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Les figures dans les documents scientifiques

Cette page est consacrée aux figures, dans lesquels on retrouvera les graphiques et les images.

Tom Gauld
Le département des théories fumeuses, Tom Gauld, Éditions 2024, 2020, ISBN 978-2-901000-42-6.

Les formats d'images

Il existe de grands types d'images, les images matricielles et les images vectorielles. Comprendre la différence entre les deux peut nous aider à améliorer la qualité des images dans nos documents.

Les images matricielles (bitmap)

bitmap = carte de points

Il s'agit d'une carte de pixels : à chaque pixel est associé une couleur. L'image est caractérisée par sa taille, sa résolution (le nombre de pixel par unité de longueur) et l'échelle de couleurs (nombre de canaux couleurs, précision). C'est le format des photos et de beaucoup d'images numériques.

Les formats matriciels les plus courants sont : BMP, GIF, TIFF, PNG, JPEG.

Les images matricielles sur Wikipédia.

Les images vectorielles

Vectoriel = formes géométriques

Image numérique composée d'objets géométriques définis par leurs attributs (forme, position, couleur, etc.). Dans une image vectorielle, lors de transformations ou redimensionnement (notamment à l'affichage), les objets sont recalculés, et affichés à une résolution adaptée. Contrairement aux images bitmap, les images vectorielles sont toujours nette !

Les images vectorielles sur Wikipédia.

Tip

Avant d'être exportées (sauvagement), les graphiques issus des tableurs et logiciels de calcul numérique (Python, MatLab) sont des images vectorielles.

Faire un joli graphique

Un peu de théorie

À quoi sert un graphique ? À synthétiser une grande quantité d'information sous forme graphique. Pourquoi la représentation graphique semble-t-elle plus efficace que le texte ? Une manière de répondre est de s'intéresser à la manière qu'a notre cerveau d'interpréter les informations graphiques.

Les attributs pré-attentif de l'information

Pour stimuler la mémoire à court terme et synthétiser une grande quantité d'informations, nous allons solliciter les attributs pré-attentifs reconnus par notre cerveau : forme (orientation, taille, épaisseur, etc.), couleur, position. Un graphique efficace mobilisera intelligemment ces différents éléments.

preattentive-attributes
Les attributs pré-attentifs de l'information, à utiliser dans les figures et schémas, tiré de Tapping the Power of Visual Perception, Stephen Few, 2004.

Les règles pour de jolis graphiques

Principes pour de beaux graphiques

  1. bien utiliser la surface à disposition (peu d'espace "perdu")
  2. utiliser les attributs pré-attentifs de l'information (forme, couleur, position)
  3. soigner les axes pour les rendre lisibles : taille de police, ajout de légende
  4. tracer les mesures discrètes avec des points, les modèles continus avec les lignes
  5. référencer l'image dans le texte : dans les logiciels d'éditions, les figures sont légendées (Figure XX : description) et doivent faire l'objet d'un renvoi dans le texte.

Example de texte de renvoi à la figure

Sur la Figure 1, on peut voir l'effet visuel de différents types de tracé. Dans tous ces cas, nous avons optimisé l'utilisation de la surface de graphique (règle 1). Le dernier graphique s'approche de ce que l'on peut attendre d'un graphique scientifique.

graph-01
Un jeu de données représenté de différentes manières.

Les logiciels

Il y a une infinité de manière de faire des graphiques. N'hésitez pas à essayer différents logiciels, pour trouver celui qui vous convient le mieux, en fonction des situations.

Les tableurs : Excel, LibreCalc

Pas besoin de les présenter. Excel et LibreOffice Calc sont les plus répandus. C'est à la fois la solution la plus évidente pour la plupart d'entre vous. Mais c'est aussi la plus limitée pour arriver à des résultats satisfaisants. Difficilement automatisables et sensibles aux versions des logiciels, il sont à privilégier pour de l'édition manuelle.

Matlab, Python, etc.

Les logiciels de calcul matriciel (Python Matplotlib*, MatLab, GNU Octave*, SciLab*) ou de calcul formel (Wolfram Mathematica, Maple, SageMath*)

* logiciels libres

Les notebooks

Les environnements de calcul intégrés dans des interfaces web ont de plus en plus de succès. Les Jupyter notebooks permettent de mettre en forme des programmes Python ou SageMath dans son navigateur web. Ils permettent donc de générer des graphiques.

Gnuplot

GnuPlot est un utilitaire graphique en ligne de commande. Multi-plateformes (Linux,Windows), libre et gratuit, il permet de tracer des graphiques à partir de scripts en lignes de commandes.

Exporter ses graphiques

Une fois que vous êtes satisfaits de votre graphique, vous l'exporter sous forme d'image. C'est à ce moment que beaucoup de choses se jouent sur la qualité de l'image.

On arrête le copier-coller

Dans TOUS les cas, si vous faites un copier/coller, ou pire, une impression écran, vous devriez faire autrement.

panneau-non crtl-c-v

Les conseils donnés dans la suite dépendent du logiciel utilisé pour produire votre image, et de la destination finale de votre image.

Depuis un tableur

Dans votre tableur, un graphique est encore vectoriel. Les conseils suivants doivent vous permettre de les conserver au format vectoriel dans vos documents écrits.

LibreOffice Calc > LibreOffice Writer

libreoffice-icons

Si vous réalisez votre graphique dans le tableur LibreOffice, et que vous destinez votre graphique à un document LibreOffice Writer.

  • LibreOffice Calc : clic-droit sur la figure > Exporter comme image (choisir un format)
  • LibreOffice Writer : il accepte le matriciel et le vectoriel (même PDF !)
Excel > Word

Si vous réalisez votre graphique dans le tableur Excel, et que vous destinez votre image à un document Word.

Excel to Word

  • Depuis Excel: copier
  • Dans Word : collage spécial > Image (métafichier amélioré)

OU

Excel to PPT

  • Depuis Excel: copier
  • Dans Power Point : collage spécial > Image (métafichier amélioré) ; puis clic-droit, enregistrer comme image

Métafichier amélioré

Le métafichier amélioré de Microsoft Office est un format vectoriel. Exportez votre fichier au format PDF et admirez le résultat.

Depuis MatLab ou Python

copier/coller ou impression écran toujours interdit !

Tous les logiciels de calcul peuvent exporter les images dans des tas de formats. Leur automatisation permet d'exporter simultanément dans différents formats. Les images, une fois exportées, pourront vous servir pour tous vos formats de documents.

Exemples dans Matlab

Solution manuelle

À partir d'une fenêtre graphique de MatLab, vous pouvez sauvegarder votre graphique avec Save As et choisir votre format préféré.

Solution en ligne de code

Un exemple pour exporter en PNG.

fig = figure ;
plot(x,y) 
print(fig,'monimage','-dpng')

Avantage en ligne de code

L'image sera mise à jour à chaque exécution de programme.

Python & Matplotlib

Si vous utilisez Python pour la visualisation de données, vous ne pouvez pas passer à côté des cheatsheets & handouts. Vous y trouverez plein d'infos pour réussir vos graphiques.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# données à tracer
t = np.arange(0.0, 2.0, 0.01)
s = 1 + np.sin(2 * np.pi * t)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(t, s)

ax.set(xlabel='time (s)', ylabel='signal (unit)',
       title='une belle figure')
ax.grid()

fig.savefig("test-python.png")
plt.show()

test-python

Depuis Gnuplot

À partir de données contenus dans des fichiers texte, et en exécutant un script, Gnuplot génère toutes sortes de graphiques. Ci-dessous un exemple de script qui trace une série de donnée sur l'évolution de la température moyenne du globe (données du site OurWorldInData).

# script gnuplot

set terminal pngcairo size 1000,400 enhanced font 'Verdana,15'
set output 'global-temp.png'

set datafile separator ","
set grid
set title 'Réchauffement climatique'
set xlabel 'Années'
set ylabel 'Ecart de température [°C]'
set key left top
plot '< grep Global temperature-anomaly.csv' u 3:4:5:6 w yerrorbars title 'err', "" u 3:4 w l lt rgb 'red' title 'global'

global-temp

Placement des images dans les documents

Si vous vous intéressez à la mise en page en général, ce point est discuté sur la page Mise en page. Ici on fait un focus sur le positionnement des figures.

Mise en page des figures

Restez simple : alternez le texte, la figure (et sa légende), puis de nouveau le texte.

Mise en oeuvre

Utilisez l'environnement figure

\begin{figure}
   \includegraphics[]{image.format}
   \caption{légende}
   \label{étiquette pour la référence}
\end{figure}

Voir plus loin.

Une mise en forme plus complexe, où la figure est composée de trois sous-figures.

Mise en oeuvre

Utilisez l'environnement subfigure

Voir plus loin.

Dans les logiciels d'édition, il est possible d'habiller les images par le texte. Cela se pratique dans les magazines, journaux, etc., mais peu dans les articles scientifiques. Il est plus difficile de maîtriser ce que l'on fait avec ce type de mise en page.

On vous le déconseille, même si vous avez l'impression que cela vous fait gagner de la place. Préférez plutôt regrouper plusieurs images dans la même figure.

Mise en page des figures dans les logiciels bureautique

Lorsqu'une figure est insérée dans un logiciel bureautique (Word, Writer, etc.), elle peut être habillée de différentes manières. Elle peut être traitée comme un caractère (texte) ou être placé à une position spécifique sur la page. Il n'est pas si facile de maîtriser ce comportement. Pour éviter les problèmes, nous recommendons une méthode unique, qui consiste en fait à imiter le balisage qui existe en LaTeX ou HTML.

Utilisez des tableaux pour placer les images

L'astuce la plus simple consiste à utiliser un tableau pour placer les figures. Cela permet de positionner les images, la légende, et une fois les bordures effacées, on ne voit plus le tableau.

Figure
Figure 1 : légende de la figure



Figure a Figure b
(a) (b)
Figure 1 : légende de la figure, (a) détail légende figure a, (b) détail légende figure b.



Figure a Figure b
(a) (b)
Figure c
(c)
Figure 1 : légende de la figure, (a) détail légende figure a, (b) détail légende figure b, (c) détail légende figure c.