Формулы в рисунках научных статей

Вы пишете статью — диссертацию, препринт на arXiv, статью в IEEE-журнал, заметку для воркшопа — и рисунок к ней должен содержать одновременно диаграмму и типографски верстанную формулу. Распространённый подход — использовать два-три инструмента: один для диаграммы, другой для рендеринга формулы, третий для финальной сборки. Это работает, и многие хорошие рисунки создаются именно так; минус в том, что формула перестаёт быть редактируемой в том же файле — правка даже одного индекса требует повторного прохода через рендерер.

drawtonomy — один из вариантов, при котором диаграмма и формула находятся на одном холсте. Оба объекта хранятся в одном векторном файле, а формула остаётся редактируемым LaTeX-источником до момента экспорта.

$Уравнения Максвелла в окружении align с номерами (1)–(4) прямо на холсте drawtonomy$

Система уравнений Максвелла, верстанная с помощью KaTeX на холсте drawtonomy. Вся группа — единый редактируемый объект: двойной клик возвращает LaTeX-источник.

Место drawtonomy среди других инструментов

Каждый из перечисленных ниже инструментов отлично справляется со своей задачей. drawtonomy занимает нишу, где нужно держать диаграмму и формулу редактируемыми в одном файле.

PowerPoint / Keynote — универсальный выбор для слайдов и многих быстрых рисунков. Встроенные редакторы формул удобны, но не хранят LaTeX как источник для последующей правки.
Inkscape / Illustrator дают превосходный контроль над вектором, и финальная полировка рисунков для многих статей происходит именно там. Когда формула приходит из отдельного LaTeX-рендерера, её источник живёт в отдельном файле, который нужно поддерживать параллельно.
Excalidraw / tldraw / Miro — отличные инструменты для совместной работы. Они сфокусированы на диаграммах, а не на вёрстке, поэтому формулы обычно вставляются как изображения из внешнего рендерера.
TikZ / pgfplots — золотой стандарт для полностью программных, LaTeX-нативных рисунков, особенно там, где нужна точность. Обратная сторона — итерационный цикл с компиляцией при каждой правке.

drawtonomy занимает положение между слайд-инструментом и TikZ: это 2D-холст с встроенным KaTeX-рендерером, который сохраняет LaTeX-источник. Если ваш рабочий процесс и так естественно разделяет диаграмму и формулу по разным инструментам — он останется рабочим; drawtonomy наиболее полезен тогда, когда хочется объединить оба объекта в одном редактируемом файле.

Практический рабочий процесс

Нарисуйте диаграмму на холсте. Для статьи по автономному вождению — полосы движения, транспортные средства, пешеходы. Для статьи по управлению — блок-схема с прямоугольниками и стрелками. Для обзорной схемы метода — многоугольники и стрелки пути. Подойдёт любое сочетание фигур drawtonomy — Math Shape является одной из них.
Добавьте формулу с помощью инструмента Math (fx). KaTeX-превью появляется в реальном времени. Используйте \begin{align} для многострочных систем — KaTeX выполнит нумерацию уравнений за вас.

$Редактор формул с квадратным уравнением: дробь, корень и ± в живом KaTeX-превью$

Живой KaTeX-превью при вводе формулы квадратного уравнения — верхняя часть это LaTeX-источник, нижняя — результат рендеринга.
Настройте стиль для печати. Большинство журналов по-прежнему печатают рисунки в оттенках серого. Выберите чёрный или тёмно-серый для формул; подберите размер под основной текст диаграммы. Ползунок size идёт до 200 px — достаточно для постерных рисунков.

$То же уравнение в красном цвете, 60 px; панель Math (LaTeX) показывает образец цвета и ползунок Size$

Цвет и размер задаются в панели Math (LaTeX) — выберите безопасный чёрный для серой печати или увеличенный размер для постеров.
Экспортируйте в PDF для LaTeX-сборки. Все глифы (включая черту корня \sqrt) преобразуются в векторные пути через opentype.js, поэтому файл самодостаточен — никаких зависимостей от шрифтов, никаких ошибок pdflatex. Командой \includegraphics{...} вставьте файл прямо в тело рисунка.
Сохраните .drawtonomy.svg как исходный файл. Когда рецензент попросит вариант («замените \sigma на \rho?»), откройте .drawtonomy.svg в drawtonomy, дважды кликните по формуле, отредактируйте LaTeX и снова экспортируйте PDF. Перерисовывать ничего не нужно.

Советы по интеграции с LaTeX

\includegraphics{equation.pdf} — наиболее надёжный путь для статьи. PDF-экспорт drawtonomy основан на путях, поэтому работает с любым движком LaTeX (pdflatex, xelatex, lualatex).
SVG с пакетом svg тоже работает, но требует наличия Inkscape на сборочной машине. Удобно при локальной сборке, ненадёжно в CI. Лучше конвертируйте в PDF локально и фиксируйте PDF в репозитории.
EPS доступен для старых цепочек latex + dvips; та же фidelity на основе путей, что и у PDF.
Шрифты. Поскольку текст преобразуется в пути, не нужно согласовывать шрифт с основным текстом статьи. Формула будет выглядеть как KaTeX (в стиле Computer Modern) вне зависимости от шрифта документа — как правило, именно это и нужно.

Применение за пределами автономного вождения

Этот сценарий использования относится к разделу по автономному вождению, потому что drawtonomy изначально создавался как инструмент для сценариев вождения, но инструмент Math — универсальный. Тот же рабочий процесс подходит для:

Рисунков методов в статьях по машинному обучению (функции потерь рядом с архитектурой сети).
Статей по теории управления (передаточные функции в блок-схемах с LaTeX рядом с каждым блоком).
Рисунков по обработке сигналов (иллюстрации преобразования Фурье).
Статей по физике и химии (с \ce{} для химических реакций).
Математических статей (доказательства с теоремами рядом с диаграммами).

Если это умещается на доске — drawtonomy с этим справится.

Когда этот инструмент не подходит

Формулы внутри абзаца текста. Их место в LaTeX-источнике статьи, а не в рисунке.
Динамические графики на основе данных — для них по-прежнему лучше подходят matplotlib, pgfplots или TikZ.