MATLABのxkcdスタイルグラフ
才能のある人々は xkcd スタイルグラフを作成する方法を考え出しました Mathematicaで 、 LaTeXで 、 Pythonで と- Rで すでに。
MATLABを使用して上記のようなプロットを作成するにはどうすればよいですか？
私が試したこと
波状の線を作成しましたが、波状の軸を取得できませんでした。私が考えた唯一の解決策は、波線でそれらを上書きすることでしたが、実際の軸を変更できるようにしたいです。 Humorフォントを機能させることもできませんでした。使用されたコードビットは次のとおりです。
annotation('textbox',[left+left/8 top+0.65*top 0.05525 0.065],...
'String',{'EMBARRASSMENT'},...
'FontSize',24,...
'FontName','Humor',...
'FitBoxToText','off',...
'LineStyle','none');
波状の線については、小さなランダムノイズとスムージングを追加して実験しました。
smooth(0.05*randn(size(x)),10)
しかし、それらが交差するときに周囲に現れる白い背景を作ることができませんでした...
これを解決する2つの方法があります。最初の方法は、プロットフィーチャのx/y座標にジッタを追加することです。これには、プロットを簡単に変更できるという利点がありますが、xkcdyfiedにしたい場合は自分で軸を描画する必要があります（ @ Rody Oldenhuisの解 を参照）。 2番目の方法は、非ジッタープロットを作成し、imtransformを使用してランダムな歪みを画像に適用することです。これには、任意のプロットで使用できるという利点がありますが、編集可能なプロットではなく画像になります。
最初に＃2を示し、次に＃1での私の試みを示します（もし＃1がもっと好きなら、 Rody's solution ！を見てください）。
このソリューションは、アンチエイリアスのスクリーンショットを取得するためのファイル交換からの EXPORT_FIG と、変換を取得するための IMTRANSFORM の2つの重要な機能に依存しています。
%# 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)
ジッタリングの私の最初の試みはここにあります
%# 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')
さまざまなプロット関数をすべて再実装するのではなく、既存のプロットをxkcdスタイルのプロットに変換できる汎用ツールを作成したいと考えました。
このアプローチは、標準の MATLAB 関数を使用してプロットを作成し、スタイルを設定できることを意味します。完了したら、全体のスタイルを維持しながらxkcdスタイルでプロットを再レンダリングできます。プロット。
例
プロット 
バーとプロット
箱とプロット 
使い方
この関数は、Axesの子を反復処理することにより機能します。子のタイプがlineまたはpatchの場合、子はわずかに変形します。子のタイプがhggroupである場合、hggroupのサブ子で反復します。 imageなど、他のプロットタイプをサポートする計画がありますが、xkcdスタイルを使用するためにイメージを歪曲する最良の方法は明確ではありません。
最後に、歪みが均一に見えるように（つまり、短い線が長い線よりも歪んでいないように）、線の長さをピクセル単位で測定し、その長さに比例してサンプルを増やします。次に、N番目のサンプルごとにノイズを追加します。これにより、ほぼ同じ歪み量のラインが生成されます。
コード
数百行のコードを貼り付けるのではなく、 ソースの要点 にリンクします。さらに、ソースコードと上記の例を生成するコードは、自由に利用できます GitHub 。
例からわかるように、軸自体はまだ歪んでいませんが、最適な方法を見つけたらすぐに実装する予定です。
最初のステップ...好みのシステムフォントを見つける（機能 listfonts を使用して利用可能なフォントを確認する）か、 xkcd の手書きスタイルに一致するフォントをインストールします。 このブログ投稿 で言及されているユーザーch00fの "Humor Sans" TrueTypeフォントを見つけ、以降の例で使用します。
私が見ているように、これらの種類のグラフを作成するには、一般的に3つの異なるグラフィックスオブジェクトが必要です： 軸オブジェクト 、 ラインオブジェクト 、および テキストオブジェクト 。 annotation object を使用して物事を簡単にすることもできますが、上記の3つのオブジェクトよりも実装が難しい可能性があるため、現時点ではそれを予見しました。
3つのオブジェクトを作成するラッパー関数を作成し、特定のプロパティ設定をオーバーライドして、よりxkcdのようにしました。 1つの制限は、特定の場合（軸のサイズを変更するときのテキストオブジェクトのバウンディングボックスなど）で生成される新しいグラフィックスが更新されないことですが、それを継承するより完全なオブジェクト指向の実装で考慮することができます- handle class 、 events and listeners などを使用します。今のところ、ここに私の単純な実装を示します。
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
そして、これらを使用して上記のコミックを再作成するサンプルスクリプトを次に示します。 ginput を使用して線を再作成し、プロット内のポイントをマウスでマークし、キャプチャしてから、希望どおりにプロットします。
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');
そして、（トランペット）これが結果のプロットです！：
それでは、ここに、私のそれほど粗雑ではないが、まだまだありませんが、まだ試みがあります：
%# 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
結果：
やる事：
- より良い機能を見つける（それらを部分的に定義する）
- 「注釈」と波線をそれらが記述する曲線に追加します
- Comic Sansよりも優れたフォントを見つけてください！
- すべてを関数
plot2xkcdに一般化し、any plot/figureをxkcdスタイルに変換できるようにします。