Grafiken in LaTeX – TikZ/pgf, picture, PSTricks, MetaPost

LaTeX kommt von Haus aus mit einigen guten Möglichkeiten, Grafiken zu erzeugen. Alle erlauben Ihnen, Elemente Ihrer Grafiken absolut präzise und reproduzierbar auszurichten. Vier dieser vergleiche ich im folgenden Artikel: TikZ/pgf, picture, PSTricks und MetaPost.

Dieser Artikel basiert auf meinem Buch “Wissenschaftliche Arbeiten schreiben mit LaTeX”, dem Buch für den Einstieg in LaTeX.

Für alle vier gilt: Wenn Sie einen Teil Ihrer Grafik mehrfach verwenden möchten, werden die Kopien genauso positioniert sein wie das Original, weil keine Ungenauigkeiten der Maus auszugleichen sind. Da es sich nur um normalen Text handelt, können Sie die Grafiken problemlos einer Versionsverwaltung unterwerfen und sie auch auf verschiedenen Computersystemen verwenden. Natürlich sind diese Vorteile auch Nachteile: Bei allen vier müssen Sie etwas Code hinschreiben, interaktiv mit der Maus zeichnen geht hier nicht.

TikZ/pgf: empfehlenswert für die meisten Anwendungen

TikZ/pgf ist die jüngste der hier vorgestellten Grafiksprachen. Dadurch konnte dessen Autor das Beste aus den existierenden Sprachen nehmen und vereinen. Herausgekommen ist eine einfache und knappe Syntax mit vielen Möglichkeiten.

Hier brauchen Sie sich keine Gedanken um LaTeX oder pdfLaTeX machen, da TikZ/pgf unabhängig vom Ausgabeformat funktioniert. Außerdem können Sie Grafiken direkt im Dokument eingeben und müssen sich dadurch nicht wie in MetaPost Gedanken um Schriften und ähnliches machen.

TikZ möchte erstens so portabel wie die picture-Umgebung sein und dabei aber annähernd die Mächtigkeit von PSTricks mit der einfachen Angabe von Pfaden wie in MetaPost verbinden.

TikZ/pgf wird hauptsächlich von dessen Autor gefördert, die Nutzer und Entwicklergemeinde ist damit noch nicht so groß wie bei den beiden anderen. Wenn Sie Daten plotten wollen, sind Sie mit einer Lösung wie MATLAB besser bedient. Wenn Sie frisch anfangen und nicht spezielle Anforderungen dagegen sprechen, dann sollten Sie sich für TikZ/pgf entscheiden. Die hervorragende Dokumentation finden Sie mittels des Kommandozeilenbefehls “texdoc pgfmanual”.

picture: eher für kleine Zeichnungen.

Die picture-Umgebung zeichnet A sich dadurch aus, dass sie problemlos überall mit LaTeX zur Verfügung steht und unabhängig vom Ausgabeformat immer funktioniert. Sie ist im Grunde sehr einfach zu bedienen.

Diese Einfachheit wird freilich damit erkauft, dass picture eher nur für einfache Zeichnungen geeignet ist. Wenn beispielsweise Flächen gefüllt werden sollen oder Sie nicht immer alle Positionen manuell angeben möchten, sind die Grenzen schnell erreicht. Mein Rat: Sie können picture für kleine, schnelle Zeichnungen hernehmen, für aufwendige rate ich eher ab. Wobei ich auch die kleinen Zeichnungen mittlerweile mit TikZ/pgf schreibe.

PSTricks: das Schlachtschiff.

PSTricks ist meiner Einschätzung nach die umfangreichste Lösung. Keine ist mächtiger. Für viele Anwendungsfelder gibt es bereits vorgefertigte Makros. Dies macht die Anwendung für Zeichnungen oft leichter. Als Beispiel sind hier Plots zu nennen, also Daten- oder Funktionsgraphen. Die Konfigurationsmöglichkeiten von Achsenbeschriftungen, verschiedenen Skalierungen und Rohdatenformaten übersteigt die vergleichbaren Fähigkeiten in MetaPost und TikZ/pgf. Dafür ist die Syntax,­ also das, was Sie hinschreiben müssen, mit etwas mehr Sonderzeichen versehen als bei TikZ.

Beim Benutzen von pdfLaTeX ist ein Zwischenschritt über pst-pdf notwendig. Die Verarbeitung für das Zielformat PostScript und das Zielformat PDF ist damit unterschiedlich und eher fragil und aufwendig. Schleifen lassen sich in MetaPost leichter schreiben als in PSTricks. Wenn Sie sich an PSTricks wagen wollen, dann empfehle ich Ihnen unbedingt das hervorragende Buch direkt vom Autor Herbert Voß.

MetaPost: schöne Automatismen, aber komplizierte Syntax

Wie schon im vorigen Absatz angedeutet, sind Schleifen in MetaPost ein Sprachkonstrukt und nicht nur ein Makro. Zudem gibt es neben der for-Schleife auch while-Schleifen und das if-Konstrukt für Verzweigungen. Dies lässt sich zwar auch in PSTricks realisieren, jedoch nur über Makros.

MetaPost beherrscht hervorragend die relative Ausrichtung von Zeichnungselementen und die automatische Positionierung über implizite lineare Gleichungen. Diese mathematischen Fähigkeiten stellen MetaPost heraus. Dafür werden unter MetaPost schnell aufwendige Definitionen notwendig, besonders bei MetaObj ist der Schreibaufwand für das Definieren eigener Objekte sehr groß.

MetaPost ist programmierlastig und benötigt bei komplexeren Grafiken viel an Definitionsaufwand. MetaPost ist ausgereift, wesentliche Erweiterungen oder neue Zusatzpakete sind jedoch selten geworden.

Resumée

Alle vorgestellten Möglichkeiten bis auf picture sind ähnlich mächtig, und bei einfachen Zeichnungen ist nur die Syntax verschieden, nicht aber die Schwierigkeit. Bei komplexeren Zeichnungen müssen Sie sich entscheiden, welche Alternative entweder die technisch bessere für Sie ist oder mit welcher Syntax Sie sich wohler fühlen.

Die Verwendung des einen schließt das andere nicht aus. Sie sollten dann aber für gleichartige Zeichnungen auch immer dieselbe Sprache verwenden, damit die Gruppen auch in Details der Formatierung konsistent aussehen. Entscheiden Sie sich beispielsweise, einen Plot mit PSTricks zu erstellen, dann sollten Sie auch für weitere Plots dabei bleiben.

Ich selbst hatte alle vorgestellten in Verwendung, wobei ich mittlerweile TikZ deutlich bevorzuge. So empfehle ich Ihnen, gleich mit TikZ loszulegen.

Wenn Sie erfahren wollen, wie LaTeX Sie mit sauberen, reproduzierbaren und parametrierbaren Grafiken unterstützen kann, dann lesen Sie mein Buch “Wissenschaftliche Arbeiten schreiben mit LaTeX”. Sie lernen damit nicht nur Grafiken in LaTeX, sondern alles, was zu einem sauberen und schönen Dokument gehört.