後來也有人寫了 epic 及 eepic package 來增強 picture 環境的功能，

這可說是 L^ATEX 「原生」的繪圖巨集，雖然功能不是很強，而且是由指令來指揮 繪圖，不容易直觀的轉換過來，但好處是他是和 L^ATEX 文稿結合在一起，使用的 是 L^ATEX 的指令，不是另外引用外來的現成圖檔，和 L^ATEX 的結合當然會比較好。

所以，我們在此會加以簡單介紹。由於 eepic 引用了 PostScript 的指令，使用 pdflatex 時會無法編譯，因此這章只會探討 picture 環境及 epic package。我們會 在第 9.3 節做進一步的說明。

2. PSTricks 巨集

另一個相當有名氣的繪圖巨集組 PSTricks package，功能就相當強了，他仍然是 使用了 PostScript 的指令，所以，在 pdflatex/dvipdfm[x] 常會無法編譯，要 dvips 才有辦法解讀。但另有人寫了 PDFTricks package，可以轉換成 PDF device 認得的指令，所以，在此也會一併簡單介紹他們的使用。我們將會在第 9.4 節做進一 步的介紹。

3. METAPOST 繪圖工具

在 TEX 系統，則有 METAFONT 及 METAPOST 可供繪圖，這可說是 TEX 系統的 標準繪圖語言，但和 TEX 的語法有很大的不同，是一種 object-oriented 式的 macro 語言，功能相當的強大，甚至可以製作字型。METAPOST 是 METAFONT 的改良版 本，主要是讓預設的輸出是 eps 向量圖檔¹，而且可以連續處理多個檔案，也可以嵌 入 TEX/L^ATEX 的語法在裡頭。

目前 Knuth 教授編寫 TAOCP 使用的繪圖工具就是 METAPOST，我們這裡就不探 討METAFONT，在語法上 METAPOST 和 METAFONT 是類同的。由於 METAPOST 所產生的 eps 圖檔，不管是 latex 或是 pdflatex 都可以順利引用，所以將會在第 9.5 節獨立做進一步的說明。

當然，以上的任一個工具，要詳細說明的話，都可以寫成一本獨立的書，所以，在這裡只 能簡單的介紹，沒有提到的部份，可以參考他們的使用手冊。METAFONT 及 METAPOST 則可以另參考 Knuth 教授所寫的 The METAFONTbook 。

1嚴格來說，METAPOST 所產生的圖檔只是 eps 圖檔的一個子集，稱為 mps，我們這裡一併稱他為 eps 圖檔，不做嚴格區分。

第9 章 圖形的處理 9.2. 繪圖工具

9.2.2 外來繪圖工具

我們也可以從其他的外來繪圖工具來繪製圖形，然後再引入圖檔即可，這樣一來就可以使 用自己熟悉的繪圖工具。繪圖的話，當然是以向量圖為優先考慮，因為他不會因為縮放而 失真。但像一些照片類的圖檔，就不太適合使用向量圖了。

以下列出的都是 free 的繪圖工具，一般用途上，功能上不見得會輸商業產品，但使用界面 上就不一定比商業產品方便。以下只做簡單的介紹，至於操作方法，請直接參考其中的使 用手冊的說明。種類很多，請別眼花撩亂了，就選個一、二種去熟悉他吧！畫筆可能很多 種，但畫圖「心法」只有一種。

1. gnuplot

這是個有點古老，但卻非常實用的 XY 及 XY Z 數據資料及數學函數的繪圖工 具，他有內建的繪圖語言來繪圖，可以使用交談式的方式，或寫成檔案來做批次處 理。如果有安裝 kile 的話，他有 GUI 的圖形界面可以用來方便繪圖。他可以輸出 fig 圖檔，供 xfig 做進一步的修改、編輯，也可以輸出 L^ATEX 的 picture 環境文稿 及 METAPOST 程式碼供引入。幾乎主流的作業系統都有他的版本。他的網站及和 L^ATEX 結合的一些 sample，可以參考：

http://www.gnuplot.info/

http://www.fnal.gov/docs/products/gnuplot/tutorial/

http://cips02.physik.uni-bonn.de/~baehren/tex/gnuplot.html 2. GNU plotutils

這 是 和 gnuplot 類 似 的 繪 圖 工 具 及 函 式 庫 （GNU libplot for C, libplotter for C++），主要用於繪製 2D 科學數據及數學函數向量圖。他也支援 xfig 的 fig 圖檔。而且有現成的函式庫，對於寫繪圖程式的人來說也很方便，像後面會談到的 pstoedit 就有利用到這個函式庫。他的網站在：

http://www.gnu.org/software/plotutils/

3. xfig

這也是很古老的 X Window System 下的繪圖工具，他的檔案格式是公開的，所 以 gnuplot 也支援他。他相當於 MS Windows 下的 CorelDraw，預設的輸出格式 是 eps 圖檔，但也可以輸出 L^ATEX picture/epic 文稿。請參考他所附的文件來和 L^ATEX/gnuplot 配合使用。他的網站在：

http://www.xfig.org/

如果你的平台無法編譯 xfig，可以試試 Java 的 jfig：

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http://tech-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/javafig/

4. tgif

這 是 和 xfig 類 似 的 向 量 繪 圖 工 具 ， 也 可 以 輸 出 eps/pdf 圖 檔 供 L^ATEX 來引 入，gnuplot 也支援 tgif 圖檔，這個工具和 gif 圖檔是沒有關係的。記得，在好 幾年前接觸 tgif 時，有人把他拿來畫卡通影像，效果還不錯，當然，他的主要用途 不是在畫卡通。他的網站在：

http://bourbon.cs.umd.edu/tgif 5. grace

這是源自於古老的ACE/gr 的 Motif 版本 xmgr²，由於改變版本為GNU GPL 發行，

所以名稱改為 grace，意思是 “GRaphing, Advanced Computation and Exploration of data”，要說是 “Grace Revamps ACE/gr” 也是可以啦！這是類似 gnuplot 的 X Window System 下的繪圖工具，但有漂亮的 GUI 操作界面，是 WYSIWYG 的 2D 數據資料繪圖工具，他需要 Motif 或 LessTif 函式庫，目前尚有少數 xmgr 原來的功 能還沒有完全移植過來。他的網站在：

http://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/

6. GNU Dia

這很適合拿來畫流程圖、電路圖的一個 X Window System 下的繪圖工具，使用 Gtk+ 函式庫，類似 Windows 下的 Visio。他可以輸出 eps/svg 及一般常見的點陣圖 檔，也可以輸出 METAPOST、L^ATEX PSTricks 及 xfig 的圖檔。

http://www.lysator.liu.se/~alla/dia/dia.html 7. Ipe

這是一般性的 X Window System 及 Windows 下的繪圖軟體，使用 Qt 函式庫。他 的特點是，主要輸出 pdf 圖檔，並可嵌入 TEX/L^ATEX 文字，也就是說圖裡頭的文字 可以是 TEX/L^ATEX 排版出來的結果，也可以輸出 eps 圖檔及 XML 檔。另外一個好 處是，只要是 Ipe 製作出來的 pdf/eps 圖檔，他可以由 Ipe 重新載入後予以再次的編 修，這對於 eps/pdf 檔案的編修非常的方便，這類向量圖檔的編修，一般是比較困 難的，尤其是 pdf 格式。他的網站在：

http://ipe.compgeom.org/

2原始的 ACE/gr 有兩種版本，除了 Motif 的 xmgr 外，還有另一個 XView 的 xvgr 版本，但 XView Widget 和 Motif 之爭，最後是 Motif 勝出。

第9 章 圖形的處理 9.2. 繪圖工具

8. skeneil(sketch)

這在以前，稱為 sketch，是一個一般性用途的繪圖軟體，可以輸出多種向量圖，包 括 svg。他是使用 Python script 語言所寫的。他的網站在：

http://sketch.sourceforge.net/index.html 9. GIMP(GNU Image Manipulation Program)

這是一般性的繪圖軟體，有 X Window System 及 Windows 的版本。但他主要處理 的是點陣圖，類似 Photoshop 軟體。他的網站在：

http://www.gimp.org/

10. MetaGraf

這是 METAPOST 的圖形界面軟體，這樣就可以使用 GUI 的方式來使用 META-POST 的強大繪圖功能了。他是 Java 語言所寫的，所以要先安裝 Java 相關工具組 才行。而且，如果是像製作字型這類精確度要求很高的圖檔的話，可能就不是很合 適了。他的網站在：

http://w3.mecanica.upm.es/metapost/metagraf.php 11. OpenOffice.org

這是整合式的文書處理軟體，裡頭也附有繪圖工具 OpenOffice.org Draw(oodraw，

可單獨拿做繪圖工具)。他的網站在：

http://www.openoffice.org/

12. KOffice

這是另一個整合式的文書處理軟體，裡頭附有許多不同用途的繪圖工具，例 如：Kivio、Karbon、Krita 及 KChart 等， 他們都可以單獨拿來繪圖。他的網站在：

http://www.koffice.org/

9.2.3 圖形轉換工具

由於dvips 只能接受 eps 圖檔及 PostScript 指令，而 pdflatex 則只能接受 pdf/jpeg/png 圖檔，dvipdfm[x] 除了可接受 pdf/jpeg/png 圖檔外，大部份情形下，也可以接受 eps 圖 檔，但硬生生插入的PostScript 指令，則仍然是無法接受，畢竟他是要生成 pdf 檔的，

除非是由 METAPOST 所製作出來的圖檔，不然的話，就得使用轉換工具將他們轉成可被 接受的格式，所幸，這方面的工具還算方便。上一節所提到的繪圖工具，在某種程度上也 是可以轉換圖檔格式。