有没有好用的科研作图软件？

学术教育 2024-11-10 08:01 江苏

对于论文中的示意图、模式图，PPT是很多科研工作者的首选绘图工具。

例如我曾写过一系列的《跟Nature学科研绘图》教程，尝试使用PPT来还原Nature官方的科研插图作品，结果证明，Nature官方的大部分插图，PPT可以做到98%以上的还原度，下面是这些案例的详细教程：

PPT兼具了矢量绘图和三维绘图的优势，其绘图选择和方法非常灵活。所以我以PPT为主要工具，已为客户绘制过上百幅论文插图，很多客户甚至指定使用PPT来制作。

比如下面张图，主要运用了PPT的矢量绘图工具：

而下面的这些光学元器件，全部都是用PPT三维功能制作的真3D模型，效果非常逼真：

更多情况下，我们会综合运用PPT的矢量和三维绘图工具。例如在下面这张图中，地形、水系等是基于PPT的矢量绘图工具，各种建筑物和设施则使用了PPT的三维建模功能。矢量+3D元素，PPT直接搞定，而且随时可以编辑，无需渲染：

然而长期以来，PPT操作繁琐、缺少批量处理、三维功能羸弱，造成绘图效率和质量都比较低。令人兴奋的是，近年来PPT绘图进步非常快，尤其是随着英豪、OneKey、OKPlus、ThreeD等插件的引入和持续开发，以前被认为是很难画，乃至不可能画的图，现在已经可以参数化、甚至一键制作出来了。

下面就以ThreeD插件为例，简单展示一下PPT三维作图方面的功能和进展。

三维造型

1. 二维形状一键转三维

ThreeD插件可一键将二维图形变成三维模型，比如圆形变成球体，正方形变成正八面体，线条变成立体线条：

转换完成的3D图形，还可通过快捷增减功能一键完成透视、棱台的添加、移除等操作。

2. 一键生成三维螺旋线

ThreeD螺旋工具可以一键生成3D螺旋线，且螺旋参数可根据需要灵活调整：

↑点击上图查看详细教程

从而快速得到各种3D扭曲结构：

3. 车削赋形工具

ThreeD车削赋形功能，可通过简单的二维形状一键得到PPT本身无法制作的复杂三维图形：

↑点击上图查看详细教程

从而极为方便且高效地制作3D离子通道、环糊精、剖面结构等各种常用模型：

4. 一键生成13种多面体

使用ThreeD插件的多面工具，一键即可生成正四面体、立方体、正八面体、正十二面、正二十面体、菱形十二面体、和多种截角多面体、截半立方体在内的13种3D拼接多面体：

↑点击上图查看详细教程

勾选球棍化选项，则可一键生成相应的多面体球棍模型，比如C60等：

结合ThreeD超级对调功能，即可快速将多面体转换为泡沫镍、纳米堆积颗粒等结构：

5. 三维映射

三维映射是PPT3D绘图功能的重要补充，包含平板映射和坐标映射两个子功能。

通过三维映射，可快速制作纤维束等三维阵列结构和3D弯曲图形：

常用特效

1.一键制作局部放大效果

ThreeD 拥有局部放大过渡工具，可一键可以得到渐变、阴影、直线三种样式的放大效果：

↑点击上图查看详细教程

生成的放大效果还可通过右键-编辑顶点，调整过渡图形的形状，或通过渐变、阴影等参数进一步调整：

2. 一键制作拖尾效果

轨迹拖尾是论文插图中高频使用的效果。使用ThreeD的拖尾工具，只需先读取一个线条作为运动轨迹，再选中图形，即可一键得到非常炫酷的拖尾效果：

乃至快速制作出逼真的光带、火焰等效果：

9.电镜图片尺寸一键标注

ThreeD 尺寸标注功能，可一键为电镜照片添加标尺、测量线条长度、两条平行线的间距和两条线段的夹角：

（↑点击上图查看本功能详细教程）

比如测量间距：

测量角度：

↑测量夹角

矢量绘图增强

1: 线条剪刀

将线条切割成多段是科研绘图的高频操作，然而这在PPT中极为耗时、繁琐。为此我们开发了线条剪刀的功能，只需点击几次鼠标，即可简单、直观、高效地完成线条的切割：

从而快速制作嵌段聚合物、胶束等结构：

2. 线条扩展

ThreeD线条扩展是目前PPT平台下最简单、快速、一键化的宽度渐变图形生成工具，相对于手工绘制，效率可提高数十倍甚至百倍：

从而可以快速制作出以下图形：

（↑点击上图查看本功能详细教程）

3. 形状点裁

对于论文中常用的晶体等图形，使用矢量绘图方法能够极大提高绘图的自由度和精细度。然而PPT绘制晶体图形需要手工绘制多个图形、精确控制其尺寸再进行拼接，过程非常繁琐尤其是图形需要多个三维旋转角度时，工作量成倍增加：

为解决以上问题，ThreeD 11新增“形状点裁”工具，可帮助我们快速生成伪3D棱锥效果：

从而快速得到三维晶体效果：

三维编辑功能

1. 超级缩放

超级缩放是ThreeD插件最受喜爱的功能之一。

PPT制作的三维图形，拖拽拉伸缩放会产生变形，极为不便。ThreeD超级缩放则可避免此问题。

对于PPT无法调整大小的三维组合内的对象，超级缩放功能也可以自由、快速地调整：

2.颠覆性的三维旋转

PPT的三维旋转存在重大缺陷：对象无法绕自身坐标系Y轴和Z轴自转，翻滚的角度也不能精确设定。

ThreeD插件革命性解决了以上问题，可以自由、准确的设置对象绕其自身坐标轴的自转和绕固定坐标轴的翻转：

这是一个“用了就回不去”的重要功能。

比如在下面的案例中，要将圆形网格旋转30度：

若使用PPT自带三维旋转，不仅需要多次尝试各个旋转参数，非常复杂和繁琐，而且无法精确指定旋转角度：

而通过ThreeD的三维旋转，只需要点击两次鼠标即可快速完成：

此外，ThreeD还可以一键将三维模型旋转为俯视、侧视、仰视等标准视图。

3.快速、批量设置距底边高度

Z坐标在三维绘图中至关重要。然而，PPT设置Z坐标的唯一参数距底边高度，入口太深、不支持灵活增减、批量操作，存在严重缺陷，极大降低了PPT的3D作图效率。

ThreeD插件的底边垂移、顶底相接、底边回归等功能，为PPT提供了一整套完善、高效的距底边高度调整方案。例如，底边垂移不仅可以快速设置对象Z坐标的增减，还可以一实现多个对象的Z坐标批量、整体移动：

顶底相接则可以一键实现多个对象在Z轴上的紧密排列：

从而可以快速将多个对象排列成比较复杂的三维模型：

快捷编辑

ThreeD提供了16种快捷编辑功能，可极大提高PPT绘图效率。限于篇幅，下面仅以其中5个为例：

1.材质预设

在PPT中，三维对象的材质效果主要通过“材料”和“光源”两个参数进行调节。然而这两个参数调节入口深、操作繁琐；另一方面，虽然两个参数可组合出超过150种搭配，但绝大多数并不适合科研绘图场景。

ThreeD 精选出其中最为常用、美观的14种组合，一键完成切换，大幅提高材质设置效率：

2. 批量补位

在PPT3D作图中，补位是一个非常重要的技巧。即通过改变选框的中心位置，达到避免多个对象旋转错位等目的。为此，ThreeD插件提供了批量补位、向上补位、向下补位、向左补位、向右补位五个功能。

批量补位：在多个对象之间进行补位，主要用于解决没有组合的对象中心没有对齐的情况下，三维旋转后错位的问题：

向上、向下、向左、向右补位：在对象上方、下方、左侧、右侧添加与对象尺寸相等的透明图形，实现对称补位，结合ThreeD球体分布功能，可快速制作胶束等结构：

3. 图层重排

3D融合是PPT三维作图的基石之一。然而PPT的3D融合存在严重的bug，极大降低了3D融合的效果和可用性。

解决这一问题需要手工调整数十个乃至上百个对象的层次关系，几乎没有可操作性。

使用ThreeD的图层重排功能，只需要一键即可自动解决以上问题：

（点击上方图片查看图层重排详细功能说明）

此外，图层重排还可以一键完成球体分布等三维阵列的图层纠错，或一键完成球体分布阵列对其他对象的包裹效果：

4. 整体调色

PPT缺少批量调色工具，调整图形颜色常常极为耗时。

例如要将下图中的粉色细胞调整为紫色，需要多久？

这个看似简单的修改，却要处理近20个细胞，包含近400个对象，涉及纯色填充、渐变光圈、阴影颜色等多种属性，调节超过500个颜色参数…工作量让人望而却步。

而通过ThreeD “整体调色”功能，只需点击7次鼠标，几秒就可以完成：

除了修改指定色彩区域的颜色，“整体调色”还可以一键调整整幅插图的色相、饱和度、亮度：

或快速对PPT中部分或单一图形或组合颜色进行调整：

整体调色，会成为你画每张图都会用到的、用了就回不去的高频使用的重要功能！

5. 300Dpi 图片导出

ThreeD拥有高清Tiff导出功能，即可将当前页面一键导出为300dpi分辨率的无损tif格式图片，以满足期刊投稿要求：

为避免图片导出后还需其他软件进行剪裁，ThreeD插件提供了画布同步功能，可一键完成页面尺寸的修改：

阵列生成与编辑功能

PPT本身缺少阵列功能，各种阵列的制作在PPT中极为繁琐、耗时。为此，ThreeD插件提供了PPT平台下最丰富、最强大的三维阵列生成和编辑工具。

1. 三维阵列

ThreeD三维阵列工具可一键生成简单立方、体心立方、面心立方、六方最密、金刚石等6种三维阵列，从而可以极为方便、快速地制作出多种常用晶格结构：

2.环绕分布

环绕分布工具是以三维坐标系的X、Y或Z轴为旋转轴，快速得到绕轴环形分布的阵列效果，从而可以非常方便地制作出各种三维圆管或圆柱型结构，比如：

3.沿线分布

沿线分布，即让多个对象沿指定线条走向均匀排布，是PPT绘图中高频使用的功能。

ThreeD 提供了PPT平台下最灵活、最强大的沿线分布功能，可快速制作出胶束、RNA、分子刷等结构：

4 球体分布

此功能可一键完成图形在球体表面的三维分布，可在几秒钟内极为方便的得到各种球簇、嵌球、胶束、无规线团等3D模型：

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5. 智能连线

智能连线可在同一组合内的两个或多个对象之间（批量）生成三维连线，可以在PPT内快速制作小分子、掺杂石墨烯、晶格等模型：

6.体积选择

体积选择功能用于快速选择一个组合内的处于指定三维空间的所有对象，指定三维空间包括球体空间、中心距底边高度（Z坐标范围）、三维旋转角度范围、立方体空间以及四面体空间5种。从而可以快速制作出（切角、核壳）球形、立方、四面体堆积等3D堆积/团簇结构：

7.衰减编辑

衰减编辑可对处于以选定对象为球心、设定半径的球体空间范围的所有对象，增加或减少其属性值，且对象与球心的距离越远，其属性值改变越小。衰减编辑提供了5种衰减类型，支持14种对象属性：

例如选定三维阵列中的1个小球作为衰减中心，改变填充色相，即可一键得到以下效果：

如果先对一个石墨烯C原子阵列进行衰减编辑做出起伏，然后使用插件智能连线功能，就可以方便地制作出起伏石墨烯3D结构：

素材导入及素材库

1. 一键生成3D分子模型

ThreeD Mol文件导入功能可将Mol文件一键导入、生成球型、球棍型3D分子模型，且得到的分子模型可在PPT中自由进行二次编辑，如三维旋转、更改各个原子颜色、尺寸、材质、位置等，非常方便：

2. 一键导入5G素材库

ThreeD插件支持近5G素材库，

其中包括：

全网最精致、全面的矢量医学素材库Servier Medical Art（矢量、可编辑、CC BY协议），近1000页，素材总量超过5000个，几乎覆盖所有常见医学领域：
CC BY协议（点此查看）：按照作者或者许可人指定的方式对作品进行署名后，即可免费用于论文插图。
ScienceSlide 素材库（矢量、可编辑），包含海量化学、生物素材，素材总量近10,000个，其中有数百幅极为精美的细胞通路图：
马里兰大学生态环境素材库（矢量、可编辑、CC BY协议），容量超过1G，包含各种动物、植物、3D环境地形图等高质量素材超过2500个：
全网最全高校/中科院矢量校徽库（矢量、可编辑、完全免费），共415个，覆盖所有双一流高校和中科院下属所有114所研究机构：
实验室常用仪器设备素材库（矢量、可编辑、CC BY协议）：
DBCLS素材库精选矢量素材及CC0矢量素材近200个，包含大量常用仪器、设备素材（矢量、可编辑、CC BY协议）：

2D和3D箭头素材库（矢量、可编辑）：
医院场景素材库（矢量、可编辑）：
微软3D动画模型库（完全免费），由于Office 365的3D在线素材库经常无法连接，我们对其中科研相关的素材和素材库中最精致的3D动画模型做了支持
其他补充内容

对于素材库中的内容，ThreeD可以一键完成搜索和插入。

ThreeD插件获取方式

ThreeD插件支持平台

ThreeD插件支持Windows 7及以上版本，支持Windows11。不支持MacOS。
ThreeD插件兼容PowerPoint 2010及以上版本，推荐使用PowerPoint 2016及以上版本。不支持WPS。
ThreeD插件制作的图形，PowerPoint2007以上版本均可打开，可脱离插件进行查看和编辑。

ThreeD插件购买方式

ThreeD 售价为219元/台。

购买后可享受免费插件升级。

现在获取ThreeD有两种方式：

1.在本公众号（演说洞见）下，回复 “TD” 购买

2.扫描文末二维码或点击文末阅读原文链接购买《PPT 3D科研绘图》课程，可免费获赠2台ThreeD使用授权。

双十一优惠最后48小时

《PPT3D科研绘图》是我们精心开发的一门视频课程，目前为止，已有超过7500名硕博研究生、青年教师、科研工作者加入课程，是目前国内最畅销的科研绘图课程。课程附赠两套ThreeD插件授权。

双十一是课程每年优惠幅度最大的活动，

本次双十一课程直减40元，券后399元。

活动明晚（11.11日）24:00结束。

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请扫描上图二维码，或点击下方“阅读原文”链接购买课程。

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