在科研工作當中， 圖形是用來說明問題的最佳輔助手段， 圖形的使用在一定程度上直接決定了文章的質量。在科研繪圖工作中，

可以利用的軟體主要有Al、 Photoshop、 3ds Max等，

一張優秀影象的製作離不開這些軟體的綜合運用。下面將具體介紹每款軟體在科研繪圖過程中扮演的角色和發揮的 主要作用。

Al在科研繪圖中的應用

根據繪圖原理和方法不同， 電腦圖形可以分為

向量圖

和

點陣圖

兩種型別， 我們也可以分別稱之為

圖形和影象

。

向量圖是基於數學方式繪製的曲線和其他幾何體組成的圖形， 簡單地講就是由輪廓 和填充組成的圖形。 它的每個圖形都是一個自成一體的實體，體的實體置等屬性。 當用戶對向量圖進行編輯時，如移動、重新定義尺寸、 重新定義形狀或改變

向量圖形

的色彩等都不會改變向量圖的顯示品質。

Illustrator是Adobe公司推出的一款功能強大的 專業矢簸繪圖軟體， 其英文全稱為Adobe Illustrator， 簡稱AI。 該軟體具有較強的實用性和便捷性， 繪圖功能強大， 繪圖效果良好， 軟體操作介面直觀 明確， 並與Adobe家族的其他軟體緊密地結合在 一起。 透過Illustrator， 使用者可以隨心所欲地創建出各種內容豐富的彩色或黑白圖形、 設計特殊效果 的文字、 置入影象， 以及製作

網頁圖形

。Illustrator 擁有鋼筆、 鉛筆、 畫筆、 直線段、 矩形， 以及極座標網路等數最眾多的向量繪圖工具， 可建立任何圖 形效果，Illustrator 還提供了豐富的濾鏡和效果命令， 以及強大的文字與圖表處理功能等。 透過這些 命令和功能可以為圖形影象新增特殊效果， 增強 作品的表現力， 從而使繪製的圖形更加生動具體。 使用3D效果功能可以將二維圖形建立為可編輯的 三維圖形， 還可以新增光源， 設定貼圖並且可以對效果隨時進行修改。神奇的混合效果可以用繪製的圖形、 路徑建立混合， 從而產生從顏色到形狀的過渡效果。 模板和資源庫提供了幾百個專業設計模板， 為創作提供了極大的方便。

Photoshop

在科研繪圖中的應用

Photoshop主要處理以畫素構成的數字影象。使用其眾多的編修與繪圖 工具， 可以有效地進行

圖片

編輯工作。Photoshop 的應用領域十分廣泛， 主要有專業測評領域、 平面設計領域、廣告攝影領域、 影視創意領域、 網頁製作領域、 後期修飾領域、 介面設計領域等， 並伴隨著科學視覺化程度的不斷髮展， Photoshop在科研繪圖領域的應用也逐漸深入， 利用其強大的影象編輯功能， 越來越多的科研丁作者將Photoshop 作為科研成果表達的重要丁具。 Photoshop軟體是最常用的圖片處理軟體， 尤其適用千位圖的製作， 在科技期刊中有廣泛的應用， 如顯微照片等。 檔案可直接開啟或透過截圖、 虛擬列印等處理方式匯入 Photoshop中， 再利用各種工具對圖片進行編輯加工。

Photoshop軟體具有許多重要的功能， 按照功能劃分， 該軟體可以分為影象編輯、 影象合成、 校色調色及特效製作等方面。 影象編輯是影象處理的基礎， 使用Photoshop軟體可以對影象做各種變換， 如放大、 縮小 旋轉、 傾斜 映象 透視等；也可以進行復制、 去除斑點、 修補、 修飾影象殘損等。 影象合成則是將幾幅影象透過塗層操作、 丁具應用等方法合成完整、 傳達明確意義的圖一像， Photoshop軟體提供的繪圖丁具讓外來影象與設計者的創意實現了完美的融合。 Photoshop軟體還可以實現

校色調色

， 方便快捷地對影象的顏色進行明暗、 色偏的調整和校正， 也可以在不同顏色間進行切換 以滿足影象在不同領域的應用。

在Photoshop軟體中特效製作主要由濾鏡、 通道及其他工具綜合應用完成， 包括影象的特效創意和特效文字的製作， 如油畫、 浮雕、 石背畫、 素描等常用的傳統美術技巧都可以透過該軟體特效完成。科技類圖片常用功能有編輯一裁切、描邊、自由變換等， 影象一調整一色階、 自動色階、 亮度、 對比度等， 影象一影象大小、 畫布大小等， 選擇一色彩範圍一 色彩變化、 加深、 變淡等， 仿製圖章等。 由於是科技期刊， 濾鏡等效果性的功能使用較少。

3ds Max在科研繪圖中的應用

3ds Max具有非常好的開放性和相容性， 具有成百上千種外掛， 極大地擴充套件了3dsMax的功能。 3ds Max具有強大的建模功能， 並且隨著軟體版本的不斷升級． 其建模功能也日臻完善， 無論是簡單 的規則模型還是複雜的不規則模型，3dsMax都能夠出色地完成任務。 它首先在計算機中建立一個虛 擬的世界， 設計師在這個虛擬的世界中建立模型、 場景 ， 再根據要求設定模型的運動軌跡、 虛擬攝影 機的運動和其他動畫， 再賦予材質， 並打上燈光。

相對於Autodesk的Maya 和Softimage 等高階軟體而言， 3dsMax更容易掌握，製作的思緋方式 也更簡單 ， 其強大的建模功能可以廣泛應用千科研繪圖的模型製作與展示方面，成為科學視覺化表達的必備利器，學習3dsMax需要了前三維建模、材質 燈光 、 攝影機、 渲染器、 特效 、

粒子系統

等。

Chem3D和Diamond在科研繪圖中的應用

利用Chem3D， 可以建立直觀生動的分子模型、 對分子進行自動校正及建立結構多樣的分子 欖塑。 實時地移動和旋轉， 能透過PowerPoint製成幻燈片， 用其中提供的多種作圖工具， 滑鼠拖曳幾次 就可以畫出一個立體分子模型 當分子模型建立之後 ， 系統可以自動對其進行檢查， 是否違反構成規則， 空間構象是否合理等， 並給出相應提示或警告。對已建立的立體分子模型可以多種形式演示， 可以是球棍模犁、

斯脫特模型

、 Wi re Frame 模型、 Sticks模型、CylindricalBonds模型， 或只顯示

骨幹原子

（是否表示陰影、變換原子大小）等， 還可隨時切換門 對所建立的分子進行映象、 對稱、翻轉等操作， 從而得到和比較分子的各種立體結構。Chem30使用簡單、功能強大， 可以應用千化學的很多領域。 將Chem30中的分子資料轉移到Excel中， 經過資料處理之後再轉至3dsMax中生成真正的3D 模型， 整個過程是自動化的。 生成的模型十分清晰逼真同時伴隨分子模型的變換、旋轉。

Matlab和VISO在研繪圖中的應用

Matlab是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室），是由

美國MathWork

s 公司釋出的主要面對科學計算、視覺化及互動式程式設計的高科技計算環境。Matlab通常只要一條指令就可以解決諸多在一般高階語言需要進行復雜程式設計才能解決的問題，諸如矩陣運算（求行列 式、求逆矩陣等）、解方程、作圖、資料處理與分析、快速

傅立葉變換

（FFT）、聲音和影象檔案的讀寫等，從而使人們從繁瑣的程式編寫與除錯中解脫出來。此外，MathWorks公司針對不同應用領域， 推出了諸如訊號處理、偏微分方程、影象處理、小 波分析、控制系統、神經網路、

魯棒控制

、最佳化設 計、統計分析、通訊等多種專門功能的開放性的衛具箱。這些下具箱是由該領域內的專家學者編寫， 使用者可直接運用工具箱，同時由千工具箱源程式程式碼是公開的，使用者也可以對其進行二次開發，使其適合自己的使用。它將數值分析、矩陣計笲、科學資料視覺化及非線性動態系統的建模和模擬等諸多強大功能整合在一個易於使用的視窗環境中，為科學研究、工程設計及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，並在很大程度上擺脫了傳統非互動式程式設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟 件的先進水平。

Matlab是一種高速、可靠和開放性的科學計算語言，在資料處理和圖形處理上有著其他高等語 言所不能及的優點，它具有使用簡單、思路直觀、 程式設計高效的特點。Matlab在資料視覺化方面提供了強大的功能，它可以把資料用二緋、二維乃至四維圖形表現出來。透過對圖形的線型、立面、色彩、渲染、光線及視角等屬性的處理，將計算資料的特性表現得淋漓盡致。在理論研究中加以合理利用， 可以使研究者從煩瑣的程式設計、資料處理、製圖等技術細節中解脫出來，將精力更多地投入到分析事物現象的本質和內在聯絡的科研中去，從而提高科研 效率。

Yisio模板繪圖程式是一種實用性很強的矢拔化繪圖軟體，可以將構思迅速轉換成圖形，是眾 多繪圖軟體中將易用性和專業性結合得最好的一 個軟體cYisio軟體現已經成為Office的一個組成 部分，與

Office系列

軟體、AutoCAD等完全相容，實現資料共享。其特點是使用簡單，提供模板 和嚮導來繪圖，並提供拖放式繪圖操作．適用於Windows作業系統，與Office套裝軟體相容並可迅速簡單地實現網路釋出，而且具有外掛開放性、支援OLE2。0技術等優點。它對圖形可以隨意縮小、放大（字型、字號不隨之改變）和旋轉，支 持數百種漢字及外文字型。Visio的專屬檔案有4種類型，分別是繪圖（。vsd）、模板（。VSS）、樣板（。 vst）和

工作空間檔案

（。VSW）。對於科技編輯來說，常用的是前兩個檔案。編輯可隨意呼叫模板中的數千種圖形，也可根據需要建立新模板備用。

Visio軟體擁有強大的影象編輯功能。Visio擁 有豐富的繪圖形狀（類似於模型），Visio提供了超過60種模板和數以千計的形狀。Visio擁有直觀的繪圖方式，可以透過滑鼠拖曳形狀輕易地組合出相 當專業的圖形。Visio可以和Microsoft其他軟體無縫整合，可動態生成資料圖表，可以透過與Office文件連結，讀取儲存在文件中的相應資料，並自動地生成圖表，把資料視覺化。Visio強大的Web釋出功能，可以把製作出來的Visio文件儲存為網頁， Visio圖形基千矢蜇技術，可以製作高難度的網頁。 Visio擁有了全新的XML檔案格式，·提供了與其他支援XML應用程式的互用性，促進了基於圖表 資訊的儲存和交換。

Visio軟體的特點如下：

（1）既可透過Visio提供的模板繪圖，也可手工繪圖，並可將手工繪製的圖形新增到模板中。

（2）可建立

智慧圖形

（SmartShapes），所謂智慧圖形。

（3）所繪製的圖形可以儲存為tif、jpg、 dwf、正bmp、htm等多種檔案格式可以與AutoCAD、Photoshop 相互轉換 ， 其VSD格式可以隨意插入Word， 且圖形清晰。

（4） tif格式可插入北大方正排版系統， 實現圖文混排。

Origin在科研繪圖中的應用

Origin的繪圖是基於模板的， 本身提供了幾十種二維和三維繪圖模板。繪圖時只需選擇所要繪圖的資料， 然後再單擊相應的丁具欄按鈕即可。 二維 圖形可獨立設定頁、軸、 標記、符號和線的顏色，可選用多種線型。選擇超過 100 個內建 的符號。 調整資料標記（顏色、 字型等）， 選擇多種座標軸型別（線性、對 數等）、座標軸刻度和軸的顯示 選，擇不同的記號， 每頁可顯示多達50個xy座標軸，可輸出為各種圖形檔案或以物件形式複製到剪貼簿。 使用者可自定義數學函式、圖形樣式和繪圖模板，可以和各種資料庫軟體、辦公軟體、影象處理軟體 等連線；可以方便 地進行矩陣運算 ，如轉置、 求逆等， 並透過矩陣視窗直接輸出三維圖表；可以用C語言等高階語言編寫資料分析程式 還可以用內，置的LabTalk語言程式設計。 同時 Origin可以匯入包括ASCH、Excel在內的多種資料。 另外，它可以把

Ori驢n圖形

輸出為多種格式的影象檔案。