科学论文插图大小（位图DPI，矢量图）

好乐方刚

时不时能看到10页左右的文章pdf文件动辄几十兆大小，下载慢分享慢还占用存储空间。
论文大小主要取决于插图的大小，这是一个需要权衡多个因素的问题。科学论文插图需要完整地传达信息因此插图至少要清晰，不能模糊，其次图片最好不要太大，否则pdf文件如果很大的话下载分享存储和浏览都会很不方便。
那么这里问题来了：位图像素多大合适？应该用矢量图（pdf,eps,svg）还是位图（jpg,bmp,png）？
多大合适

回答这个问题之前有几个需要了解的数字：
文章单页大小（A4）是8.3*11.7英寸，一般打印机的分辨率是 300 DPI （dots per inch），也就是每英寸300个点，人眼分辨率极限是 326 ppi （point per inch）。像素密度超过 326 ppi 的屏幕被称为“视网膜屏”（Retina screen）。
因此，文章中出现的图，选择 300 dpi 左右的分辨率就完全足够了， 再高的分辨率对打印机和人眼来说都没什么意义。
假设我们投稿的文章是双列排版，



页面宽度8.3英寸，除去页边距，单列宽度约为3英寸， 图的大小最好为 3.5×2.5 英寸或者 3×3 英寸， 分别对应 1050×750或者900×900的像素宽高。而更大的全宽图大小可达6×4，对应的像素宽高是1800×1200。我们在科学绘图软件中所输出的位图（jpg,bmp,png）应该大致参照这个大小设置像素大小，或者直接设置dpi为300。
举个例子：在matplotlib中，figsize设置长宽（英寸），dpi设置分辨率，这两个参数共同决定图的像素宽高。


得到一张清晰度完全满足要求的jpg：


局部放大：



而且可以看出这张图并不大，可以说非常小，只有53kb。不过这张图本身同色点很多，容易被压缩，因此png，jpg这种自带压缩的图片格式就能实现很大的压缩比得到非常小的文件。
还是这张图，把各个主流文件格式全部导出一遍，可以看到压缩和不压缩区别非常大。


但是像tif这种约等于不压缩的文件格式就非常巨大了。
同时可以看到，这里面有个最小的是pdf，只有6kb，因为它是矢量图，而这张图里的内容非常简单，所以对这张图来说矢量图其实是最优选择。
矢量图还是位图

矢量图文件仅存储图元（比如说点线字符等），所以当图片比较简单的时候，矢量图可以远小于位图，而且矢量图还支持无限放大，不存在清晰度不够的情况。不过也不绝对，当面元点元很多的情况下，PDF也会变得非常大，甚至比位图还大，比如：



这张图上有20000根11个节点的线，此时：



除了tif所有格式的图片都变大了，因为图中元素变多，位图压缩空间变小，矢量图中图元变多，但是tif稳如老狗无所畏惧，反正不压缩，再复杂也就这么大。
此时矢量图pdf的大小就比位图还要大了，在这种图中元素非常复杂的情况下，最好还是导出位图，可以保证清晰的同时最大程度上减小文件大小。
这里可以看出，平均一张图，几kb到几百kb不等，就算一篇文章20页15张大图，也不应当超过6MB。这样存储的好处是：在写毕业论文需要把所有图所有结果放在同一个pdf里的时候，latex编译非常丝滑（我毕设150页40MB）。
论文中的插图可说是论文中除了公式之外最重要的部分，反正我的习惯是，拿到文章看完标题先找图，好的插图可以有效传达科学内容帮助读者找到重点。
所以为了提供舒适的阅读体验，既要杜绝马赛克画质的插图，也要避免一个pdf文件下载十几分钟，打开两三分钟，翻页卡死。

我是五毛

LZ敢整点更有创意的不？兄弟们等着围观捏~