目录

• 第1章 科研论文配图的绘制与配色基础
• • 1.1 科研论文配图的绘制基础
  • • 1.1.1　绘制规范
    • 1.1.2　三个绘制原则
  • 1.2 科研论文配图的配色基础
  • • 1.2.1　色彩模式
    • 1.2.2　色轮配色原理
    • 1.2.3　颜色主题
    • 1.2.4　配色工具
  • 小结
  • 参考资料

第1章 科研论文配图的绘制与配色基础

1.1 科研论文配图的绘制基础

• 数据可视化（Data Visualization）：使用图形化方式展现数据，便于更直观深入的观察分析（一图胜千言）

• 科研论文配图 = 可视化 (实验数据 + 分析结论)

1.1.1　绘制规范

• 分类：线形图、灰度图、照片彩图、综合配图等

  线形图：常用，包括折线图、散点图、柱形图等

• 构成：坐标轴、标签、刻度、图例等（见下图）
  

• 格式：像素图、矢量图（常用）

  	像素图（位图）	矢量图
  构成	像素的排列组合	点、线等几何图元自由组合
  格式	JPEG、PSD、PNG	EPS、PDF、AI
  优点	体积小，处理起来容易	质量高，放大图像后不会失真
  缺点	有损压缩，放大到一定程度会失真	大多格式体积较大

• 科学引文索引（Science Citation Index，SCI）插图要求：分辨率 > 300dpi，尺寸整齐美观即可，其他规则：

  1. 一篇论文的所有插图中，字体、字号尽量一致
  2. 一幅插图的所有字体（中文、英文）必须一致
  3. 可通过设置 粗体、斜体 或 颜色 突出某部分文字
  4. 配图字体字号 ≤ 正文字体字号
  5. 先文后图：配图应出现在引用文字的下方或右侧
  6. 彩图尽量用原图，慎用灰度图
     ……

1.1.2　三个绘制原则

1. 必要性原则

   配图是否可以起到补充说明文字、直观展示结果、引出下文内容等作用

2. 易读性原则

   完整、准确的标题、标签和图例，不要出现配图理解歧义

3. 一致性原则

   配图内容、数据和符号缩写应与上下文指定内容描述一致
   地理空间等插图的比例尺和缩放比例大小保持一致
   同类配图中，各图层要素保持一致

1.2 科研论文配图的配色基础

1.2.1　色彩模式

1. RGB 色彩模式

   • 变化红、绿、蓝 三通道的强度或叠加（见下图）
     

     红、绿、蓝位于图（a）所示立方图的三个坐标轴上，原点是黑色，白色离原点最远，不同颜色根据离原点距离的远近产生深浅变化，颜色间的过渡如图（b）所示

2. CMYK 色彩模式

   • Cyan 青 + Magenta 红 + Yellow 黄 + blacK 黑

   • 由 RGB 色彩子集组成，用于印刷（色彩模式见下图）
     

     【问】为什么要加入黑色（blacK）？

     【答】RGB 的颜色并不能全部印刷出来，理论上，把青色、品红色、黄色混合在一起，就可以得到黑色，但依照目前的工艺制造水平，三者混合后得到的实际结果是暗红色，因此，需要加入一种专门的黑墨（定位套版色）来中和，确保能输出黑色。

3. HEX 色彩模式

   • 即十六进制色彩模式，也由红、绿、蓝三色混合
   • 常用于在代码中表示颜色（利用代码绘制时方便更换）
   • HEX 将 RGB 色彩模式中的每个十进制数转换为对应的两位十六进制数表示，并用 “#” 开头（如下图），对于十进制转换后只有一位 HEX 的情况，需要补 0
     

     HEX 的颜色码可通过 ColorPix、FastStone 等屏幕取色工具直接获取或 Encycolorpedia 等网站搜索

1.2.2　色轮配色原理

• 色轮（color wheel）：即色环，一般由 12 种基本颜色圆环排列组成
• 场景方案：单色配色方案、互补色配色方案、等距三角配色方案、四角配色方案（如下图）
  

1. 单色配色方案：

   • 组合色相相同\相近的一组颜色进行（0°）
   • 考虑同一色相下饱和度和明暗度变化
   • 常用于有直接关系、关系较为密切或同系列的数据
   • 同组颜色，选择 3-5 种即可（如下图）
     

2. 互补色配色方案：

   • 只选两种颜色，对比效果强（180°）
   • 常用于观察组数据和对照组数据的可视化表达
     

3. 等距三角配色方案：

   • 三种颜色组合（120°）
   • 应用较少，通常以一种颜色为主色，另外两种颜色为辅色（如下图）
     

4. 四角配色方案：

   • 使用 两对互补色 或 方形配色方案（90°）
   • 丰富配图色彩的同时，也容易造成色彩杂乱，科研绘图应尽量避免此方案（如下图）
     

1.2.3　颜色主题

• 不同绘图工具（Matplotlib、Seaborn等）都有其颜色主题，方便快速上手
  

• 一些英文期刊会有自己的颜色主题，投稿时更改主题即可
  

• Matplotlib 库的颜色主题类型：单色系、双色渐变色系、多色系

1. 单色系：

   • 色相基本相同，饱和度单调递增
   • 需注意 亮度 和 色调

2. 双色渐变色系：

   • 以中心值（一般使用白色）作为中间点的两个单色系的组合
   • 大于中心值的分配给中间点一侧的颜色，而小于中心值的分配给中间点另一侧的颜色

3. 多色系：

   • 适用于类别型数值（类别变量）
   • 需要给每个组分配不同的颜色

• 下图为使用 Seaborn 库中 Tips 数据集绘制的单色系、双色渐变色系和多色系可视化配图示例，具体为单色系中的 ylgnbu 色系、双色渐变色系中的 seismic 色系和多色系中的set1 色系：
  

1.2.4　配色工具

1. Color Scheme Designer 网站中的高级在线配色器

   • 免费在线配色工具，可使用色环的方式选择配色
   • 包括单色搭配、互补色搭配、三角形搭配、矩形搭配、类
     似色搭配和“类似色搭配互补色” 6 种色环配色方案

2. Adobe Color

   • Adobe 官方推出的免费在线工具，用户无须注册或下载
   • 提供配色模式、图片取色、图片渐变色提取等多个功能

3. ColorBrewer 2.0

   • 专业在线配色方案网站，颜色搭配主题多
   • 是众多绘图工具（Matplotlib、ggplot2 等）内置的绘图颜色主题
   • 包括单色系、双色渐变色系、多色系

Python 的 Matplotlib 库和 R 的 RColorBrewer 包中包含了 ColorBrewer 2.0 的全部或大部分颜色主题，用户可以在绘制可视化作品时方便地选择颜色。在使用 Matplotlib 库时，用户可直接通过绘图函数的 cmap 参数来设置绘图的颜色主题。

小结

美学色彩搭配理论知识是科研绘图的基础，这本书的第一章主要介绍绘制规范、色彩模式和绘图方案等，熟悉了这些理论，了解了相关工具，在真正使用时才会事半功倍。

参考资料

1. https://github.com/datawhalechina/paper-chart-tutorial

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