สมการในรูปประกอบงานวิจัย

กำลังเขียนบทความ — ไม่ว่าจะเป็นวิทยานิพนธ์ preprint บน arXiv บทความวารสาร IEEE หรือ workshop note — และรูปประกอบที่ต้องการมีทั้งไดอะแกรม และ สมการ typeset กระบวนการทั่วไปคือใช้หลายเครื่องมือร่วมกัน: โปรแกรมวาดไดอะแกรม + ตัว render สมการ LaTeX + ขั้นตอนประกอบภาพสุดท้าย วิธีนี้ได้ผลดีและผลิตรูปประกอบคุณภาพสูงได้มากมาย แต่สมการจะไม่สามารถแก้ไขได้จากไฟล์เดียวกัน ดังนั้นหากต้องแก้ subscript เพียงตัวเดียว ก็ต้องผ่านขั้นตอน render อีกรอบ

drawtonomy เป็นอีกทางเลือกที่รวมทั้งสองสิ่งไว้บนแคนวาสเดียว ไดอะแกรมและสมการอยู่ในไฟล์ vector เดียวกัน และสมการยังคงเป็น LaTeX source ที่แก้ไขได้จนกว่าจะตัดสินใจส่งออก

ระบบสมการ typeset (สมการของ Maxwell) แสดงผลด้วย KaTeX บนแคนวาส drawtonomy ทั้งบล็อกเป็น shape ที่แก้ไขได้ชิ้นเดียว — ดับเบิลคลิกเพื่อนำ LaTeX source กลับมา

ตำแหน่งของ drawtonomy เทียบกับเครื่องมืออื่น

แต่ละเครื่องมือต่อไปนี้ล้วนดีเยี่ยมในสิ่งที่ออกแบบมา drawtonomy เหมาะกับชุดข้อจำกัดที่ต่างออกไปเล็กน้อย คือแคนวาสเดียวที่ทั้งไดอะแกรมและสมการแก้ไขได้

• PowerPoint / Keynote เป็นตัวเลือกสากลสำหรับสไลด์และรูปประกอบทั่วไป มีตัวแก้ไขสมการในตัวที่ใช้งานสะดวก แต่ไม่เก็บ LaTeX ไว้เป็น source format ที่แก้ไขได้ในภายหลัง
• Inkscape / Illustrator ให้การควบคุม vector ที่ยอดเยี่ยม รูปประกอบสุดท้ายของบทความหลายชิ้นถูก polish ด้วยเครื่องมือเหล่านี้ แต่เมื่อสมการมาจาก LaTeX render แยก ก็จะเก็บ LaTeX source ไว้ในไฟล์อีกไฟล์หนึ่ง
• Excalidraw / tldraw / Miro เป็น whiteboard เชิงความร่วมมือที่ยอดเยี่ยม เน้นการวาดไดอะแกรมมากกว่า typesetting ดังนั้นสมการมักถูกวางเป็น image ที่ render มาจาก renderer แยก
• TikZ / pgfplots เป็นมาตรฐานทองคำสำหรับรูปประกอบแบบโปรแกรมเต็มรูปแบบและ native ใน LaTeX โดยเฉพาะเมื่อต้องการความแม่นยำ แต่แลกมาด้วยรอบการทดสอบที่ยาวขึ้น — ทุกการแก้ไขต้องผ่านการ compile

drawtonomy อยู่ระหว่าง slide tool กับ TikZ: แคนวาส vector 2D ที่มี KaTeX renderer ในตัวซึ่งเก็บ LaTeX source ไว้ หาก workflow ปัจจุบันแยกไดอะแกรมและสมการออกจากกันอยู่แล้วและทำงานได้ดี ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน drawtonomy มีประโยชน์ที่สุดเมื่อต้องการให้ทั้งสองอยู่ในไฟล์ที่แก้ไขได้เดียวกัน

กระบวนการทำงานที่ใช้ได้จริง

1. วาดไดอะแกรม บนแคนวาส เลน / ยานพาหนะ / คนเดินเท้าสำหรับบทความการขับขี่อัตโนมัติ สี่เหลี่ยม + ลูกศรสำหรับ block diagram ควบคุม รูปหลายเหลี่ยม + ลูกศร path สำหรับ method overview ใช้ shape ของ drawtonomy ได้ทุกแบบ — Math shape ก็เป็นหนึ่งในนั้น

2. เพิ่มสมการ ด้วยเครื่องมือ Math (fx) ตัวอย่าง KaTeX แสดงผลแบบเรียลไทม์ ใช้ \begin{align} สำหรับระบบหลายบรรทัด KaTeX จัดการหมายเลขสมการให้อัตโนมัติ

   

   ตัวอย่าง KaTeX แบบเรียลไทม์ขณะพิมพ์สูตร quadratic — ครึ่งบนเป็น LaTeX source ครึ่งล่างเป็นผลลัพธ์ที่แสดงผล

3. ปรับสไตล์สำหรับสิ่งพิมพ์ วารสารส่วนใหญ่ยังพิมพ์ขาวดำ เลือกสีดำหรือเทาเข้มสำหรับสมการ ปรับขนาดให้สอดคล้องกับตัวอักษรหลักของไดอะแกรม slider ขนาดปรับได้ถึง 200 px สำหรับรูปประกอบ poster

   

   สีและขนาดปรับได้ในแผง Math (LaTeX) — เลือกสีดำที่เหมาะสำหรับพิมพ์ขาวดำ หรือขนาดใหญ่ขึ้นสำหรับ poster

4. ส่งออก PDF สำหรับ LaTeX build ตัวอักษรทั้งหมด (รวมถึงเส้น vinculum ของ \sqrt) จะถูกแปลงเป็น vector path ผ่าน opentype.js ไฟล์จึงสมบูรณ์ในตัวเอง — ไม่ต้องพึ่งพาฟอนต์ ไม่มีข้อผิดพลาดจาก pdflatex นำไปใส่ใน LaTeX ด้วย \includegraphics{...} ได้ทันที

5. บันทึก .drawtonomy.svg เป็นแหล่งข้อมูลหลัก เมื่อ reviewer ขอเวอร์ชันแก้ไข (“เปลี่ยน \sigma เป็น \rho ได้ไหม”) เปิด .drawtonomy.svg ใน drawtonomy ดับเบิลคลิกที่สมการเพื่อแก้ไข LaTeX แล้วส่งออก PDF อีกครั้ง ไม่ต้องวาดใหม่

เคล็ดลับการใช้ร่วมกับ LaTeX

• \includegraphics{equation.pdf} เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดสำหรับบทความ PDF export ของ drawtonomy ใช้ path เป็นพื้นฐาน จึงทำงานได้กับ LaTeX engine ทุกตัว (pdflatex, xelatex, lualatex)
• SVG + package svg ก็ใช้ได้แต่ต้องพึ่งพา Inkscape บนเครื่อง build เหมาะสำหรับ build ในเครื่อง แต่อาจมีปัญหาบน CI แนะนำให้แปลงเป็น PDF ในเครื่องแล้ว commit PDF เข้าไป
• EPS มีให้สำหรับ toolchain latex + dvips รุ่นเก่า ความเที่ยงตรงแบบ path เหมือน PDF
• ฟอนต์ เนื่องจากข้อความถูกแปลงเป็น path จึงไม่จำเป็นต้องใช้ฟอนต์หลักของบทความ สมการจะแสดงผลในสไตล์ KaTeX (Computer Modern) ไม่ว่าบทความจะเลือกฟอนต์ใด — ซึ่งโดยปกติก็เป็นสิ่งที่ต้องการอยู่แล้ว

นอกเหนือจากการขับขี่อัตโนมัติ

use case นี้อยู่ภายใต้เอกสารการขับขี่อัตโนมัติเพราะ drawtonomy เริ่มต้นเป็นเครื่องมือสร้างสถานการณ์การขับขี่ แต่ Math shape เป็นฟีเจอร์ทั่วไป กระบวนการเดียวกันนี้ใช้ได้กับ:

• รูปประกอบวิธีการ machine learning (สมการ loss ถัดจากไดอะแกรม network)
• บทความควบคุม (บล็อก transfer function พร้อม LaTeX form ข้างแต่ละบล็อก)
• รูปประกอบ signal processing (ภาพประกอบคู่ Fourier)
• บทความฟิสิกส์หรือเคมี (ใช้ \ce{} สำหรับปฏิกิริยา)
• บทความคณิตศาสตร์ (รูปประกอบการพิสูจน์พร้อม theorem statement แบบ typeset)

สิ่งใดก็ตามที่วาดบนไวท์บอร์ดได้ drawtonomy รองรับได้

เมื่อไม่ใช่เครื่องมือที่เหมาะสม

• สมการที่อยู่ในย่อหน้าของข้อความ สมการเหล่านั้นควรอยู่ใน LaTeX source โดยตรง ไม่ใช่ในรูปประกอบ
• กราฟที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลแบบ dynamic — ยังคงใช้ matplotlib / pgfplots / TikZ สำหรับกราฟประเภทนี้

ดูเพิ่มเติม

• บทแนะนำ: สมการแรกของคุณ
• คู่มือ: เพิ่มสมการ LaTeX
• Use case: รูปประกอบสำหรับบทความการขับขี่อัตโนมัติ
• อ้างอิง: Math shape