前言
这个专栏本不计划继续更新，掌握
零基础必看之数学建模索引
中的所有内容，美赛M奖应该唾手可得。但是，再往上，进阶到<1%的F奖和O奖，除了模型与运气，更大程度上依赖于插图的美观程度。有人戏称，美赛是作图大赛。确有其道理，精致、良好的图像不仅能够更清晰准确地表达思想，而且能极大提高审阅人的印象分。
因此，我开设此专栏的番外篇，主要针对论文的画图问题，记录分享相关的经验、技巧，后期会挑一些优秀论文的部分图片来进行复现。
本篇主要讲解如何使用PPT绘制精美的3D图形，所用到的PPT版本为2019专业增强版。
文中提到的部分插件可以在我的交流群
710413249
中进行下载。
为什么选择PPT？
也许在很多人的印象中，PPT就是一个演讲工具，套套各类模板而已。在学习PPT制图前，我也有此类想法。其实，PPT可以看作一个阉割版AI+阉割版PS+阉割版3Dmax/C4D的缝合怪，它最大的好处是方便快捷。在各类插件的加持下，PPT无法做到专业美工的精细，但足够能应对大多数场景。
下面就开始学习PPT的3D绘图。
深度—2D通往3D之路
平面2D图形，只有x，y两个维度，要进化成3D图形，就需要新增一个z维度，而这个维度就是
深度
。
创建一个矩形，设置深度大小。
由于深度设置完之后，方向垂直于屏幕，因此看不到效果。旋转一下角度就可以得到一个立方体：
布尔运算—PPT的精髓
经过上面的操作，可以发现，所有的3D图形都可以通过2D图形+深度进行生成。所以要获得合适的3D图形，首先要控制好2D图形的形状。而PPT特别的布尔运算，可以让我们快速获得各类形状。
布尔运算主要包括五种：拆分、剪除、结合、相交、组合
下面将逐一演示其效果。
布尔运算和选择的前后顺序有关，本演示均先以蓝色圆圈作为主对象。拆分：
可以发现，拆分是将两圆相交的部分沿轮廓拆解出来。剪除：
剪除是将主对象未相交的部分提取出来。结合：
结合即逻辑合取。相交：
相交即逻辑析取。
组合：
组合保留两者相交的补集。
绘制一个太极图
理解布尔运算的功能后，就能利用其功能绘制一个更复杂点的太极图了。
绘制步骤如下：
1、按Alt+F9呼出参考线
2、创建一个10x10的正圆在中心
3、使用一矩形覆盖半圆，使用合并形状->拆分，将大圆拆分成两个半圆。
4、创建两个5x5的小圆，移到大圆上下两部分中心。
5、Ctrl+D复制一层幻灯片。
6、在原幻灯片上选择左半部分和上圆，使用合并形状->结合，得到上蝌蚪形；在新幻灯片使用类似操作，得到下蝌蚪形。
7、拼合两个蝌蚪，添加中心小圆，调色即可。
材料与光源—美化的核心
下面再回到3D图的美化，主要来看看两个核心属性-材料与光源。
首先来建立一个球体：
建立一个正圆形，设置顶部棱台和底部棱台宽/高为圆形半径的一半。
得到球体：
材料与光源都有多种选择：
下面是一些常用组合，适用于不同的场景：
纹理与渐变—美观立竿见影
在图片或形状的填充方式中，可以选择渐变填充和纹理填充。
纹理填充
先看看纹理填充，PPT自带了很多中纹理可供选择，比如这个长方体，选择木质纹理填充后，变成了一块逼真的木板：
此外，纹理填充有个剪切板的按键，网上可以随便搜索一个纹理，复制，再点击剪切板，即可直接将纹理填充上去。
例如：复制金质素材后，木板就可以变成金板。
不过纹理填充有个缺陷：正面填充正常，侧面填充会被拉伸。
渐变填充
使用渐变填充，可以制作一块彩虹板：
渐变光圈可以任意添加，按钮左侧是增加一个光圈，后侧是减少一个光圈。通过渐变填充，可以增强材质的质感，例如使用灰色和银色交替的线性渐变，可以实现铝合金的材质效果。
渐变锐化—复刻一个宝可梦精灵球
在渐变填充中，可以发现两个光圈颜色不一致时，中间区域呈现过渡状态。当两个光圈接近或重合时，过渡带消失，这就是
渐变锐化
。
下面就用球体和渐变锐化，来制作一个宝可梦精灵球。
左图为网上下载的照片，右图为复刻样品，不是一模一样也是非常惊艳了。下面就将球进行拆解，看看如何制作：
整个部分主要由四个零件组成：
主球体采用渐变锐化：参数设置如图所示：
红色光圈设置为47%，黑色光圈设置为48%和52%，白色光圈设置为53%，采用线性（从上到下）渐变即可。
剩下三个部件即普通的正圆，其中，为了突显按钮的效果，为最内层的圆添加一层外阴影，立体的效果就出来了。
编辑结点—更自由的转换
对于不规则的形状，可以采用编辑结点来实现。例如，实现一个弯曲的箭头效果：
首先绘制一个普通箭头，右键->编辑顶点，删除左下方结点，调节其他结点的控制手柄，实现效果。
棱台—快速变得高大上
在上面建立球体，已经使用过圆棱台。
这里再次将棱台的作用开发一下，可以用圆棱台来快速提升图形的立体感。
以长方体为例，左侧为修改之前，右侧为修改之后。
可以发现，添加圆棱台之后，图形的高级感立刻出来了。
对于长方体来说，直接使用圆棱台会让边角过渡不太自然，因此可以使用圆角矩形。此外，还有其它棱台种类，可试不同情况来使用：
注：该图源自《PPT3D科研绘图》(https://study.163.com/course/courseMain.htm?courseId=1209399865)
曲面图—勾勒立体图轮廓
在形状菜单中，还有个属性比较重要——曲面图。
简单来说，对于立体图形，不能直接使用轮廓线勾勒轮廓，而用曲面图可以达成这一目的。当图形颜色和背景颜色接近时，使用曲面图可以增强图形的立体效果。曲线图和轮廓线的对比如图所示：
剖面制作—考验你的空间想象力
PPT无法模拟出一个球被截去一面的效果，因此要制作剖面的制作本质上是图形的遮挡。
例如：制作下面这个球体顶部截取一段的剖面。
这里使用了一个球体再用渐变的椭圆覆盖，再调节光照角度。
整体效果还不是很完美，剖面绘制非常考验美术功底。
插件使用—更复杂的图形绘制
学完上面一些基础绘图之后，常见图形都可以绘制出来。而对于一些复杂的图形来说，使用插件可以提升效率。
下面以这个幻方的制作为例，来展示如何综合使用各个插件的特性。
制作步骤：
1、使用曲线工具，勾勒出一个不规则形状。
2、使用islide插件的->设计排版->矩阵布局，绘制出5x5的图形矩阵，并调节间距。
3、全选，使用OneKey插件的旋转递进->随机旋转，使所有不规则图形有不同的角度。
4、使用英豪插件的位置分布->噪波工具，进一步让图形具备随机性。
5、使用一个矩形覆盖住图形的大半部分，复制一份，第一份使用相交，第二份使用剪除，得到两个互补的矩形。
6、修改左图的颜色，并为其增加一个顶部的角度棱台，为右图增加一个顶部的圆棱台，增加其立体效果。
7、选中两者，使用垂直居中、水平居中，右键->组合。
8、复制该图形五次，形成立方体的六个面，全部选中，使用OneKey的三维工具->沙漪立方拼，调节旋转角度。
（注：此步计算量大，会较为卡顿）
9、打开图层窗格，选择所有黑色部分，调节距底边高度，使内嵌部分突出来与空隙契合，得到最终成品。
上面的制作过程体现了各插件的综合使用，更多常用插件效果可参考下图：
注：该图源自《PPT3D科研绘图》(https://study.163.com/course/courseMain.htm?courseId=1209399865)
导出图片
为了在论文中使用精致地图片，图片的高清非常必要。之间截图往往会导致图片分辨率低，影响美观。
OneKey插件的OK拼图可以方便地导出高清图片，设置如下：
PPT快捷键整理
下面整理了一些PPT常用的快捷键，用以提升作图效率。
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场景
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快捷键
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作用
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插入形状
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shift
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插入形状纵横比为1：1
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ctrl
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插入形状的中心为起点
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shift+ctrl
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插入形状纵横比为1：1，形状的中心为起点
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缩放
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shift
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等比例缩放
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ctrl
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缩放时中心位置不变
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shift+ctrl
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从中心等比例缩放
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复制粘贴
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ctrl+c
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复制
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ctrl+v
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粘贴
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ctrl+x
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剪切
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ctrl+d
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快速复制
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ctrl+shift
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复制到水平/垂直位置
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移动与旋转
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ctrl+上下左右
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微移
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shift
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水平/垂直移动
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Alt+左右
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15°旋转
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组合
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ctrl+G
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组合
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ctrl+shift+G
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解除组合
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格式设置
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ctrl+shift+c
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格式复制
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ctrl+shift+v
|
格式粘贴
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上下角标
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ctrl+"+="
|
将所选文字设置为下标
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|
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ctrl+shift+"+="
|
将所选文字设置为上标
|
