近日，我的论文图片被一位教授拿来在他的组会上展示，让我受宠若惊。我想或许能趁此机会分享一些我作图的经验。图片的美观性在一篇论文中是很重要的，例如前几日看到的一张图片，讲了论文审稿人是怎么审论文的，其中图的重要性便排第三。
从院长所列举的九项关注点来看，图的权重排在了第三位，如果不考虑审稿人心情和人脉关系这种客观因素，那么图就是最重要的一环，甚至重要于论文新颖性。人靠衣冠马靠鞍，所以我们的科研作图也需要一定的美化。
我们现在用到的很多分析软件只负责为我们提供数据或简单的图表，这些数据和图表如果不进行二次修饰就放在论文里的话，在越来越内卷的科研圈子是肯定站不稳脚跟的，会让人有一种四个二带俩王扔出去的感觉。
科研图片的二次修饰听起来像是一个简单的概念，但其中存在着不明界限的等级之分，天花板级别的如Nature和Science的封面和图形摘要，这些封面和图形摘要已经更趋向于抽象化和艺术化。
下面让我们来欣赏一下Nature的封面。
这些图给人一种看懂了又好像没看懂的感觉，总之是不明觉厉。刚开始我们会怀疑这些图的艺术高度是否已经超出科研图片的范围，更像是在制作银幕巨制，而科研者的立身之本不就是向公众呈现最真实的数据即可吗。
我想或许可以这样解释。事物的发展是螺旋上升的，而科学的尽头是艺术。从我们初步接触科研作图开始，就学到了将无序的元素排列成有序的阵列，我们会特别注意对称，然后我们学习了配色，开始画出五颜六色的线条，当这些都做到很好时，我们或许会尝试从2D风格到2.5D风格的转变，学会使用阴影、棱台、映像等手段，再然后就会尝试从2.5D风格到3D风格的转变，学会使用光影和明暗，至此，更高的追求便是抽象和艺术。抽象和艺术是从有序到无序的过程，这里的无序是有序中的无序，指的是在有序的结构里添加无序的变化。如第一张和第二张Nature封面图，我们可以看到星空的样子，而它的颜色是无序的，这反而更符合真实的状态。感叹我们看得到艺术却看不懂艺术。
科研作图最重要的还是要不断地学习新的手段。或许有人说灵感最重要，那如果我们连怎么做出这样的图都不会，怎么会想得到这样的图能被做出来呢？当技术达到顶峰，无意的创作也可能是艺术，就像写字好看的人随手一挥都好看，写字不好看的认真写都不入目。所以当我们不断地在纠结怎么样捕获灵感的时候，不如脚踏实地地锻炼画图的手段。
前言结束，正文开始
在这里主要是想分享一些作图的经验，包括配色、渐变、渲染、排列等。
图片层次应该遵从以下原则：
主体颜色应为中性色，副体颜色应为白到黑之间的灰度色（包括黑白），该模式的视觉差异可以轻松定位所表达重点。
理解“留白”。适当留白可增加图片美感，过度留白会造成图片缺少饱满感。当我们的图片不符合留白审美时，需要尽量增加和删减内容，做到内容与美观并重。
灵活运用线型。主体线宽大于副体，主体用实线、副体用虚线。分析各元素间的表达权重，以不同的线型表达出层次感。
既表达应清晰。我们表达在图中的元素要清晰可见，学会将元素变清晰的方法。
示例：这是当时未采用的一个版本，该图主要想表达红线在三个区域所包围的范围内，未采用的原因是：红线为主体，其他线条和三种颜色的区域为副体，即仅用于对照，现有的模式不能够直观分清楚图的层次。
后面我将三个区域进行了合并，以合集的形式来体现，并把其余线进行了平均处理，线条颜色和区域填充为灰色。该模式仍可以表达之前的意思，视觉上具有了层次。
另外还有一些细节值得注意：
图中加有灰色虚线的网格。因为考虑到主体图只占据了整幅图的中心，使得其他地方看起来较空旷，加入网格使得整幅图充满内容但又不会显得拥挤。
灰色区域更改了透明度，可以看到后面的网格。当有大片区域遮挡了网格线，它的作用就被削弱了，观察点的坐标变得困难，所以加入透明度以后，依旧可以用网格线对标数据点。
图的上界和下界均采用了灰色虚线，线宽小于红线。更好地凸显了主次。
标记点的轮廓颜色与填充颜色形成反差。白色和红色、白色和深灰具有较强的色彩反差，可以吸引人的注意力。
图例分别放在了左上角和右下角，其实是为了解决这两处留白太大的问题。
渐变色可以由一种主色逐渐变化，表示次级、渐次级关系，也可在不同的颜色之间变化，用来表示值或者变形的大小，如我们熟知的应力，红色代表应力值大，蓝色代表应力值小，人们感受颜色上的变化比感受数值的变化更直接迅速。
当我们需要使用很多颜色去表达分类时，超过4种颜色会让人看着眼花缭乱，而我们用渐变色的方式，即使表达了6种类型，也不会太过花哨。因为我们始终看到的是一种主色，渐变相当于加入了明暗，明暗与颜色在我们的感官中是不互斥的。
图中表达的细节有：
椎体的位移用纵直的渐变色表示
除单纯曲线外加入了椎体的实际变形图，融合多种元素，使得图片不单调。
渐变条是自制的。从软件中截图得到的渐变条是不清晰的不美观的，需要重新进行绘制。
为了平衡图c的空白，加入子图，营造元素饱满感。在这种情况下，不需要再加入网格。加入网格还有一个重要的考虑因素，即图像的值是否需要明确表达，如果只想表达趋势，可以不加入表格。这里取消了加入网格，并在柱状图上面标明了数值，与网格作用同效。
当一幅图是由很多元素组合而成时，需要考虑到元素排列。我们在画原理图时可能会将实验的图片、仿真的图片、计算的图片等等综合在一起，那么排列它们的原则应该是：首先进行子图内排列，再进行整体对齐。
很多人意识不到整体排列的重要性，仅仅将碎片的东西放在一起便去表达内容，这样做会丢失图片的层次感，对于碎片化的东西，逻辑和层次是必须要表达清楚的，不然这幅图的价值很低。
示例：
图中表达的细节有：
椎体图形是重新绘制的，利用到了渐变色，使椎体看上去具有饱和感和立体感
B图在表达椎间盘上下两终板层时，用到了透明，同时表达终板和椎体表面。
C图中方块与圆柱有遮挡，为了表达清楚结构，这里也用了透明，轴对称排列。
D图将细节部分进行了放大展示，考虑到D图的矩形外框，特意使用圆圈增加元素多样性，而且尽量使圆圈中的元素铺满圆圈。
F图与C图类似，因这里仅仅表达施力细节，不需要表达结构，所以取消了透明度。
为了保证图片整体的统一性，G图中的箭头也是手绘的，同样采用了渐变色。
H图的柱状图除了颜色外还加入了条纹，这里主要考虑到图片的其它内容是由区域块构成的，实际上还是缺少质感支撑，H图加入条纹以后会让柱状图显得很紧实，平衡其它子图的空白感。
每个子图都用带圆角的虚线矩形囊括，整体具有了层次、顺序和柔和。而且子图与子图中的元素都进行了对齐，使它们看上去是有联系的。
因为整幅图的元素都是手绘的，所以保证了整幅图的风格统一。图中的主体颜色是浅蓝色，部分颜色用到了浅黄、青色。
渲染是针对3D模型的操作，3D模型不经过渲染是没有质感和明暗的，这些图是不好看的。渲染主要是为模型加入材质和明暗，使其更符合真实的情况。
话不多说，直接上图。
版本一：早期论文的图，颜色不达标
版本二：将颜色换为中性色，提高了整体亮度，添加了细节展示。
版本三：去掉了表面纹路，突出了表面明暗，但还是缺少质感。
版本四：添加了骨材质，3D渲染后。
可以看出现在的3D图形效果不管是从颜色还是质感上都有了很大的提升，从版本三到版本四的转变花费了很长的时间，主要是在寻找方法上。渲染是在C4D软件中进行的，为此我还专门学习了一些专门的动画制作。下面是做过的一些例子。
C4D的3D渲染并不难，我找到一套具有6000多种材质的材质库，只需要将材质球拖到三维模型上便可实现简单渲染。
其实，很多Nature的封面图也是通过C4D渲染出来的。
视觉平衡是指在人眼视觉中，元素排列是相对饱满的，颜色分布也是相对平均的。假如一幅图的左半部分用到了很多的区域色，右半部分只是简单的线条，图片整体上看起来是左边偏重要的，这时视觉会更聚焦于左半部分，所以我们要将视觉偏倚平衡。
大家可以看到下图的右半部分我并没用传统的折线图，而是以灰色区域代表了横纵坐标线形成的空间，以白色实线代替了网格线。因为我左半部分用到了大面积的颜色，为了保持平衡，我采用了这种方式。
还有一个细节是de图里的脊柱是经过特别处理的，默认图片的边界是矩形，直接放入后，图片的空白部分会覆盖白色的网格线，所以在粘贴图片时，预先抠除了脊柱的背景色。
我觉得图形创意很重要，现在的折线图和柱状图随随便便便可以做出来，简单的图形表达的内容是有限的，而好的图形一定在有限的空间内展现足够的内容量，前提是图形要直观易懂。
我曾经将六幅图整合为一幅图，图形的样式是独一无二的，后来因为图形太难懂被放弃使用。但是从美观角度看上去并不糟糕。我并不后悔这样的创意，这会让我们的图形别出心裁，只不过在创新的同时也要考虑到图形的表达，如果把论文写的跟文言文一样晦涩难懂，那就失去它的意义了。
正如前面所说，创新的基础是了解方法和手段，不断地了解表达的手段会将我们的审美提升到新的高度，审美一旦提升，我们作图的质量便不会差。保持着不满足的态度，将图的细节追求到极致，才会让我们的图在论文中大放异彩。
近日在整理资料时，又画了几张图，仅供欣赏。
以上内容均为原创，转载请声明。
到这里，关于作图的一些经验分享就结束了。我本人是非常追求原创的，所有图形都是在Visio中进行整理编辑的，虽然它并不具有很高大上的功能，但是基本功能经过组合以后依然可以画出好看的论文图。
脚踏实地，仰望星空。
