0 前言
優秀的科研工作者除了具備過硬的研究能力外,還需要輔助以較強的表達能力來展現自己的成果,二者缺一不可。科研表達能力通常有口頭表達和書面表達,而書面表達又可分為寫作和圖表兩大部分。當下的社會正追求高效率快節奏的潮流,看文獻時有一幅清晰易懂的圖來補充說明文字內容,則是很受青睞。因此一篇文章中圖的表達至為關鍵。
然而,當前地繪圖軟件着實復雜且繁多,沒必要全部去學,但也不能局限在PPT、Excel的繪圖上,充分應用各種軟件的特點,將會使繪圖游刃有余。

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這篇文章將介紹ORIGIN軟件的入門,軟件安裝包可自行網上查找,也可在公眾號“浮光傾雲”后台回復“A111.101”獲取,僅供學習使用,請勿做商業用途,安裝教程另見文檔。

文章將從ORIGIN的上述框架內容依次進行說明,本文重點講述基礎知識,后續主題將按照實例依次展開。在每一節前面都會將本節內容做概括介紹,方便查閱學習。
1 軟件介紹
本節內容:軟件的啟動、界面了解、安裝目錄下重要的文件夾、保存項目需了解的文件類型
(1)打開軟件

(2)軟件界面
打開后,軟件會彈出選擇模板,選擇空白工作簿進入

窗口結構與布局:

如上圖,origin的窗口布局是比較多的,但對應的功能也很強大,最基本的是菜單欄、工具欄、繪圖區、項目管理器、狀態欄等,后面用到哪些部分再仔細說明哪部分的功能,此處僅做一個大致認識。

(3)Origin目錄下文件
打開origin的安裝路徑,其中,fitfunc文件存放的是回歸分析的回歸函數
sample里存放數據分析和繪圖用的數據
localization存放幫助文件
這些文件在之后的學習會用到。

(4)文件類型
origin由項目文件組織用戶的數據分析和圖形繪制,保存項目文件時,將一起保存:工作簿窗口、繪圖窗口、函數圖、矩陣工作簿和版面設計窗口等,其中各文件的后綴類型如表


2 繪圖基礎
本節內容:將通過數據生成並繪制圖表,以對origin的使用流程和步驟有整體的了解。涉及數據生成、圖形繪制、圖形美化、圖片導出、項目保存等內容。

2.1 項目生成
在origin中,所有文件是基於項目進行保存、編輯和管理的,因此在繪圖前,需要建立項目,然后再進行后續工作。
打開軟件后,選擇空白工作表進入。為了方便對操作流程的理解,我們把空白表關掉(delete)
在繪圖前,需要先新建一個項目,以方便對數據、圖形的保存、后續修改等操作。
鼠標點擊左側懸浮欄“Project explorer”,選中Untitled 文件夾,右鍵,選擇 新建文件夾,將新建的文件夾命名為“dataplot”,然后保存項目“Ctrl+S”,將項目命名為demo1。

注意命名規則,基本要求包括:
(1)必須唯一,不准重復命名;
(2)一般由字母和數字組成,可以用下划線,但不能包括空格,也不能是中文;
(3)必須以字母開頭
(4)不能以特殊字符!@%&*等
(5)長度應適當控制,一般少於十幾個字符
2.2 新建工作簿
數據是作圖的基礎和起點,管理和處理數據的地方即工作簿。

在工具欄中,有這樣兩種工作簿,一種是空白工作簿,一種是矩陣工作簿。這是因為,在Origin中主要有工作表和矩陣兩種數據結構,工作表中的數據用來繪制二維和三維圖形,但如果繪制3D表面圖、輪廓圖以及處理圖像時,需要用到矩陣格式存放數據。
這里先按2維圖的繪制為例,只講工作表的用法,后面提到3D圖時再講述矩陣工作簿。
我們新建一個空白工作簿,如圖,默認只打開一個工作表(每個工作簿可包含多個工作表)

工作表的主要用途是管理原始數據和分析結果,並對數據進行操作。
(1)新建工作表
如果需要用多個工作表,可在右鍵下方的sheet1,選擇insert或add都可以添加新的工作表,區別在於前者是在當前表前面建立,后者是在當前表的后面建立。

(2)工作表表頭操作

工作表表頭是作圖時的坐標軸、圖例、單位等具體來源,需要重點對待。
默認表頭包括:
長名(Long Name)——坐標軸的名稱
單位(Units)——坐標軸數據單位
注釋(Comment)——作圖時的圖例,如果需要多行輸入,可用ctrl+Enter換行
在設置表頭時,可通過樣式工具欄,添加希臘字母、上下標、字體等進行編輯。

(3)列操作
列操作主要包括列定義、格式設定、列編輯等。
worksheet默認為兩個列,列名分別為A和B,A定義為X,B定義為Y,如果需要添加多個列,可選擇菜單-column-add new column 或者 采用快捷鍵 ctrl +D(推薦快捷鍵)

在彈出的對話框中設置增加的列數,然后選擇ok

行列轉換:即把行轉換為列的方式,可以使用worksheet中transpose菜單命令進行操作

2.3 創建數據
創建數據通常分為兩類,一種是在工作表中生成數據,另一種是導入外部數據
我們分為兩個工作表來做,按前述方法新建一個sheet,在sheet1中,手動生成數據,在sheet2中導入外部數據。
(1)生成數據
點擊A(x),選中A列,右鍵,選擇填充-一組數據

在彈出的對話框中填入如下數據

則A列數據填充完畢
在B列的F(x)一欄中輸入 sin(col(A)),回車得到B的數據,如下,數據自動生成完畢。

類似的,B列的函數欄可以選用其他的函數,例如,新建一個C列,在F(x)一欄中,右鍵,選擇打開對話框,然后點擊對話框中的放大鏡這個按鈕,可以調出可用函數集,進行選用即可。

(2)導入數據
在sheet2中,我們采用導入數據的方式進行數據創建。
在工具欄中,有這樣幾種數據導入方式:
Acsii碼文件——可以用記事本打開的普通格式文件,每一行作為一個數據記錄,每行之間用逗號、空格或TAB制表符作為分割,分為多個列
二進制文件(Binary)——大部分儀器軟件采用的格式,
數據庫文件(SQL)

我們以第一種Ascii碼文件的導入為例,其他方式類似(當然除此之外還可以直接拖拽、復制粘貼等方式)
點擊導入向導,即上圖圖標第一個,打開文件,選擇Sample(位置在安裝目錄下,前文提到過),選擇Matrix Conversion and Gridding文件夾(圖中第四個紅箭頭指示有誤)

選擇XYZ Random Gaussian.dat 文件,點擊add file,然后ok,

在向導對話框最后一欄,選擇開始於新的工作表,點擊下一步,選擇默認直接完成。

最后數據導入如圖

2.4 繪圖
數據曲線圖主要包括二維圖和三維圖,其中二維圖的占比在90%以上。本部分借用上文所生成或導入的兩個工作表內的數據進行繪圖。
2.4.1 二維繪圖
(1)繪圖
在sheet1中,選中B列數據,點擊繪圖工具欄(最下方)的折線圖

生成了折線圖

(2)圖形窗口的操作
在英文輸入狀態下,按住Z,滾動鼠標滾輪,可以放大縮小X軸視圖范圍;
按住X,滾動鼠標滾輪,可以沿着X軸移動圖像
若想對Y軸進行同樣操作,可分別按shift+z和shift+x
Ctrl+R恢復原先布局

點擊位於界面左邊的工具工具欄上的數據讀取器按鈕

把光標置於曲線上。現在,你可以使用方向鍵在曲線上移動光標,讀取數據點的坐標值。你也可以點擊曲線 上的任一位置來讀取該點的坐標值。

(3)圖像的編輯
回到工作表sheet1,在表頭輸入以下內容

對應的,圖象窗口會相應的改變

選中橫坐標軸,雙擊,可進行坐標軸的修改

在此對話框中,左側表示修改對象為橫坐標軸還是縱坐標軸(也可以用ctrl鍵選中兩者同時編輯),右側上方選項卡是可修改的內容,包括范圍、刻度線標簽、標題、網格、軸線和刻度線等。例如,我們對網格進行修改,在左側選擇X軸,在右側選項卡選中Grids,然后在顏色部分選擇黃色,thickness部分選擇1,點擊APPLY觀察圖象窗口的變化。同理可對其他部分進行修改。

回到圖像窗口,雙擊曲線,彈出曲線修改框

可自行定義編輯

2.4.2 三維繪圖
進入第二個工作表中,選中C列,右鍵,設為Z軸

然后選中C列,在菜單欄選擇plot——3D,3D 顏色映射曲面,繪制一個曲面圖

繪制結束后,可長按R鍵,用鼠標左鍵拖動查看曲面圖

雙擊左上角的1,打開圖層管理面板,在左側選中C(Z),然后點擊中間的小三角,選擇散點,然后點擊向右的箭頭,最后點擊OK,可以將數據點繪制在曲面圖上。

2.4.3 圖像導出
當我們隱藏了圖像窗口時,可通過左側的項目管理器懸浮欄找到圖象窗口,雙擊打開

選擇之前建立的三維圖,
可以導出到PPT,在 Origin 里,在圖形窗口激活的狀態下,點擊發送圖形到 PowerPoint 按鍵

也可以使用菜單編輯:復制頁面,或者快捷方式 CTRL+J,來復制圖形頁面copy page,然后打開word等編輯器粘貼
還可以直接導出圖形,在圖形窗口為當前窗口時,點擊菜單中的文件——導出圖形,更改導出格式

3. 常用快捷鍵






4 結束語
Origin 2019的主要功能有兩大類:數據分析和繪圖,數據分析包括數據的排序、調整、計算、統計、頻譜變換、曲線擬合等多種完善的數學分析功能,而繪圖則可以繪制各種二維、三維數據曲線。
本文僅給出了origin的基礎操作,然后許多關於數據處理、圖像處理的細節還未詳細給出,之后將通過實例的方式依次給出繪制過程,方便自我整理,也方便各位參考學習。
如有技術問題,可通過私信、公眾號后台、郵件等多渠道聯系。