科研绘图必备软件简介

在科研工作当中， 图形是用来说明问题的最佳辅助手段， 图形的使用在一定程度上直接决定了文章的质量。在科研绘图工作中，
可以利用的软件主要有Al、 Photoshop、 3ds Max等，
一张优秀图像的制作离不开这些软件的综合运用。下面将具体介绍每款软件在科研绘图过程中扮演的角色和发挥的 主要作用。

Al在科研绘图中的应用

根据绘图原理和方法不同， 电脑图形可以分为矢量图和位图两种类型， 我们也可以分别称之为图形和图像。
矢量图是基于数学方式绘制的曲线和其他几何体组成的图形， 简单地讲就是由轮廓 和填充组成的图形。 它的每个图形都是一个自成一体的实体，体的实体置等属性。 当用户对矢量图进行编辑时，如移动、重新定义尺寸、 重新定义形状或改变矢量图形的色彩等都不会改变矢量图的显示品质。
Illustrator是Adobe公司推出的一款功能强大的 专业矢簸绘图软件， 其英文全称为Adobe Illustrator, 简称AI。 该软件具有较强的实用性和便捷性， 绘图功能强大， 绘图效果良好， 软件操作界面直观 明确， 并与Adobe家族的其他软件紧密地结合在 一起。 通过Illustrator, 用户可以随心所欲地创建出各种内容丰富的彩色或黑白图形、 设计特殊效果 的文字、 置入图像， 以及制作网页图形。Illustrator 拥有钢笔、 铅笔、 画笔、 直线段、 矩形， 以及极坐标网络等数最众多的矢量绘图工具， 可创建任何图 形效果，Illustrator 还提供了丰富的滤镜和效果命令， 以及强大的文字与图表处理功能等。 通过这些 命令和功能可以为图形图像添加特殊效果， 增强 作品的表现力， 从而使绘制的图形更加生动具体。 使用3D效果功能可以将二维图形创建为可编辑的 三维图形， 还可以添加光源， 设置贴图并且可以对效果随时进行修改。神奇的混合效果可以用绘制的图形、 路径创建混合， 从而产生从颜色到形状的过渡效果。 模板和资源库提供了几百个专业设计模板， 为创作提供了极大的方便。

Photoshop在科研绘图中的应用

Photoshop主要处理以像素构成的数字图像。使用其众多的编修与绘图 工具， 可以有效地进行图片编辑工作。Photoshop 的应用领域十分广泛， 主要有专业测评领域、 平面设计领域、广告摄影领域、 影视创意领域、 网页制作领域、 后期修饰领域、 界面设计领域等， 并伴随着科学可视化程度的不断发展， Photoshop在科研绘图领域的应用也逐渐深入， 利用其强大的图像编辑功能， 越来越多的科研丁作者将Photoshop 作为科研成果表达的重要丁具。 Photoshop软件是最常用的图片处理软件， 尤其适用千位图的制作， 在科技期刊中有广泛的应用， 如显微照片等。 文件可直接打开或通过截屏、 虚拟打印等处理方式导入 Photoshop中， 再利用各种工具对图片进行编辑加工。
Photoshop软件具有许多重要的功能， 按照功能划分， 该软件可以分为图像编辑、 图像合成、 校色调色及特效制作等方面。 图像编辑是图像处理的基础， 使用Photoshop软件可以对图像做各种变换， 如放大、 缩小 旋转、 倾斜 镜像 透视等；也可以进行复制、 去除斑点、 修补、 修饰图像残损等。 图像合成则是将几幅图像通过涂层操作、 丁具应用等方法合成完整、 传达明确意义的图一像， Photoshop软件提供的绘图丁具让外来图像与设计者的创意实现了完美的融合。 Photoshop软件还可以实现校色调色， 方便快捷地对图像的颜色进行明暗、 色偏的调整和校正， 也可以在不同颜色间进行切换 以满足图像在不同领域的应用。 在Photoshop软件中特效制作主要由滤镜、 通道及其他工具综合应用完成， 包括图像的特效创意和特效文字的制作， 如油画、 浮雕、 石背画、 素描等常用的传统美术技巧都可以通过该软件特效完成。科技类图片常用功能有编辑一裁切、描边、自由变换等， 图像一调整一色阶、 自动色阶、 亮度、 对比度等， 图像一图像大小、 画布大小等， 选择一色彩范围一 色彩变化、 加深、 变淡等， 仿制图章等。 由于是科技期刊， 滤镜等效果性的功能使用较少。

3ds Max在科研绘图中的应用

3ds Max具有非常好的开放性和兼容性， 具有成百上千种插件， 极大地扩展了3dsMax的功能。 3ds Max具有强大的建模功能， 并且随着软件版本的不断升级． 其建模功能也日臻完善， 无论是简单 的规则模型还是复杂的不规则模型，3dsMax都能够出色地完成任务。 它首先在计算机中建立一个虚 拟的世界， 设计师在这个虚拟的世界中创建模型、 场景 ， 再根据要求设定模型的运动轨迹、 虚拟摄影 机的运动和其他动画， 再赋予材质， 并打上灯光。
相对于Autodesk的Maya 和Softimage 等高端软件而言， 3dsMax更容易掌握，制作的思绯方式 也更简单 ， 其强大的建模功能可以广泛应用千科研绘图的模型制作与展示方面，成为科学可视化表达的必备利器，学习3dsMax需要了前三维建模、材质 灯光 、 摄影机、 渲染器、 特效 、 粒子系统等。

Chem3D和Diamond在科研绘图中的应用

利用Chem3D, 可以建立直观生动的分子模型、 对分子进行自动校正及创建结构多样的分子 榄塑。 实时地移动和旋转， 能通过PowerPoint制成幻灯片， 用其中提供的多种作图工具， 鼠标拖曳几次 就可以画出一个立体分子模型 当分子模型建立之后 ， 系统可以自动对其进行检查， 是否违反构成规则， 空间构象是否合理等， 并给出相应提示或警告。对已建立的立体分子模型可以多种形式演示， 可以是球棍模犁、 斯脱特模型、 Wi re Frame 模型、 Sticks模型、CylindricalBonds模型， 或只显示骨干原子（是否表示阴影、变换原子大小）等， 还可随时切换门 对所建立的分子进行镜像、 对称、翻转等操作， 从而得到和比较分子的各种立体结构。Chem30使用简单、功能强大， 可以应用千化学的很多领域。 将Chem30中的分子数据转移到Excel中， 经过数据处理之后再转至3dsMax中生成真正的3D 模型， 整个过程是自动化的。 生成的模型十分清晰逼真同时伴随分子模型的变换、旋转。

Matlab和VISO在研绘图中的应用

Matlab是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室），是由美国MathWorks 公司发布的主要面对科学计算、可视化及交互式程序设计的高科技计算环境。Matlab通常只要一条指令就可以解决诸多在一般高级语言需要进行复杂编程才能解决的问题，诸如矩阵运算（求行列 式、求逆矩阵等）、解方程、作图、数据处理与分析、快速傅立叶变换(FFT)、声音和图像文件的读写等，从而使人们从繁琐的程序编写与调试中解脱出来。此外，MathWorks公司针对不同应用领域， 推出了诸如信号处理、偏微分方程、图像处理、小 波分析、控制系统、神经网络、鲁棒控制、优化设 计、统计分析、通信等多种专门功能的开放性的卫具箱。这些下具箱是由该领域内的专家学者编写， 用户可直接运用工具箱，同时由千工具箱源程序代码是公开的，用户也可以对其进行二次开发，使其适合自己的使用。它将数值分析、矩阵计笲、科学数据可视化及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran)的编辑模式，代表了当今国际科学计算软 件的先进水平。

Matlab是一种高速、可靠和开放性的科学计算语言，在数据处理和图形处理上有着其他高等语 言所不能及的优点，它具有使用简单、思路直观、 编程高效的特点。Matlab在数据可视化方面提供了强大的功能，它可以把数据用二绯、二维乃至四维图形表现出来。通过对图形的线型、立面、色彩、渲染、光线及视角等属性的处理，将计算数据的特性表现得淋漓尽致。在理论研究中加以合理利用， 可以使研究者从烦琐的编程、数据处理、制图等技术细节中解脱出来，将精力更多地投入到分析事物现象的本质和内在联系的科研中去，从而提高科研 效率。
Yisio模板绘图程序是一种实用性很强的矢拔化绘图软件，可以将构思迅速转换成图形，是众 多绘图软件中将易用性和专业性结合得最好的一 个软件cYisio软件现已经成为Office的一个组成 部分，与Office系列软件、AutoCAD等完全兼容，实现数据共享。其特点是使用简单，提供模板 和向导来绘图，并提供拖放式绘图操作．适用于Windows操作系统，与Office套装软件兼容并可迅速简单地实现网络发布，而且具有外挂开放性、支持OLE2.0技术等优点。它对图形可以随意缩小、放大（字体、字号不随之改变）和旋转，支 持数百种汉字及外文字体。Visio的专属文件有4种类型，分别是绘图(.vsd)、模板(.VSS)、样板(. vst)和工作空间文件(.VSW)。对于科技编辑来说，常用的是前两个文件。编辑可随意调用模板中的数千种图形，也可根据需要建立新模板备用。
Visio软件拥有强大的图像编辑功能。Visio拥 有丰富的绘图形状（类似于模型），Visio提供了超过60种模板和数以千计的形状。Visio拥有直观的绘图方式，可以通过鼠标拖曳形状轻易地组合出相 当专业的图形。Visio可以和Microsoft其他软件无缝集成，可动态生成数据图表，可以通过与Office文档链接，读取存储在文档中的相应数据，并自动地生成图表，把数据可视化。Visio强大的Web发布功能，可以把制作出来的Visio文档保存为网页， Visio图形基千矢蜇技术，可以制作高难度的网页。 Visio拥有了全新的XML文件格式，·提供了与其他支持XML应用程序的互用性，促进了基于图表 信息的存储和交换。

Visio软件的特点如下:
(1)既可通过Visio提供的模板绘图，也可手工绘图，并可将手工绘制的图形添加到模板中。
(2)可创建智能图形(SmartShapes),所谓智能图形。
(3)所绘制的图形可以保存为tif、jpg、 dwf、正bmp、htm等多种文件格式可以与AutoCAD、Photoshop 相互转换 ， 其VSD格式可以随意插入Word, 且图形清晰。
(4) tif格式可插入北大方正排版系统， 实现图文混排。

Origin在科研绘图中的应用

Origin的绘图是基于模板的， 本身提供了几十种二维和三维绘图模板。绘图时只需选择所要绘图的数据， 然后再单击相应的丁具栏按钮即可。 二维 图形可独立设置页、轴、 标记、符号和线的颜色，可选用多种线型。选择超过 100 个内置 的符号。 调整数据标记（颜色、 字体等）， 选择多种坐标轴类型（线性、对 数等）、坐标轴刻度和轴的显示 选,择不同的记号， 每页可显示多达50个xy坐标轴，可输出为各种图形文件或以对象形式拷贝到剪贴板。 用户可自定义数学函数、图形样式和绘图模板，可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理软件 等连接；可以方便 地进行矩阵运算 ，如转置、 求逆等， 并通过矩阵窗口直接输出三维图表；可以用C语言等高级语言编写数据分析程序 还可以用内，置的LabTalk语言编程。 同时 Origin可以导入包括ASCH、Excel在内的多种数据。 另外，它可以把Ori驴n图形输出为多种格式的图像文件.