Matplotlib 中文用户指南 4.8 XeLaTeX/LuaLaTeX 设置

ApacheCN_飞龙

发布于 2022-12-01 15:44:16

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文章被收录于专栏：信数据得永生

XeLaTeX/LuaLaTeX 设置

原文：Typesetting With XeLaTeX/LuaLaTeX 译者：飞龙协议：CC BY-NC-SA 4.0

使用 pgf 后端，matplotlib 可以将图形导出为可以使用 pdflatex，xelatex 或 lualatex 处理的 pgf 绘图命令。 XeLaTeX 和 LuaLaTeX 具有完整的 unicode 支持，可以使用安装在操作系统中的任何字体，利用 OpenType，AAT 和 Graphite 的高级排版功能。由plt.savefig('figure.pgf')创建的 Pgf 图片可以作为原始命令嵌入到 LaTeX 文档中。图形也可以通过切换到该后端，直接编译并使用plt.savefig('figure.pdf')保存到 PDF。

matplotlib.use('pgf')

或者为处理 PDF 输出而注册它：

from matplotlib.backends.backend_pgf import FigureCanvasPgf
matplotlib.backend_bases.register_backend('pdf', FigureCanvasPgf)

第二种方法允许你继续使用常规的交互式后端，并从图形用户界面保存 xelatex，lualatex 或 pdflatex 编译的 PDF 文件。

Matplotlib 的 pgf 支持需要最新的 LaTeX 安装，包括 TikZ/PGF 软件包（如 TeXLive），最好安装 XeLaTeX 或 LuaLaTeX。如果你的系统上存在 pdftocairo 或 ghostscript，也可以选择将图形保存为 PNG 图像。所有应用程序的可执行文件必须位于PATH中。

控制 pgf 后端行为的 Rc 参数：

参数	文档
pgf.preamble	包含在 LaTeX 序言中的行
pgf.rcfonts	使用 fontspec 软件包从 rc 参数设置字体
pgf.texsystem	xelatex（默认），lualatex或者pdflatex

注意 TeX 定义了一系列特殊字符，例如： # $ % & ~ _ ^ \ { } 通常，这些字符必须正确转义。一些字符（_，^，%）会自动在数学环境之外转义。

字体规定

用于获取文本元素大小，或将图形编译为 PDF 的字体通常在 matplotlib rc 参数中定义。你还可以通过清除font.serif，font.sans-serif或font.monospace的列表来使用 LaTeX 默认的 Computer Modern 字体。请注意，这些字体的字形覆盖范围非常有限。如果要保留 Computer Modern 字体，但需要扩展 Unicode 编码支持，请考虑安装 Computer Modern Unicode 字体 CMU Serif，CMU Sans Serif 等。

保存到.pgf时，matplotlib 用于图形布局的字体配置包含在文本文件的标题中。

# -*- coding: utf-8 -*-

import matplotlib as mpl
mpl.use("pgf")
pgf_with_rc_fonts = {
    "font.family": "serif",
    "font.serif": [],                   # use latex default serif font
    "font.sans-serif": ["DejaVu Sans"], # use a specific sans-serif font
}
mpl.rcParams.update(pgf_with_rc_fonts)

import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(4.5,2.5))
plt.plot(range(5))
plt.text(0.5, 3., "serif")
plt.text(0.5, 2., "monospace", family="monospace")
plt.text(2.5, 2., "sans-serif", family="sans-serif")
plt.text(2.5, 1., "comic sans", family="Comic Sans MS")
plt.xlabel(u"μ is not $\\mu$")
plt.tight_layout(.5)

自定义序言

通过将你的命令添加到序言中，你可以完全自定义它。如果要配置数学字体（例如使用 unicode-math）或加载其他软件包，请使用pgf.preamble参数。此外，如果你想自己做字体配置，而不是使用 rc 参数中指定的字体，请确保禁用pgf.rcfonts。

# -*- coding: utf-8 -*-
from __future__ import (absolute_import, division, print_function,
                        unicode_literals)

import six

import matplotlib as mpl
mpl.use("pgf")
pgf_with_custom_preamble = {
    "font.family": "serif", # use serif/main font for text elements
    "text.usetex": True,    # use inline math for ticks
    "pgf.rcfonts": False,   # don't setup fonts from rc parameters
    "pgf.preamble": [
         "\\usepackage{units}",         # load additional packages
         "\\usepackage{metalogo}",
         "\\usepackage{unicode-math}",  # unicode math setup
         r"\setmathfont{xits-math.otf}",
         r"\setmainfont{DejaVu Serif}", # serif font via preamble
         ]
}
mpl.rcParams.update(pgf_with_custom_preamble)

import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(4.5,2.5))
plt.plot(range(5))
plt.xlabel("unicode text: я, ψ, €, ü, \\unitfrac[10]{°}{μm}")
plt.ylabel("\\XeLaTeX")
plt.legend(["unicode math: $λ=∑_i^∞ μ_i^2$"])
plt.tight_layout(.5)

选择 TeX 系统

matplotlib 使用的 TeX 系统由pgf.texsystem参数选择。可能的值为xelatex（默认值），lualatex和pdflatex。请注意，当选择pdflatex时，必须在序言中配置字体和 unicode 处理。

# -*- coding: utf-8 -*-

import matplotlib as mpl
mpl.use("pgf")
pgf_with_pdflatex = {
    "pgf.texsystem": "pdflatex",
    "pgf.preamble": [
         r"\usepackage[utf8x]{inputenc}",
         r"\usepackage[T1]{fontenc}",
         r"\usepackage{cmbright}",
         ]
}
mpl.rcParams.update(pgf_with_pdflatex)

import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(4.5,2.5))
plt.plot(range(5))
plt.text(0.5, 3., "serif", family="serif")
plt.text(0.5, 2., "monospace", family="monospace")
plt.text(2.5, 2., "sans-serif", family="sans-serif")
plt.xlabel(u"μ is not $\\mu$")
plt.tight_layout(.5)

故障排除

请注意，在一些 Linux 发行版和 MiKTeX 安装中发现的 TeX 包已经过时了。确保更新你的软件包目录并升级或安装最新的 TeX 发行版。在 Windows 上，可能需要修改PATH环境变量来包含 latex，dvipng 和 ghostscript 可执行文件的目录。详细信息请参阅环境变量和在窗口中设置环境变量。 Windows 上的限制会导致后端保留由应用程序打开的文件句柄。因此，可能无法删除相应的文件，直到应用程序关闭（参见#1324）。有时保存到 png 图像的图形中的字体非常糟糕。这在 pdftocairo 工具不可用，并且 ghostscript 用于 pdf 到 png 的转换时发生。确保你想要做的事情在 LaTeX 文档中可实现，你的 LaTeX 语法是有效的，并且你正在使用原始字符串，如果必要的话，避免意外的转义序列。 pgf.preamble rc设置提供了大量的灵活性，以及导致问题的许多方法。遇到问题时，尝试最小化或禁用自定义序言。配置 unicode-math 环境可能有点棘手。例如 TeXLive 分发版提供了一组通常不在系统范围内安装的数学字体。与 LuaLatex 不同的是，XeTeX 不能根据名字找到这些字体，这就是你可能必须指定\setmathfont{xits-math.otf}，而不是\setmathfont{XITS Math}的原因，或者使字体可用于你的操作系统。更多详细信息请参阅这个tex.stackexchange.com的问题。如果 matplotlib 使用的字体配置不同于你的 LaTeX 文档中的字体设置，则导入图形中的文本元素对齐可能会关闭。如果你不确定 matplotlib 用于布局的字体，请检查.pgf文件的标题。如果图中有很多对象，矢量图像和.pgf文件可能变得臃肿。这可能是图像处理或非常大的散点图的情况。在极端情况下，这可能导致 TeX 内存不足：TeX capacity exceeded, sorry（TeX 容量过大，对不起）。你可以配置 LaTeX 来增加可用于生成.pdf图像的内存量，请见tex.stackexchange.com上讨论的问题。另一种方法是使用rasterized = True关键字，或者根据本示例的.set_rasterized(True)『栅格化』图形的某些导致问题部分。如果你仍需要帮助，请参阅获取帮助。