Graphes de style xkcd dans MATLAB
Des personnes si talentueuses ont découvert comment créer des graphes de style xkcddans Mathematica , dans LaTeX , en Python et - en R déjà.
Comment utiliser MATLAB pour produire un graphique ressemblant à celui ci-dessus?
Ce que j'ai essayé
J'ai créé des lignes ondulées, mais je ne pouvais pas obtenir d'axes ondulés. La seule solution à laquelle j'ai pensé était de les écraser avec des lignes ondulées, mais je veux pouvoir modifier les axes réels. Je ne pouvais pas non plus faire fonctionner la police Humour, le bit de code utilisé était:
annotation('textbox',[left+left/8 top+0.65*top 0.05525 0.065],...
'String',{'EMBARRASSMENT'},...
'FontSize',24,...
'FontName','Humor',...
'FitBoxToText','off',...
'LineStyle','none');
Pour la ligne ondulée, j'ai expérimenté l'ajout d'un petit bruit aléatoire et d'un lissage:
smooth(0.05*randn(size(x)),10)
Mais je ne pouvais pas faire en sorte que le fond blanc apparaisse autour d'eux quand ils se croisent ...
Je vois deux façons de résoudre ce problème: La première consiste à ajouter un peu de gigue aux coordonnées x/y des entités du tracé. Cela présente l'avantage que vous pouvez facilement modifier un tracé, mais vous devez dessiner les axes vous-même si vous souhaitez les avoir xkcdyfied (voir solution de @Rody Oldenhuis ). La deuxième méthode consiste à créer un tracé non instable et à utiliser imtransform pour appliquer une distorsion aléatoire à l'image. Cela présente l'avantage de pouvoir être utilisé avec n'importe quel tracé, mais vous obtiendrez une image et non un tracé modifiable.
Je vais d'abord montrer le numéro 2 et ma tentative au numéro 1 ci-dessous (si vous préférez le numéro 1, regardez la solution de Rody !).
Cette solution repose sur deux fonctions clés: EXPORT_FIG à partir de l'échange de fichiers pour obtenir une capture d'écran anti-aliasée, et IMTRANSFORM pour obtenir un transformation.
%# define plot data
x = 1:0.1:10;
y1 = sin(x).*exp(-x/3) + 3;
y2 = 3*exp(-(x-7).^2/2) + 1;
%# plot
fh = figure('color','w');
hold on
plot(x,y1,'b','lineWidth',3);
plot(x,y2,'w','lineWidth',7);
plot(x,y2,'r','lineWidth',3);
xlim([0.95 10])
ylim([0 5])
set(gca,'fontName','Comic Sans MS','fontSize',18,'lineWidth',3,'box','off')
%# add an annotation
annotation(fh,'textarrow',[0.4 0.55],[0.8 0.65],...
'string',sprintf('text%shere',char(10)),'headStyle','none','lineWidth',1.5,...
'fontName','Comic Sans MS','fontSize',14,'verticalAlignment','middle','horizontalAlignment','left')
%# capture with export_fig
im = export_fig('-nocrop',fh);
%# add a bit of border to avoid black edges
im = padarray(im,[15 15 0],255);
%# make distortion grid
sfc = size(im);
[yy,xx]=ndgrid(1:7:sfc(1),1:7:sfc(2));
pts = [xx(:),yy(:)];
tf = cp2tform(pts+randn(size(pts)),pts,'lwm',12);
w = warning;
warning off images:inv_lwm:cannotEvaluateTransfAtSomeOutputLocations
imt = imtransform(im,tf);
warning(w)
%# remove padding
imt = imt(16:end-15,16:end-15,:);
figure('color','w')
imshow(imt)
Voici ma première tentative de jitter
%# define plot data
x = 1:0.1:10;
y1 = sin(x).*exp(-x/3) + 3;
y2 = 3*exp(-(x-7).^2/2) + 1;
%# jitter
x = x+randn(size(x))*0.01;
y1 = y1+randn(size(x))*0.01;
y2 = y2+randn(size(x))*0.01;
%# plot
figure('color','w')
hold on
plot(x,y1,'b','lineWidth',3);
plot(x,y2,'w','lineWidth',7);
plot(x,y2,'r','lineWidth',3);
xlim([0.95 10])
ylim([0 5])
set(gca,'fontName','Comic Sans MS','fontSize',18,'lineWidth',3,'box','off')
Plutôt que de ré-implémenter toutes les diverses fonctions de traçage, je souhaitais créer un outil générique capable de convertir tout tracé existant en tracé de style xkcd.
Cette approche signifie que vous pouvez créer des tracés et les styler à l'aide de fonctions standard MATLAB , puis lorsque vous avez terminé, vous pouvez re-rendre le tracé dans un xkcd. style tout en préservant le style général de l’intrigue.
Exemples
Tracer 
Barre et graphique
Box & Plot 
Comment ça marche
La fonction fonctionne en itérant sur les enfants d'un axe. Si les enfants sont de type line ou patch, cela les déforme légèrement. Si l'enfant est de type hggroup, il effectue une itération sur les sous-enfants de hggroup. J'ai l'intention de prendre en charge d'autres types de tracé, tels que image, mais on ne sait pas quel est le meilleur moyen de déformer l'image pour avoir un style xkcd.
Enfin, pour que les distorsions paraissent uniformes (les lignes courtes ne soient pas plus distordues que les lignes longues), je mesure la longueur de la ligne en pixels, puis l’échantillon est proportionnel à sa longueur. J'ajoute ensuite du bruit à chaque Nème échantillon, ce qui produit des lignes qui ont plus ou moins le même niveau de distorsion.
Le code
Plutôt que de coller plusieurs centaines de lignes de code, je vais simplement créer un lien vers un Résumé de la source . De plus, le code source et le code pour générer les exemples ci-dessus sont librement disponibles GitHub .
Comme vous pouvez le constater dans les exemples, cela ne déforme pas encore les axes eux-mêmes, bien que je prévoie de le mettre en œuvre dès que je trouverai la meilleure façon de le faire.
La première étape ... trouvez une police système que vous aimez (utilisez la fonction listfonts pour voir ce qui est disponible) ou installez-en une qui correspond au style d'écriture manuscrite de xkcd =. J'ai trouvé une police "Humour Sans" TrueType de l'utilisateur ch00f mentionné dans cet article de blog , et je l'utiliserai pour mes exemples suivants.
À mon avis, vous aurez généralement besoin de trois objets graphiques modifiés différents pour créer ce type de graphique: un objet axes , un objet linéaire et un objet texte . Vous voudrez peut-être aussi un objet d'annotation pour faciliter les choses, mais je le préviens pour l'instant car il pourrait être plus difficile à implémenter que les trois objets ci-dessus.
J'ai créé des fonctions d'encapsulation qui ont créé les trois objets, en surchargeant certains paramètres de propriété pour les rendre plus similaires à xkcd. Une limitation est que les nouveaux graphiques qu’ils produisent ne seront pas mis à jour dans certains cas (comme les cadres de délimitation sur des objets texte lors du redimensionnement des axes), mais cela pourrait être pris en compte avec une implémentation plus complète orientée objet qui implique d’hériter de la - handle class , en utilisant événements et auditeurs , etc. Pour l'instant, voici mes implémentations les plus simples:
xkcd_axes.m:
function hAxes = xkcd_axes(xkcdOptions, varargin)
hAxes = axes(varargin{:}, 'NextPlot', 'add', 'Visible', 'off', ...
'XLimMode', 'manual', 'YLimMode', 'manual');
axesUnits = get(hAxes, 'Units');
set(hAxes, 'Units', 'pixels');
axesPos = get(hAxes, 'Position');
set(hAxes, 'Units', axesUnits);
xPoints = round(axesPos(3)/10);
yPoints = round(axesPos(4)/10);
limits = [xlim(hAxes) ylim(hAxes)];
ranges = [abs(limits(2) - limits(1)) abs(limits(4) - limits(3))];
backColor = get(get(hAxes, 'Parent'), 'Color');
xColor = get(hAxes, 'XColor');
yColor = get(hAxes, 'YColor');
line('Parent', hAxes, 'Color', xColor, 'LineWidth', 3, ...
'Clipping', 'off', ...
'XData', linspace(limits(1), limits(2), xPoints), ...
'YData', limits(3) + Rand(1, xPoints).*0.005.*ranges(2));
line('Parent', hAxes, 'Color', yColor, 'LineWidth', 3, ...
'Clipping', 'off', ...
'YData', linspace(limits(3), limits(4), yPoints), ...
'XData', limits(1) + Rand(1, yPoints).*0.005.*ranges(1));
xTicks = get(hAxes, 'XTick');
if ~isempty(xTicks)
yOffset = limits(3) - 0.05.*ranges(2);
tickIndex = true(size(xTicks));
if ismember('left', xkcdOptions)
tickIndex(1) = false;
xkcd_arrow('left', [limits(1) + 0.02.*ranges(1) xTicks(1)], ...
yOffset, xColor);
end
if ismember('right', xkcdOptions)
tickIndex(end) = false;
xkcd_arrow('right', [xTicks(end) limits(2) - 0.02.*ranges(1)], ...
yOffset, xColor);
end
plot([1; 1]*xTicks(tickIndex), ...
0.5.*[-yOffset; yOffset]*ones(1, sum(tickIndex)), ...
'Parent', hAxes, 'Color', xColor, 'LineWidth', 3, ...
'Clipping', 'off');
xLabels = cellstr(get(hAxes, 'XTickLabel'));
for iLabel = 1:numel(xLabels)
xkcd_text(xTicks(iLabel), yOffset, xLabels{iLabel}, ...
'HorizontalAlignment', 'center', ...
'VerticalAlignment', 'middle', ...
'BackgroundColor', backColor);
end
end
yTicks = get(hAxes, 'YTick');
if ~isempty(yTicks)
xOffset = limits(1) - 0.05.*ranges(1);
tickIndex = true(size(yTicks));
if ismember('down', xkcdOptions)
tickIndex(1) = false;
xkcd_arrow('down', xOffset, ...
[limits(3) + 0.02.*ranges(2) yTicks(1)], yColor);
end
if ismember('up', xkcdOptions)
tickIndex(end) = false;
xkcd_arrow('up', xOffset, ...
[yTicks(end) limits(4) - 0.02.*ranges(2)], yColor);
end
plot(0.5.*[-xOffset; xOffset]*ones(1, sum(tickIndex)), ...
[1; 1]*yTicks(tickIndex), ...
'Parent', hAxes, 'Color', yColor, 'LineWidth', 3, ...
'Clipping', 'off');
yLabels = cellstr(get(hAxes, 'YTickLabel'));
for iLabel = 1:numel(yLabels)
xkcd_text(xOffset, yTicks(iLabel), yLabels{iLabel}, ...
'HorizontalAlignment', 'right', ...
'VerticalAlignment', 'middle', ...
'BackgroundColor', backColor);
end
end
function xkcd_arrow(arrowType, xArrow, yArrow, arrowColor)
if ismember(arrowType, {'left', 'right'})
xLine = linspace(xArrow(1), xArrow(2), 10);
yLine = yArrow + Rand(1, 10).*0.003.*ranges(2);
arrowScale = 0.05.*ranges(1);
if strcmp(arrowType, 'left')
xArrow = xLine(1) + arrowScale.*[0 0.5 1 1 1 0.5];
yArrow = yLine(1) + arrowScale.*[0 0.125 0.25 0 -0.25 -0.125];
else
xArrow = xLine(end) - arrowScale.*[0 0.5 1 1 1 0.5];
yArrow = yLine(end) + arrowScale.*[0 -0.125 -0.25 0 0.25 0.125];
end
else
xLine = xArrow + Rand(1, 10).*0.003.*ranges(1);
yLine = linspace(yArrow(1), yArrow(2), 10);
arrowScale = 0.05.*ranges(2);
if strcmp(arrowType, 'down')
xArrow = xLine(1) + arrowScale.*[0 0.125 0.25 0 -0.25 -0.125];
yArrow = yLine(1) + arrowScale.*[0 0.5 1 1 1 0.5];
else
xArrow = xLine(end) + arrowScale.*[0 -0.125 -0.25 0 0.25 0.125];
yArrow = yLine(end) - arrowScale.*[0 0.5 1 1 1 0.5];
end
end
line('Parent', hAxes, 'Color', arrowColor, 'LineWidth', 3, ...
'Clipping', 'off', 'XData', xLine, 'YData', yLine);
patch('Parent', hAxes, 'FaceColor', arrowColor, ...
'EdgeColor', arrowColor, 'LineWidth', 2, 'Clipping', 'off', ...
'XData', xArrow + [0 Rand(1, 5).*0.002.*ranges(1)], ...
'YData', yArrow + [0 Rand(1, 5).*0.002.*ranges(2)]);
end
end
xkcd_text.m:
function hText = xkcd_text(varargin)
hText = text(varargin{:});
set(hText, 'FontName', 'Humor Sans', 'FontSize', 13, ...
'FontWeight', 'normal');
backColor = get(hText, 'BackgroundColor');
edgeColor = get(hText, 'EdgeColor');
if ~strcmp(backColor, 'none') || ~strcmp(edgeColor, 'none')
hParent = get(hText, 'Parent');
extent = get(hText, 'Extent');
nLines = size(get(hText, 'String'), 1);
extent = extent + [-0.5 -0.5 1 1].*0.25.*extent(4)./nLines;
yPoints = 5*nLines;
xPoints = round(yPoints*extent(3)/extent(4));
noiseScale = 0.05*extent(4)/nLines;
set(hText, 'BackgroundColor', 'none', 'EdgeColor', 'none');
xBox = [linspace(extent(1), extent(1) + extent(3), xPoints) ...
extent(1) + extent(3) + noiseScale.*Rand(1, yPoints) ...
linspace(extent(1) + extent(3), extent(1), xPoints) ...
extent(1) + noiseScale.*Rand(1, yPoints)];
yBox = [extent(2) + noiseScale.*Rand(1, xPoints) ...
linspace(extent(2), extent(2) + extent(4), yPoints) ...
extent(2) + extent(4) + noiseScale.*Rand(1, xPoints) ...
linspace(extent(2) + extent(4), extent(2), yPoints)];
patch('Parent', hParent, 'FaceColor', backColor, ...
'EdgeColor', edgeColor, 'LineWidth', 2, 'Clipping', 'off', ...
'XData', xBox, 'YData', yBox);
hKids = get(hParent, 'Children');
set(hParent, 'Children', [hText; hKids(hKids ~= hText)]);
end
end
xkcd_line.m:
function hLine = xkcd_line(xData, yData, varargin)
yData = yData + 0.01.*max(range(xData), range(yData)).*Rand(size(yData));
line(xData, yData, varargin{:}, 'Color', 'w', 'LineWidth', 8);
hLine = line(xData, yData, varargin{:}, 'LineWidth', 3);
end
Et voici un exemple de script qui les utilise pour recréer la bande dessinée ci-dessus. J'ai recréé les lignes en utilisant ginput pour marquer des points dans le tracé avec la souris, en les capturant, puis en les traçant comme je le voulais:
xS = [0.0359 0.0709 0.1004 0.1225 0.1501 0.1759 0.2219 0.2477 0.2974 0.3269 0.3582 0.3895 0.4061 0.4337 0.4558 0.4797 0.5074 0.5276 0.5589 0.5810 0.6013 0.6179 0.6271 0.6344 0.6381 0.6418 0.6529 0.6713 0.6842 0.6934 0.7026 0.7118 0.7265 0.7376 0.7560 0.7726 0.7836 0.7965 0.8149 0.8370 0.8573 0.8867 0.9033 0.9346 0.9659 0.9843 0.9936];
yS = [0.2493 0.2520 0.2548 0.2548 0.2602 0.2629 0.2629 0.2657 0.2793 0.2657 0.2575 0.2575 0.2602 0.2629 0.2657 0.2766 0.2793 0.2875 0.3202 0.3856 0.4619 0.5490 0.6771 0.7670 0.7970 0.8270 0.8433 0.8433 0.8243 0.7180 0.6199 0.5272 0.4510 0.4128 0.3392 0.2711 0.2275 0.1757 0.1485 0.1131 0.1022 0.0858 0.0858 0.1022 0.1267 0.1567 0.1594];
xF = [0.0304 0.0488 0.0727 0.0967 0.1335 0.1630 0.2090 0.2348 0.2698 0.3011 0.3269 0.3545 0.3803 0.4153 0.4466 0.4724 0.4945 0.5110 0.5350 0.5516 0.5608 0.5700 0.5755 0.5810 0.5884 0.6013 0.6179 0.6363 0.6492 0.6584 0.6676 0.6731 0.6842 0.6860 0.6934 0.7007 0.7136 0.7265 0.7394 0.7560 0.7726 0.7818 0.8057 0.8444 0.8794 0.9107 0.9475 0.9751 0.9917];
yF = [0.0804 0.0940 0.0967 0.1049 0.1185 0.1458 0.1512 0.1540 0.1649 0.1812 0.1812 0.1703 0.1621 0.1594 0.1703 0.1975 0.2411 0.3065 0.3801 0.4782 0.5708 0.6526 0.7452 0.8106 0.8324 0.8488 0.8433 0.8270 0.7888 0.7343 0.6826 0.5981 0.5300 0.4782 0.3910 0.3420 0.2847 0.2248 0.1621 0.0995 0.0668 0.0395 0.0232 0.0177 0.0204 0.0232 0.0259 0.0204 0.0232];
xE = [0.0267 0.0488 0.0856 0.1409 0.1759 0.2164 0.2514 0.3011 0.3269 0.3637 0.3969 0.4245 0.4503 0.4890 0.5313 0.5608 0.5939 0.6344 0.6694 0.6934 0.7192 0.7394 0.7523 0.7689 0.7891 0.8131 0.8481 0.8757 0.9070 0.9346 0.9604 0.9807 0.9936];
yE = [0.0232 0.0232 0.0232 0.0259 0.0259 0.0259 0.0313 0.0259 0.0259 0.0259 0.0368 0.0395 0.0477 0.0586 0.0777 0.0886 0.1213 0.1730 0.2466 0.2902 0.3638 0.5082 0.6499 0.7916 0.8924 0.9414 0.9550 0.9387 0.9060 0.8760 0.8542 0.8379 0.8188];
hFigure = figure('Position', [300 300 700 450], 'Color', 'w');
hAxes = xkcd_axes({'left', 'right'}, 'XTick', [0.45 0.60 0.7 0.8], ...
'XTickLabel', {'YARD', 'STEPS', 'DOOR', 'INSIDE'}, ...
'YTick', []);
hSpeed = xkcd_line(xS, yS, 'Parent', hAxes, 'Color', [0.5 0.5 0.5]);
hFear = xkcd_line(xF, yF, 'Parent', hAxes, 'Color', [0 0.5 1]);
hEmb = xkcd_line(xE, yE, 'Parent', hAxes, 'Color', 'r');
hText = xkcd_text(0.27, 0.9, ...
{'WALKING BACK TO MY'; 'FRONT DOOR AT NIGHT:'}, ...
'Parent', hAxes, 'EdgeColor', 'k', ...
'HorizontalAlignment', 'center');
hSpeedNote = xkcd_text(0.36, 0.35, {'FORWARD'; 'SPEED'}, ...
'Parent', hAxes, 'Color', 'k', ...
'HorizontalAlignment', 'center');
hSpeedLine = xkcd_line([0.4116 0.4282 0.4355 0.4411], ...
[0.3392 0.3256 0.3038 0.2820], ...
'Parent', hAxes, 'Color', 'k');
hFearNote = xkcd_text(0.15, 0.45, {'FEAR'; 'THAT THERE''S'; ...
'SOMETHING'; 'BEIND ME'}, ...
'Parent', hAxes, 'Color', 'k', ...
'HorizontalAlignment', 'center');
hFearLine = xkcd_line([0.1906 0.1998 0.2127 0.2127 0.2201 0.2256], ...
[0.3501 0.3093 0.2629 0.2221 0.1975 0.1676], ...
'Parent', hAxes, 'Color', 'k');
hEmbNote = xkcd_text(0.88, 0.45, {'EMBARRASSMENT'}, ...
'Parent', hAxes, 'Color', 'k', ...
'HorizontalAlignment', 'center');
hEmbLine = xkcd_line([0.8168 0.8094 0.7983 0.7781 0.7578], ...
[0.4864 0.5436 0.5872 0.6063 0.6226], ...
'Parent', hAxes, 'Color', 'k');
Et (trompettes) voici l'intrigue résultante !:
OK, voici ma tentative moins crue, mais pas encore tout à fait:
%# init
%# ------------------------
noise = @(x,A) A*randn(size(x));
ns = @(x,A) A*ones(size(x));
h = figure(2); clf, hold on
pos = get(h, 'position');
set(h, 'position', [pos(1:2) 800 450]);
blackline = {
'k', ...
'linewidth', 2};
axisline = {
'k', ...
'linewidth', 3};
textprops = {
'fontName','Comic Sans MS',...
'fontSize', 14,...
'lineWidth',3};
%# Plot data
%# ------------------------
x = 1:0.1:10;
y0 = sin(x).*exp(-x/30) + 3;
y1 = sin(x).*exp(-x/3) + 3;
y2 = 3*exp(-(x-7).^6/.05) + 1;
y0 = y0 + noise(x, 0.01);
y1 = y1 + noise(x, 0.01);
y2 = y2 + noise(x, 0.01);
%# plot
plot(x,y0, 'color', [0.7 0.7 0.7], 'lineWidth',3);
plot(x,y1, 'w','lineWidth',7);
plot(x,y1, 'b','lineWidth',3);
plot(x,y2, 'w','lineWidth',7);
plot(x,y2, 'r','lineWidth',3);
%# text
%# ------------------------
ll(1) = text(1.3, 4.2,...
{'Walking back to my'
'front door at night:'});
ll(2) = text(5, 0.7, 'yard');
ll(3) = text(6.2, 0.7, 'steps');
ll(4) = text(7, 0.7, 'door');
ll(5) = text(8, 0.7, 'inside');
set(ll, textprops{:});
%# arrows & lines
%# ------------------------
%# box around "walking back..."
xx = 1.2:0.1:3.74;
yy = ns(xx, 4.6) + noise(xx, 0.007);
plot(xx, yy, blackline{:})
xx = 1.2:0.1:3.74;
yy = ns(xx, 3.8) + noise(xx, 0.007);
plot(xx, yy, blackline{:})
yy = 3.8:0.1:4.6;
xx = ns(yy, 1.2) + noise(yy, 0.007);
plot(xx, yy, blackline{:})
xx = ns(yy, 3.74) + noise(yy, 0.007);
plot(xx, yy, blackline{:})
%# left arrow
x_arr = 1.2:0.1:4.8;
y_arr = 0.65 * ones(size(x_arr)) + noise(x_arr, 0.005);
plot(x_arr, y_arr, blackline{:})
x_head = [1.1 1.6 1.62];
y_head = [0.65 0.72 0.57];
patch(x_head, y_head, 'k')
%# right arrow
x_arr = 8.7:0.1:9.8;
y_arr = 0.65 * ones(size(x_arr)) + noise(x_arr, 0.005);
plot(x_arr, y_arr, blackline{:})
x_head = [9.8 9.3 9.3];
y_head = [0.65 0.72 0.57];
patch(x_head, y_head, 'k')
%# left line on axis
y_line = 0.8:0.1:1.1;
x_line = ns(y_line, 6.5) + noise(y_line, 0.005);
plot(x_line, y_line, blackline{:})
%# right line on axis
y_line = 0.8:0.1:1.1;
x_line = ns(y_line, 7.2) + noise(y_line, 0.005);
plot(x_line, y_line, blackline{:})
%# axes
x_xax = x;
y_xax = 0.95 + noise(x_xax, 0.01);
y_yax = 0.95:0.1:5;
x_yax = x(1) + noise(y_yax, 0.01);
plot(x_xax, y_xax, axisline{:})
plot(x_yax, y_yax, axisline{:})
% finalize
%# ------------------------
xlim([0.95 10])
ylim([0 5])
axis off
Résultat:
Choses à faire:
- Trouver de meilleures fonctions (mieux les définir au cas par cas)
- Ajoutez des "annotations" et des lignes ondulées aux courbes décrites
- Trouvez une meilleure police que Comic Sans!
- Tout généraliser dans une fonction
plot2xkcdafin que nous puissions convertir tout type plot/figure au style xkcd.