繪圖軟體Inkscape的LaTeX應用

前言 筆者之前為文，告訴大家如何用 IPE 製作數學示意圖，刊登在中研院計算中心週報，Vol. 22 No.11。最近在會議中，聽到大家喜歡用 OpenSource Inkscape 製作圖片，趕緊下載試用。使用後只有一個想法：哇，這 OpenSource 繪圖軟體功能這麼齊全，可以滿足大多數人繪圖的需求，趕緊寫篇文章，告訴大家趕快下載安裝以供使用。語系部分，熱心人士已經做好 Inkscape 中文介面，網路上許多人寫了很多很好的 Inkscape 教學軟體，如教師網站 Inkscape 繪圖超簡單http://120.115.24.7/dolala/992teacher/teacher/l1/l1.htm，跟著幾個簡單的操作步驟，讓從小害怕繪圖的筆者也可以畫出可愛的漫畫圖形，真是不可思議。筆者不在此贅述 Inkscape 操作方法，還是回到自己本行，看看以 Inkscape 畫好數學圖形，該如何漂漂亮亮嵌入 TeX 當中。 PSTricks, Graphicx and PSfrag — LaTeX Package 　著名的 PSTricks 巨集套件，提供非常完整且功能強大的 LaTeX 繪圖指令，想要畫的示意圖都可以使用各式指令 \psline、\pscurveto、或巨集 \pstree等完成複雜的圖形，它的功能很完整，但是都得利用指令完成，無法使用滑鼠在畫布上點一點、拉一拉畫圖，而需要修正圖形時，更是一大挑戰。筆者見過使用者利用方眼紙微調 PSTricks 圖形，牽一髮而動全身地修改 LaTeX圖形，工程浩大。因此大家比較喜歡用容易操作的繪圖軟體如 IPE、XFig，用滑鼠定位畫好圖形，或以 Matlab、Mathematica 專業數學套裝軟體，做好資料分析製圖後，再用 Graphicx package 嵌入美觀的外製圖形。

　如果需要在外製圖形上，放上文字標示，可以用 PSfrag 做文字取代。如在 Matlab 圖上先標示文字說明先寫”y0”，LaTeX include 該圖形時用

\usepackage{psfrag} \begin{figure}[h] \psfrag{vt}{$\vartheta$} \psfrag{NP}{$N^\perp$} \psfrag{y0}{$ F_t \equiv e^{r(T-t)} S_t$} \includegraphics[width=5.0cm]{nomath.eps} \end{figure}

可以將製圖時的文字“y0”取代為和 LaTeX文章一致的符號 F_t≡e^(r(T-t)) S_t [※ \PSfrag僅能用於 Postscript 圖形， PDF及 JPEG圖檔不適用 ] Inkscape save as PSTricks Inkscape是一款專繪向量圖的自由軟體，具有跨平台特性，在Windows、Mac OS、Linux等作業系統上皆可安裝使用，檔案輸出也有SVG、PDF、PNG、TeX……等多種格式。將畫圖結果存為 “LaTeX附帶 PSTricks巨集(*.TeX)”，可以將全部圖形轉為一大堆 \moveto \curveto 的PSTricks指令，在 LaTeX 中 input此 TeX 檔，LaTeX就擁有漂漂亮亮的圖形，修改也直接以滑鼠拉拉點點，修改 input 的 TeX 檔就好，不再需要用方眼紙調整圖形，真是一大福音。

\usepackage{graphicx,color,pstricks } \input{inkscape_4.TeX}

文字輸入工具 Inkscape的文字說明除了一般的文字輸入、圖形等功能，還有類似Photoshop、Illustrator等的物件、圖層的概念，及其他藝術特效等，讓繪圖更專業便利。當覺得該軟體功能不夠時，可以下載網路上提供的擴充功能。 然而除了一般的繪圖，Inkscape還可以輸入LaTeX語法。輸入的方法有兩種，一種是利用Inkscape的擴充功能--「TeX Text」，另一種則是使用 Inkscape原本內建的「文字輸入」功能。 一、擴充功能TeX Text Inkscape的擴充功能「TeX Text」讓我們可以直接輸入LaTeX的語法，並轉換後在其畫布上輸出【圖一】： 【圖一】　TeX Text 安裝流程不在此贅述，請見筆者 TeX Tools 網站 http://www.math.sinica.edu.tw/www/tex/ 。安裝完成後，在擴充功能中即可啟用，便能在TeX Text編輯視窗中，直接輸入TeX的語法。 例如，我們輸入EXAMPLE $A_b$，輸入後按下確定，便會在畫布上出現我們想要顯示的格式(如【圖二】左邊橘框) 。 【圖二】　出現在畫布上的文字，事實上已變成九個(E、X、A、M、P、L、E、A、b)不同的物件。當我們滑鼠游標移到該物件，點一下，這九個物件就會被我們一併圈選，並出現以下畫面。當我們希望改變物件的長寬、大小等，可以拉動箭頭來做調整。 　若繼續再點一次該物件，箭頭會變成下圖所示，這時我們可以藉由拉動箭頭，做旋轉或者對角傾斜的動作。 　也可用左方常用工具列的選取和變形物件，圈選我們想要的範圍來做改變或移動。當我們需要排版時，這些都是相當方便的功能。TeX Text 產生的數學符號，存檔後成為圖檔，可以在繪圖中產生美觀的數學程式符號說明。 二、內建文字工具的運用 Inkscape內建的文字工具除了一般文字輸入以外，也可以輸入LaTeX語法，在轉檔時提供一個很棒的方式，”將文字轉存路徑 PDF(EPS) + LaTeX 省略PDF(EPS) 裡的文字，並建立 LaTeX檔”。將圖形轉存 PDF或EPS檔，但將文字分離出來，另建為LaTeX檔，因此幫忙將文字在圖形上作定位，圖形可以依照LaTeX文章縮放，文字說明部分，使用者可以打開直接依照需求修改 file.pdf_TeX。 使用方式請先點選左邊常用工具列中的「建立和編輯文字物件」，然後在畫布區欲輸入之處點一下，接著鍵入文字或者LaTeX語法，如【圖三】。 【圖三】　在儲存檔案時，存檔類型請選擇pdf檔，選好後按存檔。跳出以下選項視窗時，請將「PDF+LaTeX：省略PDF裡的文字，並建立LaTeX檔」及「匯出範圍為繪圖部分」這兩個選項給勾選起來【圖四】，勾選完成以後按下確定。 【圖四】　完成後即產生兩個檔案(file.pdf檔-製圖；file.pdf_TeX檔-抽取文字說明) 【圖五】三、兩個文字工具輸入數學符號編輯方式比較 現在，假設我們想在下圖左側的Beamer LaTeX檔案中，加入我們使用Inkscape所製作的圖(【圖六】右圖)。圖中 m4、m5、m6 為 TeX Text 輸出之數學符號，$m_1$、$m_2$、$m_3$為內建文字工具。存檔時選擇 PDF file，選項勾選「PDF+LaTeX：省略PDF裡的文字，並建立LaTeX檔」及「匯出範圍為繪圖部分」。      【圖六】　在文件中需要使用以下三個 package：

\usepackage{graphicx} \usepackage{color} \usepackage{transparent}

在要插入該圖片的地方，加入以下兩行：

\def\svgwidth{200pt} \input {file.pdf_TeX}

Svgwidth是用來調整圖片大小，改變{}內的數值即可，input則是用來連結我們用Inkscape所生產出來的檔案（請注意路徑），編譯後即可執行結果，此例結果如【圖七】： 【圖七】　第一種使用「TeX Text」功能所出來的符號(如上圖m4、m5、m6)，由於如上所述已成為物件，故在輸出時，已經融合為圖，當我們使用svgwidth來進行放大縮小的指令時，其也會跟著改變。第二種直接用內建文字輸入 (如上圖m1、m2、m3)，其輸出時仍是文字及語法，故不會跟著圖片改變大小。 四、在LaTeX中進行圖片的文字替換 之前提過，當我們用前述方法存檔時，除了放入圖片的PDF檔以外，也建立了一個 「file.pdf_TeX」的TeX檔。當我們將Inkscape圖放入LaTeX文件中，其實是採取外部引用的方式，將「file.pdf_TeX」input到我們的LaTeX檔案當中，而該.pdf_TeX中則包含了我們在Inkscape裡的文字及被轉出成.pdf的圖形檔。所以，當我們要更動該圖文字等，直接在其.pdf_TeX檔更動即可，無須從LaTeX檔本文的程式碼中搜索、變更。此方法可讓LaTeX文件整體更加模組化。 例如上面例子，我們想要將m2改為f2的時候，我們可以用LaTeX的編輯器，打開打開該圖的.pdf_TeX檔，然後找出我們的目標，例如m2。 　接著直接在此進行修改，例如放大並替換為f2等。 　修改並儲存後，回到我們的文件重新進行編譯，結果如下： 　TeX Text功能在繪畫時直接看到輸出效果，便於修正畫面，且不用擔心字形問題，並可做相當多的變化。而內建文字輸入功能則是讓更改、替換更容易，如此無須再使用前面提到psfrag更換圖形中文字的方式，作法更為簡便。 結語 非常高興介紹這功能強大的 Open Source 繪圖軟體Inkscape，目前已經被廣泛使用，網路上有相當多非常不錯的教學軟體，能讓大家輕輕鬆鬆晉升為塗鴉專家。在此為文將 LaTeX與 Inkscape使用方式詳細介紹，讓學者更勇於使用大量示意圖，圖文並茂地讓大家更容易理解學術文章，完整表達學術理論意涵。(全文完) 选自：http://newsletter.ascc.sinica.edu.tw/news/read_news.php?nid=2564