Agg 和 Cairo 之间的 Matplotlib 后端差异

Question

Hej，

我想从 matplotlib 绘图生成高质量的 PDF。使用其他代码，我生成了大量数字，并使用 plt.imshow 将其绘制在图中。如果我现在使用 plt.savefig 生成 PDF，我会注意到根据我使用的后端而存在很大差异。最重要的是，使用 Agg 或 MacOSX 后端生成的文件会变得很大，而使用 Cairo 则生成的文件相当小（请参见下面的示例）。另一方面，Cairo 后端结合 TeX 渲染标签生成奇怪的文本。这在 TeX 文档中看起来很糟糕。因此，我的问题是双重的：

1. 是否可以使用 Agg 后端生成小型 PDF（即可能无需将光栅图像插值到更高分辨率）？
2. 是否可以更改 Cairo 后端的一些文本设置，使其看起来与普通 TeX 类似（Agg 后端就是这种情况）

以下是一些用于测试目的的示例代码：

import matplotlib as mpl
mpl.use( "cairo" )

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['text.usetex'] = True

data = np.random.rand( 50, 50 )

plt.imshow( data, interpolation='nearest' )
plt.xlabel( 'X Label' )
plt.savefig( 'cairo.pdf' )

生成一个 15Kb 的 PDF，其中 xlabel 看起来很糟糕。

import matplotlib as mpl
mpl.use( "agg" )

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['text.usetex'] = True

data = np.random.rand( 50, 50 )

plt.imshow( data, interpolation='nearest' )
plt.xlabel( 'X Label' )
plt.savefig( 'agg.pdf' )

生成 986Kb 的 PDF，看起来不错。

我可能应该补充一点，我在 OSX 10.6.8 上使用 matplotlib 1.0.1 和 python 2.6.7。在评论中，有人请求 grep -a Font agg.pdf 的输出：

/Shading 6 0 R /Font 3 0 R >>
<< /FontFile 16 0 R /Descent -285 /FontBBox [ -174 -285 1001 953 ]
/StemV 50 /Flags 4 /XHeight 500 /Type /FontDescriptor
/FontName /NimbusSanL-Regu /CapHeight 1000 /FontFamily (Nimbus Sans L)
%!PS-AdobeFont-1.0: NimbusSanL-Regu 1.05a
FontDirectory/NimbusSanL-Regu known{/NimbusSanL-Regu findfont dup/UniqueID known{dup
/UniqueID get 5020902 eq exch/FontType get 1 eq and}{pop false}ifelse
/FontType 1 def
/FontMatrix [0.001 0 0 0.001 0 0 ]readonly def
/FontName /NimbusSanL-Regu def
/FontBBox [-174 -285 1001 953 ]readonly def
/FontInfo 9 dict dup begin
/BaseFont /NimbusSanL-Regu /Type /Font /Subtype /Type1
/FontDescriptor 15 0 R /Widths 13 0 R /LastChar 255 /FirstChar 0 >>
<< /FontFile 20 0 R /Descent -251 /FontBBox [ -34 -251 988 750 ] /StemV 50
/Flags 4 /XHeight 500 /Type /FontDescriptor /FontName /CMR12
/CapHeight 1000 /FontFamily (Computer Modern) /ItalicAngle 0 /Ascent 750 >>
%!PS-AdobeFont-1.0: CMR12 003.002
%Copyright:  (<http://www.ams.org>), with Reserved Font Name CMR12.
% This Font Software is licensed under the SIL Open Font License, Version 1.1.
FontDirectory/CMR12 known{/CMR12 findfont dup/UniqueID known{dup
/UniqueID get 5000794 eq exch/FontType get 1 eq and}{pop false}ifelse
/FontType 1 def
/FontMatrix [0.001 0 0 0.001 0 0 ]readonly def
/FontName /CMR12 def
/FontBBox {-34 -251 988 750 }readonly def
/FontInfo 9 dict dup begin
 /Notice (Copyright \050c\051 1997, 2009 American Mathematical Society \050<http://www.ams.org>\051, with Reserved Font Name CMR12.) readonly def
<< /BaseFont /CMR12 /Type /Font /Subtype /Type1 /FontDescriptor 19 0 R

Answer 1

正如 steabert 在上面的评论中所建议的，解决方法是以不同的格式导出图形，然后将其转换为 PDF。根据上面的示例进行调整，工作流程可能如下所示：

import os
import matplotlib as mpl
mpl.use("Agg")

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['text.usetex'] = True

data = np.random.rand(50, 50)

plt.imshow(data, interpolation='nearest')
plt.xlabel('X Label')
plt.savefig('agg.eps')

os.system('epspdf agg.eps agg.pdf')

生成一个 16 Kb 的文件，看起来不错。与上面提供的示例仍然有一个区别：使用 (E)PS 管道似乎忽略了 interpolation='nearest' 选项，即图像在最终 PDF 中显得模糊。幸运的是，我可以忍受这一点，但研究这个问题可能会很有趣。