MATLAB绘图颜色攻略：告别单调 – wiki词典

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MATLAB绘图颜色攻略：告别单调

在科学研究和工程实践中，MATLAB是强大的数据分析和可视化工具。然而，许多用户在绘制图表时，往往陷入默认颜色的单调循环中，无法有效地突出数据特征或制作出专业、美观的图表。本文将深入探讨MATLAB中的颜色使用技巧，帮助您告别单调，创作出信息丰富且视觉吸引力强的绘图。

1. MATLAB默认颜色循环的理解与定制

MATLAB在每次绘制新系列数据时，都会自动从预设的颜色循环中选择下一个颜色。了解并定制这个循环是摆脱单调的第一步。

1.1 查看和重置默认颜色循环

您可以使用 get(groot,'DefaultAxesColorOrder') 命令查看当前默认的颜色顺序。它返回一个RGB三元组矩阵，每行代表一个颜色。

要重置为MATLAB的经典蓝色、绿色、红色等循环，可以使用 set(groot,'DefaultAxesColorOrder','remove')。

1.2 定制默认颜色循环

通过修改 DefaultAxesColorOrder 属性，您可以为所有新创建的图表设置自定义的颜色循环。

“`matlab
% 定义一组自定义颜色 (例如，使用更柔和的色调)
myColors = [
0.8500 0.3250 0.0980; % 橙色
0.0000 0.4470 0.7410; % 蓝色
0.4660 0.6740 0.1880; % 绿色
0.9290 0.6940 0.1250; % 黄色
0.4940 0.1840 0.5560; % 紫色
0.6350 0.0780 0.1840 % 砖红色
];

set(groot,’DefaultAxesColorOrder’, myColors);

% 绘制测试数据
figure;
hold on;
plot(rand(10,1));
plot(rand(10,1)+1);
plot(rand(10,1)+2);
plot(rand(10,1)+3);
plot(rand(10,1)+4);
plot(rand(10,1)+5);
hold off;
legend(‘Data 1’, ‘Data 2’, ‘Data 3’, ‘Data 4’, ‘Data 5’, ‘Data 6’);
title(‘使用自定义默认颜色循环’);
“`

2. 单独控制线条和标记颜色

在许多情况下，您需要对图表中特定的线条或标记设置颜色，而不是依赖默认循环。

2.1 直接指定RGB颜色

在 plot 函数中，可以直接通过RGB三元组指定颜色。

“`matlab
x = 1:10;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
y3 = tan(x);

figure;
plot(x, y1, ‘Color’, [0.8 0.2 0.2], ‘LineWidth’, 1.5, ‘DisplayName’, ‘Sine’); % 红色
hold on;
plot(x, y2, ‘Color’, [0.2 0.6 0.8], ‘LineWidth’, 1.5, ‘DisplayName’, ‘Cosine’); % 蓝色
plot(x, y3, ‘Color’, [0.3 0.7 0.3], ‘LineWidth’, 1.5, ‘DisplayName’, ‘Tangent’); % 绿色
hold off;
legend(‘show’);
title(‘直接指定RGB颜色’);
“`

2.2 使用预定义颜色字符串

MATLAB提供了一些预定义的颜色字符串，如 'r' (red), 'g' (green), 'b' (blue), 'c' (cyan), 'm' (magenta), 'y' (yellow), 'k' (black), 'w' (white)。

matlab
figure;
plot(x, y1, 'r-', 'LineWidth', 1.5);
hold on;
plot(x, y2, 'b--', 'LineWidth', 1.5);
plot(x, y3, 'g:', 'LineWidth', 1.5);
hold off;
title('使用预定义颜色字符串和线型');

2.3 设置标记颜色

当使用标记时，您可以通过 MarkerFaceColor 和 MarkerEdgeColor 属性分别控制标记的填充色和边框色。

matlab
figure;
plot(x, y1, 'o', 'MarkerSize', 8, ...
'MarkerFaceColor', [0.9 0.5 0.1], ... % 橙色填充
'MarkerEdgeColor', [0.6 0.3 0.0], 'DisplayName', 'Data with Markers'); % 深橙色边框
legend('show');
title('定制标记颜色');

3. 使用颜色映射 (Colormaps) 进行数据可视化

对于需要显示数据第三维信息（如热力图、等高线图、表面图等）的情况，颜色映射是必不可少的工具。

3.1 什么是颜色映射？

颜色映射是一个三列矩阵，每行是一个RGB三元组，代表一个颜色。它定义了数据值如何映射到颜色。MATLAB提供了多种内置颜色映射，如 jet, parula, hsv, hot, cool, spring, summer, autumn, winter, gray, bone, copper, pink, lines 等。

3.2 应用颜色映射

colormap 函数用于设置当前图窗或坐标区使用的颜色映射。colorbar 函数则显示颜色映射的标尺。

“`matlab
[X, Y, Z] = peaks(50);
figure;
surf(X, Y, Z); % 表面图
colormap(‘parula’); % 应用 ‘parula’ 颜色映射
colorbar; % 显示颜色条
title(‘使用Parula颜色映射的表面图’);

figure;
contourf(X, Y, Z, 10); % 填充等高线图
colormap(‘hot’); % 应用 ‘hot’ 颜色映射
colorbar;
title(‘使用Hot颜色映射的填充等高线图’);
“`

3.3 自定义颜色映射

您可以创建自己的颜色映射，以满足特定的可视化需求。

“`matlab
% 创建一个从蓝色到红色的自定义颜色映射
N = 64; % 颜色数量
customCmap = zeros(N, 3);
customCmap(:,1) = linspace(0, 1, N); % 红色分量从0到1
customCmap(:,3) = linspace(1, 0, N); % 蓝色分量从1到0

figure;
surf(X, Y, Z);
colormap(customCmap); % 应用自定义颜色映射
colorbar;
title(‘使用自定义颜色映射的表面图 (蓝到红)’);
“`

4. 专业的颜色选择策略

4.1 避免滥用鲜艳颜色

过多的高饱和度颜色会使图表显得杂乱且难以阅读。优先选择饱和度较低、对比适中的颜色。

4.2 考虑色盲友好性

约有8%的男性和0.5%的女性患有色盲。避免使用红-绿组合来区分重要数据，因为这是最常见的色盲类型。考虑使用颜色映射工具（如 colorbrewer，虽是第三方但很有用）或选择对色盲友好的内置颜色映射（如 viridis 在某些版本中可用，或者您可以自行创建）。

4.3 梯度和对比度

  • 定性数据: 如果数据是分类的（无序），使用差异明显但不过于刺眼的颜色。
  • 顺序数据: 如果数据有明确的顺序（例如，从小到大），使用单色调的渐变色（从浅到深或从深到浅），或两种互补色的渐变。
  • 发散数据: 如果数据有一个重要的中点（例如，零值），使用发散颜色映射，如从蓝色到白色再到红色，以清晰地表示两端的变化。

4.4 使用颜色管理工具

MATLAB社区和第三方工具提供了许多颜色选择器和颜色映射生成器。例如，可以搜索 “MATLAB color picker” 或 “MATLAB colormap generator” 来找到有用的资源。

5. 常见绘图类型颜色建议

  • 散点图: 使用不同颜色或标记类型区分不同类别的数据点。对于连续变量，可以使用颜色深浅或颜色映射表示第三维信息。
  • 折线图: 确保不同线条的颜色有足够的对比度，并与图例中的颜色保持一致。
  • 柱状图: 对于分类数据，每根柱子可以使用不同的颜色。对于堆叠柱状图，使用渐变色或相关色系。
  • 热力图/等高线图: 优先使用感知均匀的颜色映射，如 parula 或 viridis (如果可用)。

总结

MATLAB的颜色功能远不止默认的几条线。通过理解默认颜色循环、直接控制线条和标记颜色、以及巧妙运用颜色映射，您可以将您的MATLAB绘图从“能看”提升到“精彩”。始终记住，颜色的选择应该服务于数据表达，使其更清晰、更准确、更具说服力。告别单调，让您的MATLAB图表成为数据故事的有力讲述者！

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