Metapost 学习笔记

想必你也有过这样的疑问，中学数学书上的那些精美的作图是如何画出来的？一直以来，我都想学习一门绘图语言，只是久久未能行动 orz…

闲话少叙，开始学习！

Metapost

介绍什么的，我其实不太关心，所以就不写了……

一个简单的例子

和 C 语言一样，Metapost 有一个源文件xxx.mp，有一个编译器mpost，然后编译之，即得到图片（默认后缀.mps）。

% file:///hello.mp
prologues := 3;
outputtemplate := "%j-%c.mps";
outputformat := "mps";

beginfig(1);
  draw (0,0)--(11,0)--(11,11)--(0,11)--cycle;
endfig;

beginfig(2);
  draw (0,0)..(11,0)..(11,11)..(0,11)..cycle;
endfig;
end

几点说明：

Metapost 语句以分号结尾，除了最后的end!
设置prologues:=3会在生成的图像文件.ps中嵌入字体信息，这会增加图片大小
默认单位：PostScript Points (1/72in = 0.352777… mm)

这里简单说一下源码结构，和 LaTeX 一样，Metapost 有导言区，可以做一些设置之类的工作。如hello.mp中前三句就设置了输出文件格式，以及文件名规范等。然后作图部分主要由beginfig--endfig块控制。

beginfig(x);
  draw something;
  draw anything;
endfig;

括号中的 x 替换为数字，类似图片 id. 一个源文件中可以有多个beginfig--endfig块，编译后每个块对应一张图片。

编译hello.mp后即可得到两张图片：

1
2
3
4
5
6
7
$ mpost hello.mp
This is MetaPost, version 2.00 (TeX Live 2018) (kpathsea version 6.3.0)
(/usr/local/texlive/2018/texmf-dist/metapost/base/mpost.mp
(/usr/local/texlive/2018/texmf-dist/metapost/base/plain.mp
Preloading the plain mem file, version 1.005) ) (./hello.mp [1] [2] )
2 output files written: hello-1.mps .. hello-2.mps
Transcript written on tmp.log.

Fig-1

Fig-2

Metapost 按坐标画图非常简单，将坐标点一个一个连起来就行了，注意到--表示直线连接，..表示平滑的曲线连接。和众多编程语言一样，你也可以定义变量方便重复使用。

beginfig(3);
  z0 = (0,0);
  z1 = (60,40);
  z2 = (40,90);
  z3 = (10,70);
  z4 = (30,50);
  draw z0..z1..z2..z3..z4;
endfig

Fig-3

Workflow

使用默认输出格式会产生 PostScript 格式的图片，在 Linux 下可以用 gnome 中的 evince 查看。也可以使用epstopdf转化为 PDF 查看。

Primitives

变量类型

Metapost 几个常见的类型：

pair: (0,0) and (3,4)
path: (0,0)–(3,4)
pen: (implicit) pen for stroking

比如：

beginfig(0)
  u:=1cm;
  pair a,b; path p; pen mypen;
  a = (0,0); b = (3u,4u);
  p = a--b;
  mypen = pencircle scaled 1mm;
  pickup mypen;
  draw p;
endfig;

All MetaPost variable types:

Type	Example
numeric	(default, if not explicitly declared)
pair	`pair a; a := (2in,3mm);`
boolean	`boolean v; v := false;`
path	`path p; p := fullcircle scaled 5mm;`
pen	`pen r; r := pencircle;`
picture	`picture q; q := nullpicture;`
transform	`transform t; t := identity rotated 20;`
color	`color c; c := (0,0,1);` (blue)
cmykcolor	`cmykcolor k; k := (1,0.8,0,0);` (some blue)
string	`string s; s := "Hello";`

弯曲控制

我们已经知道使用..可以让 Metapost 在两点之间画出平滑的曲线，尽管它画的很好（默认使用贝塞尔曲线），但有时候我们往往需要控制哪里该要陡一点，哪里平缓一点。对于这种需求，Metapost 同样提供了精细粒度的控制方法。

beginfig(4);
  for i=0 upto 9:
    draw (0,0){dir 45}..{dir 10a}{6cm, 0};
  endfor
endfig;

Fig-4

可以看出，从图上起点（左边的点），对应坐标 (0,0)，引出一族曲线，这些曲线在 (0,0) 处的左极限都是 1，呈现出 45 度角。而在终点 (6cm,0) 处的入角从 0 度到 90 度变化，正如语句中描述的。

未完待续……