从零开始用beamer做学术报告幻灯片

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本文主要内容：

  • LaTeX的安装
  • LaTeX和beamer的基础语法
  • 关于引用、主题设置
  • 制作插图的注意事项
  • 如何制作动画

安装

LaTeX是一种常被用于期刊、论文的排版的排版引擎。不像Microsoft Word，它是一种“所见非所得”的工具，但并不难学，不需要编程基础，一般两小时就可上手。更多的信息可参阅《LaTeX是什么？有什么用？》。

首先需要安装一种LaTeX的发行版，这里我们选择最通用的TeX Live。其官网上提供了许多下载方式与媒介。一般使用官方的在线安装工具就可以了。除此以外，在清华大学开源软件镜像站上面也有TeX Live最新版的镜像以供离线安装。

需要注意：

  • TeX Live需要的安装体积比较大，约6GB
  • 官方工具是在线安装的，安装速度会受到网速的影响
  • 安装文件全部下载完后，安装过程本身的索引过程时间比较长，需要约45分钟

如果你希望方便快捷地创建.tex文件的话，你应当使用一种LaTeX编辑器。以下是几个例子：

  • TeXworks: TeX Live自带的编辑器，十分轻量级，界面较为简陋，代码高亮功能较弱。
  • WinEdt: CTeX套装自带的编辑器，对中文支持较好，但是自动填充和代码高亮能力较弱。
  • TeXstudio(推荐): 非常强大的编辑器，自动填充、语法检查、代码高亮能力都非常强。
  • Sublime Text: 非常受欢迎的多语言工具，但是在用它码LaTeX的时候需要一些比较繁琐的配置过程
  • Visual Studio Code: 界面美观、自动填充能力很强的多语言编辑器。

我个人推荐TeXstudio。

beamer是LaTeX的一种宏包，提供了制作幻灯片必须的一些命令。这个宏包已经内置在大部分的主流发行版中，一般情况下不用特意去安装了。

LaTeX和beamer的基础语法

.tex文件可分成两个部分：导言区和正文区。一篇完整的.tex文件一般是长这样的：

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\documentclass{article}
...
\usepackage{graphicx}
...
\begin{document}
...
\end{document}

其中，在\begin{document}之前的是导言区，我们在这里声明以下内容：文章的类型；全文标题、作者；需要加载的“插件”（即宏包）；宏包的全局设置等。例如设置文章的标题：

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\title{Hello, \LaTeX\ !}
\author{Qian-Qing}
\date{\today}

在\begin{document}到\end{document}之间的所有部分是.tex文档的正文区。在这里，我们输入自己创作的内容，并提交给TeX引擎排版。

本文只简述最基本的原理，有关具体文本输入的方法请参见《LaTeX基本文本输入》。

在LaTeX中输入表格、列表和图片都有特殊的语法，具体请参见《LaTeX文档组织结构》。

LaTeX中有三种列表环境，分别是生成无序号列表的itemize，生成有序号列表的enumerate和能添加描述的description环境。这些列表是可以嵌套的（虽然有时候效果不好），就像下面这个例子所展示的一样。

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\begin{enumerate}
    \item 第一层是有序号的列表。
        \begin{itemize}
          \item 第二层是无序号列表，
          \item[记住] 用方括号括起来的内容可以是“小标题”
        \end{itemize}
    \item 你必须记住：
        \begin{description}
            \item[列表不会] 让所有事情都看起来很漂亮有序
            \item[但是它能够] 让一些东西以非常美丽的方式展现出来
        \end{description}
\end{enumerate}

nlL6mT.jpg

在LaTeX中，tabular环境能够用来绘制最基础的表格。我们可以用这样的命令来进入tabular环境：\begin{tabular}{table spec}。其中第二个花括号里面的table spec定义了表格的样式。

在这个环境中：\hline命令表示横线，|表示竖线；用&来分列，用\\来换行；每列可以分别采用居左、居中、居右等横向对齐方式，分别在{table spec}里面用l、c、r来表示。

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\begin{tabular}{|l|c|r|}
\hline
操作系统 & 发行版& 编辑器\\
\hline
Windows & TeX Live & Texstudio \\
Unix/Linux & teTeX & Kile \\
Mac OS & MacTeX & TeXShop \\
\hline
\end{tabular}

nlLsXV.jpg

在LaTeX中插入图片建议使用graphicx宏包。插入图片的基础命令是：\includegraphics[key=value, ...]{filename}。在插入图片时，有几种可选参数可以调节，分别是：

  • width：把图形缩放到指定的宽度
  • height：把图形缩放到指定的高度
  • angle：逆时针旋转图形
  • scale：缩放图形
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\begin{figure}
    \centering
        \includegraphics[angle=45, width=0.7\textwidth]{sign.eps}
    \caption{Signature}
    \label{fig:sign}
\end{figure}

nlLzct.jpg

同时你可以直接在LaTeX中绘制化学结构式，而完全不需要使用ChemDraw之中收费的软件！具体的方法请参见《LaTeX绘制化学结构式》

为了使用beamer制作幻灯片，你需要在导言区加载以下语句：

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\usepackage{beamer}

beamer中所有的内容都被放在一个被称为frame的环境中，在frame外的内容会被LaTeX用奇怪的方法排版到幻灯片上，影响效果，请大家将自己的正文放在frame中。

下面是标题页面的写法：

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\begin{frame}
    \titlepage
\end{frame}

我们也可以通过命令\tableofcontents来生成目录（需要在frame环境外使用\section命令），同时用\frametitle{<title>}命令来为这页幻灯片加上标题：

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\begin{frame}
    \frametitle{Catalogue}
    \tableofcontents
\end{frame}

引用

在普通的论文中进行引用是一件非常方便快捷的事情，方法可参见《在LaTeX里处理引用》，但是在幻灯片中引用就稍显麻烦一些。

为了在幻灯片中引用，我们仍旧需要创建自己的.bib文件。创建方法多种多样，有快有慢，希望学习比较方便的方法可以参考《LaTeX中三分钟搞定引用》。

我们需要使用biblatex宏包。同时对它进行一定的设定。这里我选择让引用形式为右上角的数字。

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\usepackage[backend=bibtex,style=numeric,sorting=none]{biblatex}
\addbibresource{<filename>.bib} %BibTeX数据文件及位置

通常的引用方法会让参考文件集中出现在最后。这里我们使用\footfullcite命令在幻灯片每页的页脚处进行引用。

首先在导言区中输入以下命令让脚注文字变小一些。

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\setbeamerfont{footnote}{size=\tiny}

在正文中引用的方法如下：

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... Ugi Reaction \footfullcite{<bibitem>} ...

nlLg7F.jpg

主题设置

学术报告所用的幻灯片有时候需要以下元素：

  • 首页或者每页的页脚页眉要有学校的logo
  • 每页页脚要有演讲标题、演讲者姓名和页数
  • 有时候会有一整个边栏提供演讲的组织结构信息

这些需求都可以通过使用预设的beamer主题来解决。

logo设置

下述所有设置都在导言区完成。

在首页设置logo的方法如下：

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\titlegraphic{\includegraphics[height=1.5cm]{tsinghua-logo.eps}}

在每页都出现logo：

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\logo{\includegraphics[height=1cm]{tsinghua-logo.eps}}

nlLc0U.jpg

在页脚显示作者、标题、页数

有一个beamer主题能够完美地满足这些需求。

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\usetheme{CambridgeUS}

nlLc0U.jpg

显示边栏

有一个beamer主题能够完美地满足这个需求。

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\usetheme{Hannover}

nlLRk4.jpg

关于插图

如果你的插图直接来自于某一篇文献，那么这个图片很可能是栅格化的而非矢量。

有这样几种方法得到比较高清的图片：

  • 查看文章对应的页面并直接下载插图
  • 使用Photoshop打开pdf文件并选择“图片”选项以提取图片
  • 在ResearchGate上向作者索要高清原图

如果你的图片是你自己画的，那么你需要注意，在LaTeX中使用矢量图片不仅可以大大减小图片的大小，同时也可以让页面的显示效果上两三个层次。

常用的矢量绘图工具有Adobe Illustrator等。如果你使用matlab或者python matplotlib，请记得将自己的图片保存成.eps格式（最优）或者.svg格式。

其实你也可以直接在LaTeX中使用tikz绘图，但是其语法较为复杂，学习成本过高，不建议学习。

动画

在展示中你有时会通过动画来控制信息密度。

基础的方法是用\pause命令。这个命令的作用非常简单，就是在命令处“截断”，并让剩下的内容放到下一张幻灯片上。

你也可以通过下面的方法让列表一条条出现。

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\begin{itemize}[<+->]
\item First point.
\item Second point.
\item Third point.
\end{itemize}

假设你希望同时显示第二和第三点，你可以<2->添加到第二个或第三个\item命令。但是，若在开头添加新项目，则需要进行重新编号，故更好的方法是使用另一种声明方式：

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\begin{itemize}[<+->]
\item First point.
\item<.-> Second point.
\item Third point.
\end{itemize}

关于更加复杂的动画制作方法，可以参考beamer的官方指南。

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