这些现代物理人物是如何制作的?

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2022-02-26 11:32:11

我很想知道流行的入门物理/工程教科书中的数字是如何制作的。作为我的意思的例子,请参阅发布的数字和我的评论,所有这些都来自 Serway 和 Jewett 的物理书的各个版本(我认为)。

图1

看看金属中的所有这些颜色渐变,以及球体上的照明模仿。注意力规模和滑轮的相对现实的性质。

图2

请注意,我们在数学符号上有适当的类似 LaTeX 的字体。

图3
(来源:cbu.edu

哇。这么多复杂的形状,好的水图,以及自由注释绘图的能力。

图4

最后,我们看到了更复杂、更逼真的物体,比如船和山。但这不仅仅是图片,很明显,所使用的软件中有一个非常精确的坐标系,正如覆盖的运动学图纸所证明的那样。

我知道 Physics SE 上的其他帖子推荐绘图软件,如 PowerPoint、TiKZ、aymptote、mathematica 等。但我高度怀疑这些数字是在其中任何一个中产生的。我怀疑出版商有一些专门的软件来完成这项任务。那么那个软件是什么?有人知道吗?物理 SE 没有答案……

重要的是要认识到一个人必须能够将格式正确的数学(使用某种表现形式的 LaTeX)输入到图形中。我这样说是因为我打算在书中使用这样的数字,并且字体必须匹配。

2个回答

它们很可能是由人类在计算机上绘制的。手动,带有手动的一些定义。这个时代的人们怎么自己都不能画简单的线条图,这总是让我感到有点奇怪。所以要开始回答这个问题,我想问你用铅笔和纸画下下面的图像需要多长时间?

三角角

图 1:用尺子、纸和指南针整齐地画出这幅画需要多长时间?

我实际上是计时的,我花了大约 5 分钟才找到工具。整齐地绘制它花了我大约 3 分钟。现在为了比较,我计算了在 illustrator 中绘制这个需要多长时间,我花了几秒钟开始,大约 2 分钟就可以毫不着急地整​​齐地绘制它。现在,一旦我正确布局东西,在 Mathematica 中也需要大约 12 分钟*。

如果我的绘图应用程序有一个基于约束的求解器,我当然可以做得更好,而且我可以轻松地将时间缩短到一分钟。不幸的是,没有任何基于约束的应用程序可以像插画家的输出一样整洁,所以如果我不需要使用 200% 的额外时间来使输出整洁,我已经准备好在绘图上受到 50% 的打击。

原因是向计算机描述手头问题的最简单方法实际上是绘制图像。CAD 应用程序确实有技术可以在更复杂的情况下更快地完成此操作,但它们不擅长插图部分。即使在 CAD 应用程序中,从技术上讲,您也可以绘制拓扑正确的东西并输入值。这是迄今为止我们想到的最快的,如果你能想出更好的东西,那么我很确定我可以通过一些努力让你成为百万富翁,整个工程分支都会紧随其后。

现在,一旦您在计算机应用程序中掌握了基本形状,转向设计风格并不难。

在此处输入图像描述

图 2:应用样式,所花费的时间与决定样式的时间一样长。

最后,对图像和样式进行了一些自由重用。经验丰富的插画师绘制这些图像并不需要很长时间。决定绘制什么以及在哪里放置图像比实际绘制它需要更长的时间。所以最终它更多的是消除一个人类的拖延,直到我们拥有有效的人工智能。软件可能会稍微优化一些,但不值得为一本书付出努力,尤其是因为您需要在大多数方面击败当前的软件。

几点:

  • 您可以在 illustrator 中嵌入乳胶排版部件(这并不比将两个窗口并排放置更繁琐)。并非图像的所有部分都需要使用一种工具制作。
  • 并非所有图像都需要使用相同的工具制作

* 如果 Mathematica 的注释工具可以对齐网格,那就太好了。

我认为使用的工具是跨学科的努力,通常称为团队工作。

如果插图是为了插图而制作的,那么它可能是由插图画家使用为插图制作的程序制作的;Corel Draw、Ilustrator、Inkscape、Afinity Design。

你有工程师、老师或其他任何人制作基本图和插画家制作插图。

它是由插画师在插画程序上制作的小菜一碟,因此不需要 LaTex 或 Mathematica 等(1)

看看这个帖子。如何使形状看起来像玻璃制成的?

(1) 我是一名平面设计师,我学习了几年的机械工程。我理解公式准确性的重要性。但是在这些图表中,公式只是所有插图教学法中的一个元素。

你还记得在实验室而不是黑板上是如何理解一个概念的吗?插图需要结合两个世界。


我是根据您评论的某些部分添加此内容的。(这可能是一个很长的评论)

Illustrator/Inkscape 是否能够绘制函数?为了使图像像我的第四个...

在第四张图片上,我没有看到图表,因为我们没有公式或数据。我们有一个模拟图形的示例,一个抛物线轨迹,可能带有模拟一段寓言的特定曲线。如果我们将其与真实轨迹进行比较,则该曲线可能会出现轻微的错位……但这并不重要。

当然你会看到一个图表,可能海军陆战队会看到 M 级战列巡游,历史学家会看到太平洋战役的事件,学生会看到一个荒岛,里面有穿着比基尼的女孩……(可能不会)。

我的意思是,说明的目的是对情况进行抽象,而不是物理上的准确性。

在此示例中,外观远比总体数学精确性和包容性逻辑重要得多,因此请使用正确的工具。


另一件要考虑的事情。

这些图像很可能会在某个时候被此图形设计师工具之一处理。Ilustrator、Corel 或 Indesign。因此,一个不错的选择是以原生格式准备它们。没有在 CAD 程序中准备它们,然后需要导出,重新处理......有时重新制作。


附录:以下是这四个程序的链接:

Inkscape 是免费的,而且足够好。有时它有点笨拙但有效。它更常用于做简单事情的网页设计师,比如图标。

还有一些其他的程序。我把它们写在这里以供参考。Amadine 和 Gravit 设计师。