科研绘图中的图片格式问题

本文分析了所有主流图片格式的优缺点。

科研绘图中的图片格式问题

科研论文投稿需要根据期刊的要求上传符合要求的图片，以下为科研绘图中相关格式问题汇总。

1 位图和矢量图的区别

位图（Bitmap）

又称栅格图（Raster graphics）或点阵图，是使用像素阵列(Pixel-array/Dot-matrix点阵)来表示的图像。位图是由一个一个像素点产生，当放大图像时，像素点也放大了，但每个像素点表示的颜色是单一的，所以在位图放大后就会出现马赛克状。处理位图时，输出图像的质量决定于处理过程开始时设置的分辨率高低。简而言之，位图是由小的色块组成，不能支持无限放大。因此分辨率就是需要考虑的一个问题了。

位图的文件类型很多，如*.bmp、*.pcx、*.gif、*.jpg、*.tif、*photoshop的*.psd等。

矢量图（Vetorgram）

也称为面向对象的图像或绘图图像，在数学上定义为一系列由线连接的点。矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都是一个自成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性。矢量图是根据几何特性来绘制图形，矢量可以是一个点或一条线，矢量图只能靠软件生成。

矢量图文件容量较小，却可以缩放到任意大小和以任意分辨率在输出设备上打印出来。缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。

矢量图形格式也很多，如Adobe illustrator的*.ai、*.eps和*.svg、Auto CAD的*.dwg和*.dxf、Corel DRAW的*.cdr等。

位图和矢量图的区别：位图和矢量图之间的显示效果不同，原理不同，绘制工具也不同。

  1. 显示效果不同：位图放大后会有边缘模糊、失真现象。矢量图与分辨率无关，可以将它缩放到任意大小和以任意分辨率在输出设备上打印出来，都不会影响清晰度；
  2. 原理不同：位图是一张图片原始大小的矩形区域，各种颜色的像素组成的像素点阵。矢量图是用数学方程式表达形状、然后在所表达的形状区域内填充像素；
  3. 绘制的工具不同：位图可以由许多摄影摄像、电子处理等设备制作产生。在PS软件中，绘制位图的工具通常是选区工具。矢量图多在AI、cdr、ps等软件处理图像的过程中，能存储的格式为EPS及图像处理软件的原文件。在PS软件中，绘制位图的工具是形状工具；
  4. 占用空间不同：矢量图表现的图像颜色比较单一，所以所占用的空间会很小。位图表现的色彩比较丰富，所以占用的空间会很大，颜色信息越多，占用空间越大，图像越清晰，占用空间越大。

经过软件矢量图可以很轻松的转化为位图，而位图要想转换为矢量图必须经过复杂而庞大的数据处理，而且生成的矢量图质量也会有很大的出入。

2 图片格式

2.1 JPG/JPEG格式（位图）

​ JPEG是JPG的全名、正式扩展名。但因DOS、Windows 95等早期系统采用的8.3命名规则只支持最长3字符的扩展名，为了兼容采用了.jpg。JPEG格式，缺点保存后图片失真比较大，存储的图像会丢失一部分细节，优点是它的压缩率是相当高的。JPEG是一种压缩比比较大的图片格式，图片以JPEG格式保存以后，会损失掉不少图片信息，但其好处就是图片体积小，放在电脑里，可以占用较小的空间，在网上传播，速度比较快，所以，JPEG和GIF又称为WEB格式。

优点：

  • 它支持极高的压缩率，因此JPEG图像的下载速度大大加快；
  • 它能够轻松地处理16.8M颜色，可以很好地再现全彩色的图像；
  • 在对图像的压缩处理过程中，该图像格式可以允许自由地在最小文件尺寸（最低图像质量）和最大文件尺寸（最高图像质量）之间选择；
  • 该格式的文件尺寸相对较小，下载速度快，有利于在带宽并不“富裕”的情况下传输。

缺点：

  • 并非所有的浏览器都支持将各种JPEG图像插入网页；
  • 压缩时，可能使图像的质量受到损失，因此不适宜用该格式来显示高清晰度的图像。

使用场景：JPEG格式的压缩率是目前各种图像文件格式中最高的。它用有损压缩的方式去除图像的冗余数据，但存在着一定的失真。由于其高效的压缩效率和标准化要求，目前已广泛用于彩色传真、静止图像、电话会议、印刷及新闻图片的传送。由于各种浏览器都支持JPEG这种图像格式，因此它也被广泛用于图像预览和制作HTM网页。

2.2 PNG格式（位图）

​ “可移植网络图形格式“，是图像文件存储格式，其设计目的是试图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。对于图片本身质量的减损非常低。因其能够支持压缩不失真、透明背景、渐变图像的制作要求，PNG格式也是各大制图软件例如PS、InDesign输出或编辑的原始格式。PNG文件非常适合在互联网上使用。但它也不足以用作专业印刷。优点：能够相容半透明 / 透明图像，缺点：档案比 JPEG 大，不能用于印刷PNG。

​ PNG格式有8位、24位、32位三种形式，其中8位PNG支持两种不同的透明形式（索引透明和alpha透明），24位PNG不支持透明，32位PNG在24位基础上增加了8位透明通道，因此可展现256级透明程度。PNG8和PNG24后面的数字则是代表这种PNG格式最多可以索引和存储的颜色值。8代表2的8次方也就是256色，而24则代表2的24次方大概有1600多万色。

优点：

  • 体积小：网络通讯中因受带宽制约，在保证图片清晰、逼真的前提下，网页中不可能大范围的使用文件较大的bmp格式文件；
  • 无损压缩：PNG文件采用LZ77算法的派生算法进行压缩，其结果是获得高的压缩比，不损失数据。它利用特殊的编码方法标记重复出现的数据，因而对图像的颜色没有影响，也不可能产生颜色的损失，这样就可以重复保存而不降低图像质量；
  • 索引彩色模式：PNG-8格式与GIF图像类似，同样采用8位调色板将RGB彩色图像转换为索引彩色图像。图像中保存的不再是各个像素的彩色信息，而是从图像中挑选出来的具有代表性的颜色编号，每一编号对应一种颜色，图像的数据量也因此减少，这对彩色图像的传播非常有利。更优化的网络传输显示 PNG图像在浏览器上采用流式浏览，即使经过交错处理的图像会在完全下载之前提供浏览者一个基本的图像内容，然后再逐渐清晰起来。它允许连续读出和写入图像数据，这个特性很适合于在通信过程中显示和生成图像；
  • 支持透明效果：PNG可以为原图像定义256个透明层次，使得彩色图像的边缘能与任何背景平滑地融合，从而彻底地消除锯齿边缘。这种功能是GIF和JPEG没有的。PNG同时还支持真彩和灰度级图像的Alpha通道透明度；
  • 其他：最高支持24位真彩色图像以及8位灰度图像。支持Alpha通道的透明/半透明特性。支持图像亮度的Gamma校准信息。支持存储附加文本信息，以保留图像名称、作者、版权、创作时间、注释等信息。

缺点：

  • 较旧的浏览器和程序可能不支持PNG文件。作为Internet文件格式；
  • 与JPEG的有损耗压缩相比，PNG提供的压缩量较少；
  • 作为Internet文件格式，PNG对多图像文件或动画文件不提供任何支持。GIF格式支持多图像文件和动画文件；

使用场景：PNG的开发目标是改善并取代GIF作为适合网络传输的格式而不需专利许可，所以被广泛应用于互联网及其他方面上。

格式对比：

PNG与 GIF
1、一般情况下将静态GIF图像无损转换为PNG后可以压缩率会略为提高（前提是同样采用8位索引模式）；
2、PNG可提供更大颜色深度的支持，包括24位（8位3通道）和48位（16位3通道）真彩色。加入α通道后可进一步支持每像素64位的表示；
3、超过8位色深的PNG图像转换为GIF时，图像质量会由于分色（颜色数减少）而下降；
4、GIF原生支持动态图像，PNG只能通过非标准实现，在PNG的基础上另有发展出支持动画的APNG和MNG格式，但普及度不高。PNG在IE6等旧浏览器上的支持较差。

PNG 与JPEG
1、JPEG可以对照片（或类似）图像生成更小的文件，这是由于JPEG采用了一种针对照片图像的特定有损编码方法，这种编码适用于低对比，图像颜色过渡平滑，噪声多，且结构不规则的情况下。如果在这种情况下用PNG代替JPEG，文件尺寸增大很多，而图像质量的提高有限。相应的，如果保存文本，线条或类似的边缘清晰，有大块相同颜色区域的图像，PNG格式的压缩效果就要比JPEG好很多，并且不会出现JPEG那样的高对比度区域的图像有损。如果图像既有清晰边缘，又有照片图像的特点，就在在这两种格式之间权衡一下了。JPEG不支持透明度；
2、由于JPEG是有损压缩，会产生迭代有损，在重复压缩和解码的过程中会不断丢失信息使图像质量下降。由于PNG是无损的，保存将要被编辑的图像来说更加合适。虽然PNG压缩照片图像也有效，但有专门针对照片图像设计的无损压缩格式，比如无损JPEG2000，Adobe DNG等。总的来说这些格式都不能做到适用所有图像。对于将要发布的图像可以保存成JPEG，用JPEG编码一次不会造成明显的图像有损。

PNG vs JPEG-LS
JPEG-LS是一个“几乎”无损压缩格式，相对于上面提到的有损JPEG压缩，它的知名度不高。它可以直接和PNG相比较，使用一组标准的测试图像。在Waterloo Repertoire ColorSet（一组标准测试图像）下，JPEG-LS通常表现要比PNG好10%-15%，但其中有一些图像PNG表现明显更好一些，大约50%-75%。所以，如果这两种格式都支持而且对图像文件大小很敏感的话，可以用这两种格式都试试，和图像数据本身有比较大关系。

PNG与TIFF
1、TIFF是一个相当多方案结合的格式。它被广泛用作专业图像编辑软件之间图像交换的中间格式，因此它不断支持更多应用程序所需的功能，而对应用程序不关心的图像操作部分支持不多。这也意味着许多应用程序只能识别TIFF的一个子集，而产生更多的潜在混淆之处；
2、TIFF使用的最通用的无损压缩算法是LZW。这种算法–GIF中也在使用，直到2003年一直在专利保护之中。有一种TIFF变种使用与PNG相同的压缩算法，但是没有被许多专利程序所支持。TIFF也提供了一种特殊的无损压缩算法，类似CCITTGroup IV，可以对二值图像（比如传真或黑白文本）比PNG有更好的压缩效果。 PNG只支持非自左乘α，而TIFF也支持联合（自左乘）α。PNG规范中不包含嵌入式EXIF（可交换图像文件格式）图像数据的标准，比如数码像机拍得的图像。而TIFF，JPEG 2000, DNG都支持EXIF；
3、早期的浏览器不支持PNG图像；JPEG和GIF是主流图像格式。由于GIF的颜色深度限制，网页中的有颜色过渡的图像都是使用JPEG。不管怎样，JPEG压缩都会导致图像的轻微模糊。而PNG可以做到在相应颜色深度下的尽可能精确，同时保持图像文件不大。PNG已经渐渐成为一种对于小的梯度图像的较好的选择，众多浏览器都已经对PNG有了很好的支持

2.3 TIF/TIFF格式（位图）

​ 标签图像文件格式(Tag Image File Format，简写为TIFF) 是一种灵活的位图格式，主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像。投稿建议500 dpi，一般不小于300 dpi。TIF格式是一种压缩最小的图片处理格式，基本不损失图象信息，但其缺陷就是文件体积太大。

​ TIF和TIFF之间没有真正的区别，TIFF文件以.tif为扩展名。其数据格式是一种3级体系结构，TIF内部结构可以分成三个部分，分别是：文件头信息区、标识信息区和图像数据区。其中所有的标签都是以升序排列，这些标签信息是用来处理文件中的图像信息的。

优点：

  • 文件格式灵活：IFD是TIFF文件中第2个数据结构，它是一个名为标记(tag)的用于区分一个或多个可变长度数据块的表，标记中包含了有关于图像的所有信息。IFD提供了一系列的指针(索引)，这些指针告诉我们各种有关的数据字段在文件中的开始位置，并给出每个字段的数据类型及长度。这种方法允许数据字段定位在文件的任何地方，且可以是任意长度；
  • 支持多页：由于TIFF格式支持多页，多页文件能够存在一个TIFF文件中而不是让每个扫描页存在一系列的文件中。

缺点：

  • 格式复杂：一方面，要写一种能够识别所有不同标记的软件非常困难。另一方面，一个TIFF文件可以包含多个图像，每个图像都有自己的IFD和一系列标记，并且采用了多种压缩算法。这样也增加了程序设计的复杂度；
  • 存在安全漏洞。

使用场景：TIFF与JPEG和PNG一起成为流行的高位彩色图像格式。TIFF格式在业界得到了广泛的支持，如Adobe公司的Photoshop、The GIMP Team的GIMP、Ulead PhotoImpact和Paint Shop Pro等图像处理应用、QuarkXPress和Adobe InDesign这样的桌面印刷和页面排版应用，扫描、传真、文字处理、光学字符识别和其它一些应用等都支持这种格式。从Aldus获得了PageMaker印刷应用程序的Adobe公司控制着TIFF规范。

2.4 BMP格式（位图）

​ BMP是英文Bitmap（位图）的简写，即Windows位图。它是Windows操作系统中的标准图像文件格式，能够被多种Windows应用程序所支持，在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。位图文件可看成由4个部分组成：位图文件头（bitmap-file header）、位图信息头（bitmap-information header）、彩色表（color table）和定义位图的字节(位图数据，即图像数据，Data Bits 或Data Body)阵列。

优点：

  • 不采用任何压缩，无损，颜色准确，有2色、16色、256色、真彩色各种选择；

  • 在PC上兼容度一流，几乎能被所有的图形软件“接受”，可称为通用格式，就算不装任何看图软件，用 Windows 的“画笔”一样可以看；

  • 结构简单，未经过压缩，储存为bmp格式的图形不会失真，但文件比较大。

缺点：

  • 文件占用的空间很大，不支持文件压缩；
  • 不适用于 Web 页，不受 Web 浏览器支持；
  • 不支持Alpha（透明背景）通道。

使用场景：尽管文件大小比较大，但是位图文件的简单性、在微软视窗和其他地方的广泛使用以及这种格式的优秀文档标准以及没有专利约束，使得它成为其他操作系统图像处理程序能够读写的一种最为常用的格式。

2.5 SVG格式（矢量图）

​ 可缩放矢量图形（英语：Scalable Vector Graphics，缩写：SVG）是一种基于可扩展标记语言（XML），用于描述二维矢量图形的图形格式。SVG由W3C制定，是一个开放标准。SVG是一种新型的矢量图形标准，同时它也是一种矢量图形描述的一种标准的语言，这种语言具有非常强的开放性，所以其在应用的过程中主要的对象是网络。SVG严格遵从XML语法，并用文本格式的描述性语言来描述图像内容，因此是一种和图像分辨率无关的矢量图形格式。

优点：

  • 图像文件可读，易于修改和编辑（理论上如此，但实际上却是因为各种不同的SVG档编辑器而可能存储成不易解读的SVG文件）；
  • 与现有技术可以互动融合。例如，SVG技术本身的动态部分（包括时序控制和动画）就是基于SMIL标准。另外，SVG文件还可嵌入JavaScript（严格地说，应该是ECMAScript）脚本来控制SVG对象；
  • SVG图形格式可以方便的创建文字索引，从而实现基于内容的图像搜索；
  • SVG图形格式支持多种滤镜和特殊效果，在不改变图像内容的前提下可以实现位图格式中类似文字阴影的效果；
  • SVG图形格式可以用来动态生成图形。例如，可用SVG动态生成具有交互功能的地图，嵌入网页中，并显示给终端用户。

缺点：

  • SVG复杂度高会减慢渲染速度；

  • 由于原始的SVG档是遵从XML语法，导致资料采用未压缩的方式存放，因此相较于其他的矢量图形格式，同样的文件内容会比其他的文件格式稍大；

  • 旧版的SVG Viewer无法正确显示出使用新版SVG格式的矢量图形；

  • SVG不适合游戏应用。

使用场景：SVG适合用来做动态交互，而且SVG绘图很容易编辑，只需要增加或移除相应的元素就可以了。SVG功能完善，适合静态图片展示，高保真文档查看和打印的应用场景。

2.6 EPS格式（位图/矢量图）

​ EPS是Encapsulated Post Script的缩写。EPS文件是目前桌面印刷系统普遍使用的通用交换格式当中的一种综合格式。EPS文件格式又被称为带有预视图象的PS格式，它是由一PostScript语言的文本文件和一个(可选)低分辨率的由PICT或TIFF格式描述的代表像组成。EPS格式是目前系统中功能最强的一种图像文件格式，向量及位图皆可包容，矢量图形的EPS档可以在Illustrator及CorelDraw中修改，也可再加载到Photoshop中做影像合成，可以在任何的作业平台及高清晰度输出设备上，输出色彩精确的向量或位图，是做分色印刷美工排版人员最爱使用的图像文件格式。

优点：功能强大，向量和为图均可包容。可以在任何 Postscript打印机上进行准确的效果呈现，EPS是行业标准格式。

缺点：

  • 屏幕显示可能与输出地显示不一致，屏幕呈现可能是低分辨率的，可能是不同图像，或者只是占位符图像，EPS文件旨在输出，不是用于在屏幕上显示信息的最合适格式；
  • 文件通常相当大，而且除非使用PostScript打印机，否则只能印出低分辨率的预视档或根本印不出图形。

使用场景：EPS格式是一种用于打印的格式，大多数的Web浏览器不支持EPS文件，大多数图像查看共享软件和自由软件也都不支持EPS文件。由于这种原因，EPS格式不能用在Web站点的图像显示上,他不是专业软件的格式。

2.7 GIF格式（位图/支持动画）

​ GIF是一种位图。GIF文件的数据，是一种基于LZW算法的连续色调的无损压缩格式。其压缩率一般在50%左右，它不属于任何应用程序。目前几乎所有相关软件都支持它，公共领域有大量的软件在使用GIF图像文件。GIF图像文件的数据是经过压缩的，而且是采用了可变长度等压缩算法。GIF格式的另一个特点是其在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像，如果把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上，就可构成一种最简单的动画。GIF格式的文件结构整体上分为三部分：文件头、GIF数据流、文件结尾。其中，GIF数据流分为全局配置和图像块。

优点：

  • 支持动画功能，允许某些像素透明；
  • 支持Bitmap、Grayscale和索引彩色模式；
  • GIF是压缩格式的文件，用于减少文件在网络上传递的时间，它能够在保持图像质量的前提下将图像尺寸压缩百分之二十到二十五。

缺点：GIF格式仅支持8bit的索引色，即在整个图片中，只能存在256种不同的颜色。即GIF的位深为1-8bit，单色透明，由一个最多256种颜色的调色板实现，图像大小最多为64K×64K像素。GIF主要是为一个数据流而设计的一种传输格式，而不是作为文件的存档格式，因此它是最复杂的一种图像文件格式；

使用场景：GIF格式最突出的特点就是支持动画，同时GIF也是一种无损的图像格式，也就是说修改图片之后，图片质量没有损失。再加上GIF支持透明，因此很适合在互联网上使用。但GIF只能处理256种颜色。因此在网页制作中，GIF格式常常用于Logo、小图标及其他色彩相对单一的图像。

2.8 WMF格式（矢量图）

​ WMF格式是一种16位Windows图元文件。图元文件的扩展名包括.wmf和.emf两种。它们是属于矢量类图形，是由简单的线条和封闭线条（图形）组成的矢量图，其主要特点是文件非常小，可以任意缩放而不影响图像质量。WMF格式文件是Microsoft Windows操作平台所支持的一种图形格式文件，目前，其它操作系统尚不支持这种格式，如Unix、Linux等。

优点：

  • 与bmp格式不同，wmf格式文件是设备无关的，即它的输出特性不依赖于具体的输出设备；
  • wmf格式文件所占的磁盘空间比其它任何格式的图形文件都要小得多；
  • 在建立图元文件时，不能实现即画即得，而是将GDI调用记录在图元文件中，之后，在GDI环境中重新执行，才可显示图象；
  • 显示图元文件的速度要比显示其它格式的图象文件慢，但是它形成图元文件的速度要远大于其它格式。

缺点：

  • 显示图元文件的速度要比显示其它格式的图象文件慢；
  • 比其它任何格式的图形文件都要小得多；
  • wmf格式文件是Microsoft Windows操作平台所支持的一种图形格式文件，目前，其它操作系统尚不支持这种格式，如Unix、Linux等。

使用场景：

图元文件与其它格式的图象文件差别很大。首先，由于图元文件是以图象绘制操作序列来存放数据的，因此，它不适合于图象处理领域；其次，由于图元文件的图象显示速度慢，因此也不适合于需要快速显示的场合。但是wmf格式文件所占的磁盘空间比其它任何格式的图形文件都要小得多。wmf格式文件适合以下场景：

  • 由采集数据绘制曲线的图象快速保存；

  • 进程间的图象剪切板数据交换。

2.9 EMF格式（矢量图）

​ EMF（Enhanced MetaFile）格式文件为增强型图元文件。它是在印刷工业中应用与Windows操作系统的文件格式。实际上EMF是原始WMF（Windows metafile）格式的32位版本。EMF格式的创建目的是用来解决WMF格式从复杂的图形程序中打印图形时出现的不足的。EMF是设备独立性的一种格式，也就是说EMF可以始终保持着图形的精度，而无论用打印机打印出何种分辨率（dot/inch）的硬拷贝。而在网路上，较小的EMF格式可以节省带宽。EMF是Windows操作系统使用的缓存文件。被打印物品的图形的维度维护的方式并不是打印机上每英寸的点数。

优点：

  • EMF图片的优点是放大不失真，且图片较小，一般的黑白统计图仅几十KB，最重要的是图片是可编辑的。电脑自带的软件只能用画图工具打开EMF图片预览，不能使用照片查看器预览；

  • 在网络中，EMF格式的较小的文件尺寸减少了网络堵塞。

缺点：EMF虽然可以保持图形的精度，但和BMP格式的图片一样不支持动画效果。

使用场景：在投稿时都会发现期刊对于提交的图片文件有要求，即图片大小不超过规定大小，图片清晰，图片可编辑。有些期刊更“过分”，整篇文章仅接受3张图片，这样的话势必需要将原始图片进行组合，但是组合的图片数量越多，最后输出的图片就极可能超过规定大小，所以EMF格式图片比较重要。

2.10 PSD格式（位图）

​ PSD–Photoshop Document（PSD），是著名的Adobe公司的图像处理软件Photoshop的专用格式。这种格式可以存储Photoshop中所有的图层，通道、参考线、注解和颜色模式等信息。在保存图像时，若图像中包含有层，则一般都用Photoshop（PSD）格式保存。PSD格式在保存时会将文件压缩，以减少占用磁盘空间，但PSD格式所包含图像数据信息较多（如图层、通道、剪辑路径、参考线等），因此比其他格式的图像文件还是要大得多。由于PSD文件保留所有原图像数据信息，因而修改起来较为方便，大多数排版软件不支持PSD格式的文件。

​ PSD是PS主要用来处理位图的图像格式，也可以保留图形之类的矢量内容在文件中。

特点：

  • PSD格式是PS的专用格文件式，也是唯一可以存取所有PS特有的文件信息以及所有色彩模式的格式；
  • 如果文件中含有图层或通道信息时，就必须以PSD格式存档，它可以将不同的图像进行分层储存，便于修改和制作各种特效。

2.11 CDR格式（矢量图）

​ CorelDraw 是一款平面排版矢量绘图的软件，是著名绘图软件CorelDRAW的专用图形文件格式。它可用作企业VI设计、海报设计、广告设计、包装盒设计、包装袋设计，宣传画册设计、书籍封面、书籍装帧设计、插画设计、名片设计、宣传单设计、报纸广告设计、年历设计、展板设计、海报招贴设计、POP广告、服装设计、排版、拼版、纸张、纸张尺寸、印刷流程等。并且增加了字体识别，英文单词拼写，语法检查的功能。软件内置插件PHOTO–PAINT更有强大的对于位图的调色，抠图，去水印，以及几百种画笔效果，和动画功能。是CDR的版本中功能比较强大且比较稳定的。

2.12 AI格式（矢量图）

​ AI格式文件是一种矢量图形文件,适用于Adobe公司的Illustrator软件的输出格式,与PSD格式文件相同,AI文件也是一种分层文件,用户可以对图形内所存在的层进行操作,所不同的是AI格式文件是基于矢量输出,可在任何尺寸大小下按最高分辨率输出,而PSD文件是基于位图输出。与AI格式类似基于矢量输出的格式还有EPS、WMF、CDR等。

​ 具体一点来来讲，Illustrator主要为国外平面设计师常用的软件，coreldraw为国内设计软件，它们各有优势。AI兼容性强，大部分文件格式可直接支持，对印刷支持也很好，缺点是没有coreldraw通俗.

2.13 Canvas格式（位图）

​ Canvas是 HTML5 新增的元素，可用于通过使用 JavaScript 中的脚本来绘制图形。例如，它可以用于绘制图形、制作照片、创建动画，甚至可以进行实时视频处理或渲染。canvas 只是一个画布，本身并不具有绘图的能力，绘图必须使用 JavaScript 等脚本语言。canvas 标签允许脚本语言动态渲染位图像。canvas 标签创建出了一个可绘制区域，JavaScript 代码可以通过一套完整的绘图功能类似于其他通用二维的 API 访问该区域，从而生成动态的图形。

格式对比：

​ Canvas和SVG是HTML5中主要的2D图形技术，前者提供画布标签和绘制API，后者是一整套独立的矢量图形语言，成为W3C标准已经有十多年(2003.1至今)，总的来说，Canvas技术较新，从很小众发展到广泛接受，注重栅格图像处理，SVG则历史悠久，很早就成为国际标准，复杂，发展缓慢（Adobe SVG Viewer近十年没有大的更新）

CanvasSVG
历史较新，由Apple私有的技术发展而来历史悠久，2003年称为W3C标准
功能功能简单，2D绘图API功能丰富，各种图形、滤镜、动画等
特点像素，只能脚本驱动矢量，XML，CSS，元素操作
支持主流浏览器，IE9+主流浏览器，IE9+，其他SVG阅读器
操作对象基于像素（动态点阵图）基于图形元素
元素单个HTML元素多种图形元素（Rect，Path，Line…）
驱动只能脚本驱动支持脚本和CSS
事件交互用户交互到像素点（x,y）用户交互到元素（rect，path）
性能适合小面积，大数量应用场景适合大面积，小数量应用场景

2.14 DXF格式（矢量图）

​ DXF是AutoCAD（Drawing Interchange Format或者Drawing Exchange Format）绘图交换文件。DXF 是Autodesk（欧特克）公司开发的用于AutoCAD与其它软件之间进行CAD数据交换的CAD数据文件格式。DXF是一种开放的矢量数据格式，可以分为两类：ASCII格式和二进制格式；ASCII具有可读性好的特点，但占用的空间较大；二进制格式则占用的空间小、读取速度快。由于AutoCAD是最流行的CAD系统，DXF也被广泛使用，成为事实上的标准。绝大多数CAD系统都能读入或输出DXF文件。

2.15 SWF格式（矢量图）

​ SWF是一种基于矢量的Flash动画文件格式，一般用FLASH软件创作并生成SWF文件格式，也可以通过相应软件将PDF等类型转换为SWF格式。SWF格式文件广泛用于创建吸引人的应用程序，它们包含丰富的视频、声音、图形和动画。可以在Flash中创建原始内容或者从其它Adobe应用程序（如Photoshop或Illustrator）导入它们，快速设计简单的动画，以及使用Adobe AcitonScript 3.0开发高级的交互式项目。设计人员和开发人员可使用它来创建演示文稿、应用程序和其它允许用户交互的内容。Flash可以包含简单的动画、视频内容、复杂演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容。通常，使用Flash创作的各个内容单元称为应用程序，即使它们可能只是很简单的动画。您也可以通过添加图片、声音、视频和特殊效果，构建包含丰富媒体的Flash应用程序。

​ 利用Macromedia公司的Flash我们可以制作出一种后缀名为SWF（Shockwave Format）的动画，这种格式的动画图像能够用比较小的体积来表现丰富的多媒体形式。在图像的传输方面，不必等到文件全部下载才能观看，而是可以边下载边看，因此特别适合网络传输，特别是在传输速率不佳的情况下，也能取得较好的效果。SWF动画如今已被大量应用于Web网页进行多媒体演示与交互性设计。此外，SWF动画是其于矢量技术制作的，因此不管将画面放大多少倍，画面不会因此而有任何损害。

2.16 RIF格式

​ RIF文件是由Corel Painter（以前称为MetaCreations Painter）（一种用于数字绘画的程序）创建的光栅图像。它包含的图像可能包括笔触，铅笔素描，图像软管图形以及各种其他绘制的元素。RIF文件可能也不太常见.RIFF文件扩展名。

2.17 UFO格式

​ ufo是另一著名做图软件ulead photoimapct的专用图形格式，文件名看起来很酷吧！致力于追上adobe的友立科技，同样也发展出跟psd类似的图档格式，能够完整纪录所有photoimapct所处理过的属性。不过在记录原理上则有些不同，ufo以物件来代替图层，这一点没什么，因为photoimapct与photoshop本身就有很多的不同。

3 绘图相关软件

应根据图片格式选择对应的编辑软件。相应的绘图相关软件如下。

3.1 Adobe Photoshop

​ 主要用于图片的裁切、校色、上色、测量、修补、抠图；打开和保存的格式为TIFF、psd、jpeg、 png等位图格式。

优点：

1、摄影师的高级功能；

2、能够进行专业的色彩分级；

3、高级层：Photoshop具有多种类型的图层:类型图层，图像图层，矢量形状图层，图层样式，智能对象，智能滤镜，图层蒙版，调整图层和背景。在他们的帮助下，您可以进行多种操作；

4、有用的插件，滤镜，纹理，叠加层，动作。不同的文本样式，画笔，操作和渐变，以使图像编辑过程更加自动化和轻松；

5、合并图片；

6、全面支持绘图板：可以在表面上移动画笔，还可以控制工作压力。这将使您作为雕塑家的工作更加高效和准确；

7、活跃的+1000000用户社区；

8、专业图形：图形时，使用此软件可以做的事情实际上没有任何限制；

9、许多设计工具。您可以使用不同的Photoshop菜单样式或设置自己的尺寸。您还可以保存样式并将其重新用于以后的项目。如果您是Web设计师，请考虑学习Artboards，它们针对RGB颜色模式和带有图形处理器的高级渲染模式进行了优化。该插件简化了开发过程，为您提供了无限数量的画布，您可以在其上为不同的设备和屏幕布置各种设计。画板看起来像是特殊在一些更有用的功能中，我想提到从Adobe Stock中选择不同模板的可能性。这些模板包括库存资源和插图，可用于创建自己的独特项目。

10、视频剪辑和动画层；

11、集成图像库；

12、很容易将文件从一个程序移动到另—个程序；

13、云存储；

14、OpenType sVG字体和表情符号支持。

缺点：

  • 复杂的学习曲线：Photoshop是一个很难掌握的程序。甚至有经验的用户有时也会遇到问题，因为P包含用于图像修饰，设计，动画，3-D图形甚至视频编辑的功能和工具。此外，它得到稳定的升级，即创新。因此，学习曲线比任何其他创意程序都要复杂。您应该花大量时间掌握所有工具，以了解它们在图片编辑期间的工作方式；

  • 不适合批量处理照片：尽管我们可能会说出Photoshop的许多优点，但对于每天处理数百张图像的人来说，它并不是最佳选择。该程序用于编辑单独的图片。打开许多照片然后分别编辑它们是很麻烦的。但是，某些批处理图片编辑选项仍然可用。如果转到“文件自动化”菜单，则可以找到“批量编辑”项。实际上，此模式的效果很差，您只能使用以前保存的操作；

  • 不完整的更新或未经测试的Beta版本：没有年度更新的事实是Adobe Photoshop的严重缺陷之一。现在，用户可以按特定的时间间隔定期获取更新。结果，错误发生的频率更高。尽管它们并不令人讨厌，并且可以在Adobe支持团队的帮助下迅速修复，但有时它们会在最糟糕的时间发生。例如，当您紧张地尝试按时完成任务时。

3.2 Adobe Illustrator

AI（Adobe Illustrator）：主要用于图片的拼排、写字、画线、标注、绘图；打开和保存的格式为AI、pdf、eps、 emf等矢量格式，作图结束后可导出tiff格式供稿。

  • 细节处理：AI更擅长细节处理差。光影效果，对比度，饱和度等等，这些图片（特别是拍的照片）的细节问题。CDR处理起来很麻烦，而且效果没有AI来得好；

  • 稳定性：CDR稳定性好。有时候你设计了一大堆没开自动保存又忘了手动保存。正在吃着火锅唱着歌，突然来个软件失去响应，整个人都会炸。

  • 色彩显示： CDR色彩显示好；

  • AI显示的颜色没有CDR饱和细腻，看起来比较干瘪，有点像多年前的苹果屏幕对比安卓屏幕。这就导致ai看起来像国产机；

  • 兼容性：Adobe全家桶，Adobe产品线比较丰富，图形图像到音视频，自家产品互相兼容。

3.3 Inkscape

Inkscape软件的特点：

  • 创建和编辑图形的专业工具：如果你点击Inkscape中的工具栏，你会发现工具可以帮助你处理几何形状、添加文本、渐变、填充、变换形状和线条。一定要看看诸如“绘制手绘线”、“创建和编辑渐变”、“创建图表连接器”、“创建螺旋”等更新工具；

  • 节点编辑：这个软件自带的工具允许移动节点和标记。多亏了它，用户可以转换对象的各个部分，或者以许多不同的方式更改它。当您单击此工具时，您可以使所选节点的一个手柄更长，并缩放另一个手柄，从而使其对称。您还可以使用使所选节点自动对称的选项；

  • 高级滤镜和效果：Inkscape提供了大约20种不同的预设类别的过滤器，任何人都可以使用。此外，Inkscape用户还可以自己创建过滤器。更重要的是，你可以通过从一个对象复制样式到另一个对象来重复使用一些动态路径效果；

  • 生成和编辑SVG文件：Inkscape在创造SVG格式的文件时表现最好。它使用户能够在XML编辑器的帮助下实时地查看和编辑文档。使用命令行工具导出和转换．Inkscape通过命令行模式为用户提供了许多编辑选项。您可以使用单个模板开始批处理、转换文档或创建文件；

  • 创意梯度：这个软件支持很多不同的渐变，并带有一个特殊的“创建和编辑渐变”工具，可以完美地创建从一种颜色到另一种颜色的平滑过渡；

  • 不支持CMYK：就像其他开源软件一样，Inkscape使用littlelecms库进行色彩管理。为了将矢量图像渲染成栅格图像，它使用Cairo库，该库目前不支持CMYK图像的分色。这就是为什么，这个软件目前不能用于分色；

  • 基本格式化功能：访问OpenType函数可能有点困难，因为您必须手动选择使用哪个工具。更重要的是，这个软件不允许创建段落或符号样式。

3.4 CorelDRAW

CorelDRAW软件的特点：

  • 界面友好：CDR界面简单易懂，而且都很实用；
  • 强大的插件：CDR的各种插件，你想得到想不到的功能都有，一切都为了提升制图效率；
  • 印刷行业的饭碗，绝大部分海报，招牌，并没有那么多花里胡哨的效果，CDR足以胜任，而且比AI效率高的多；
  • AI适用于慢工出细活，适用于设计时间相对比较充裕的行业；
  • CDR适用于业务量大，设计时间紧凑，且设计要求不是特别高的行业。

3.5 Origin

​ Origin是由OriginLab公司开发的一个科学绘图、数据分析软件，支持在Microsoft Windows下运行。Origin支持各种各样的2D/3D图形。Origin中的数据分析功能包括统计，信号处理，曲线拟合以及峰值分析。Origin中的曲线拟合是采用基于Levernberg-Marquardt算法（LMA）的非线性最小二乘法拟合。Origin强大的数据导入功能，支持多种格式的数据，包括ASCII、Excel、NI TDM、DIADem、NetCDF、SPC等等。图形输出格式多样，例如JPEG，GIF，EPS，TIFF等。内置的查询工具可通过ADO访问数据库数据。

3.6 R

​ R 语言是为数学研究工作者设计的一种数学编程语言，主要用于统计分析、绘图、数据挖掘。如果你是一个计算机程序的初学者并且急切地想了解计算机的通用编程，R 语言不是一个很理想的选择，可以选择 Python、C 或 Java。R 语言与 C 语言都是贝尔实验室的研究成果，但两者有不同的侧重领域，R 语言是一种解释型的面向数学理论研究工作者的语言，而 C 语言是为计算机软件工程师设计的。R 语言是解释运行的语言（与 C 语言的编译运行不同），它的执行速度比 C 语言慢得多，不利于优化。但它在语法层面提供了更加丰富的数据结构操作并且能够十分方便地输出文字和图形信息，所以它广泛应用于数学尤其是统计学领域。

R 语言官方网站：https://cran.r-project.org/

3.7 PPT/Excel/Visio

​ Microsoft Visio是Windows操作系统下运行的流程图和矢量绘图软件，它是Microsoft Office软件的一个部分。常用作绘制流程图、结构图。

​ PPT和Excel也是Microsoft Office软件的一个部分，可以进行简单的图片编辑，通过Excel表格中的数据可以绘制多种图标格式。

3.8 Graphpad Prism

Graphpad Prism是由Graphpad公司推出的一款非常实用的医学绘图软件，集生物统计、曲线拟合和科技绘图于一体可用于Windows和Mac电脑，在生物学以及社会和物理科学界得到广泛使用。偏医学，基础功能齐全。(主要图表类别：折线图、热图、柱状图、叠加柱状图、生存分析)

4 论文图片分辨率

4.1 像素

像素，英文pixel。其中，pix是picture(图片)的常用简写，el是element(元素)的前两个字母，一起组成了像素的单词。一个像素点，就是一个取样。我们平时接触显示器的时候，总会提到像素，而显示器的一个像素，就是一个方格。电脑显示器、手机显示器，都是由一个一个的方格像素点组成的。你拿一个像素低的显示器（比如Nokia 3310）就可以很明显的看到一个一个的小方格，你现在手机或电脑的萤幕也可以通过放大镜看到一个一个的小方格。没有放大镜，可以打开手机相机对准电脑萤幕用手指放大看。我们以为一个像素就是一个小正方形，其实，一个像素点，还可以是一个圆点，比如现在很流行的室外LED萤幕。大多数情况下，一个像素点用一个圆点或者一个方格显示。论定义的话，一个像素点并不表示一个圆点或者一个方格，而是一个采样。需要注意的是，一个像素点，同一时刻，只能显示一种颜色，这个颜色可以由三原色调配组成。人们常说的相机有800万像素，其实就是指相机拍的一张照片上有800万个像素点。同样大小的一张照片，像素越高，就显得越清晰和精细。

4.2 解析度

解析度，英文Image resolution。有一部分的人把解析度叫做“解像度”。解析度用于多个行业，这里只讨论图像相关的。我们经常会看到的电脑解析度有：800×600，1024×768，1440×900，1600×900，1920×1080等。这些物理解析度，指的是液晶屏横向和纵向有多少个像素点。比如1920×1080是指横向有1920个像素点，纵向有1080个像素点。

4.3 PPI

​ PPI（Pixels Per Inch）也叫像素密度单位，所表示的是每英寸所拥有的像素数量。因此PPI数值越高，即代表显示屏能够以越高的密度显示图像。当然，显示的密度越高，拟真度就越高。Pixels Per Inch是像素的密度单位，就像PPI值越高，画面的细节就会越丰富，所以数码相机拍出来的图片因品牌或生产时间不同可能有所不同，常见的有72PPI，180PPI和300PPI,默认出来就是这么多(A710拍出的是180PPI)。 DPI(Dots Per Inch)是指输出分辨，针对于输出设备而言的，一般的激光打印机的输出分辨率是300PPI-600PPI，印刷的照排机达到1200PPI-2400PPI，常见的冲印一般在150PPI到300PPI之间。

​ PPI是一种解析度的指标，常用来作为图像的解析度指标。通常情况下，每一个像素点都是正方形的，也就是说，在横向和纵向的PPI指标都一样。但是也有一些显示器是特殊的，其像素点是长方形，那么它的PPI在横向和纵像就不一样了。一台4:3的15寸显示器，解析度为1024×768，其横向和纵像的像素密度都是85PPI。有研究机构调查表明，人眼的最高解析度是300PPI。苹果公司在2010年推出的 Iphone 4就借力这个研究结果引出了Retina显示幕的概念，用来指超过300PPI的屏。实际上，根据显示亮度和显示介质的不同，人眼的最高解析度并不都是300PPI。

4.4 DPI

DPI，英文Dots Per Inch，每英寸点数。DPI是一种解析度的指标，常用在印表机、扫描器、滑鼠等物理设备解析度指标上。

我们常说的印表机是多少dpi，是指：在印表机最高解析度模式下，每英寸可以列印多少个墨点数。

实例：印表机（HP）Deskjet 2131的解析度是4800×1200 dpi。

解释：在一张纸的横向上，每英寸可以列印4800个墨点；纵向上，每英寸可以列印1200个墨点。换句话说就是，在横向上，两个墨点的距离是1÷4800英寸；在纵向上，两个墨点的距离是1÷1200英寸。有时候也用来表示字体的清晰度，比如字体大小为96DPI，其实就是96×96DPI，意思和上述一样。

4.5 PPI和DPI对比

ppi和dpi确实是两个概念，但是有些事情是约定成俗的，图片的ppi无法反映这张图片能在冲印店得到的冲印质量。在冲印店里只用dpi，因为我们拿去的图片必定是为了输出成照片，对于操作人员，他要知道的就是你的图片像素和你所需要印制的尺寸，这两个要素构成了dpi，所以尽管不规范，对于需要冲印的图片我们只有用dpi的大小来沟通。

DPI和PPI从定义上来看，一个指“点”，一个指“像素”。而实际上，一个“点”通常就是一个“像素”，所以人们分不清楚它们两个的区别。它们两个的区别，在于使用场合。比如，“点”可以指印表机的墨点，也可以指扫描器的采样点，也可以指一个像素点。所以，它们两个的区别，仅仅是使用场合的不同，比如表示印表机的解析度就用DPI，表示图像的解析度就用PPI。有些文献要求图片为300DPI，也就是等于要求图片为300PPI。

图片尺寸与分辨率、物理尺寸的计算关系如下：

图像尺寸（垂直或水平像素数目）(pixels) = 分辨率(dpi) × 实际物理尺寸 (inch)