TikZ：如何以简单的方式绘制曲线？

Question

我是 TikZ 的初学者，试图说明不同的信号输出（基线 + 单脉冲、基线 + 多脉冲和基线 + 持续脉冲等），但却遇到了很大困难。

关于这个主题还有其他问题，我尝试了不同的方法，例如和draw，plot smooth但hobby输出从来不像我预期的那样和/或真的很难实现。

以下是一些示例图像，我想在 TikZ 中复制。它们不需要完全像这样，它们更多是为了说明目的。

我想问的是 TikZ 的资深用户，您将如何解决这个问题？哪种方法最适合？我经常遇到这样的问题：hobby其他软件包在达到峰值之前会使我的“基线”出现下降。

Answer 1

这种类型的草图可以通过\draw使用 来完成controls。第一个示例代码（我使用网格来定位控制点）：

\documentclass[border=3mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \draw[ultra thin, gray!30](0,0) grid (5,5);
  \draw[thick](0,5) |- (5,0);
  \draw[thick,red](0,0.5) -- (1,0.5) ..controls(1.75,0.5) and (1.25,4).. (2,4) ..controls(2.75,4) and (2.25,0.5).. (3,0.5) -- (5,0.5);
\end{tikzpicture}
\hspace{5mm}
\begin{tikzpicture}
  \draw[ultra thin, gray!30](0,0) grid (5,5);
  \draw[thick](0,5) |- (5,0);
  \draw[thick,green](0,0.5) -- (1,0.5) ..controls(2.5,0.5) and (1.5,4).. (3,4) -- (5,4);
\end{tikzpicture}
\hspace{5mm}
\begin{tikzpicture}
  \draw[ultra thin, gray!30](0,0) grid (5,5);
  \draw[thick](0,5) |- (5,0);
  \draw[thick,blue](0,0.5) -- (0.5,0.5) 
  ..controls (1.5,0.5) and (1.25,4).. (1.5,4) 
  ..controls (1.75,4) and (1.75,0.5).. (2,0.5)
  ..controls (2.25,0.5) and (2.25,4).. (2.5,4)
  ..controls (2.75,4) and (2.75,0.5).. (3,0.5)
  ..controls (3.25,0.5) and (3.25,4).. (3.5,4)
  ..controls (3.75,4) and (3.5,0.5).. (4.5,0.5) -- (5,0.5);
\end{tikzpicture}
\end{document}

这里最重要的部分是如何controls工作。在下面的例子中，曲线从 开始，A方向朝向B，并结束于D，方向从 开始C。使用这样的组件，您可以制作最常见的基本函数。

\documentclass[border=5mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \draw[ultra thin,gray!30](0,0) grid (5,5);
  \draw[very thick,blue!30] (0,1) coordinate(start) --
  (1,1) coordinate(A) --
  (2.5,1) coordinate(B) --   
  (2.5,4) coordinate(C) -- 
  (4,4) coordinate(D) -- 
  (5,4) coordinate(end);
  \foreach \Point in {start,A,B,C,D,end}{
    \fill[blue] (\Point) circle(2pt);
    \node[above] at (\Point) {\Point};
  }
  \draw[red] (start) -- (A) ..controls(B) and (C).. (D) -- (end);
\end{tikzpicture}
\end{document}

Answer 2

pics您可以为此定义小助手（ ）。

\documentclass[tikz,border=3mm]{standalone}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[pics/graph/.style={code={
 \draw[thick,pic actions] plot[variable=\x,smooth,domain=0:1] (\x,{#1});
 \draw[thick,black] (0,1) |- (1,0);
}}]
 \path[scale=4,transform shape]
  (0,3) pic[red]{graph={0.8*exp(-20*(\x-0.4)*(\x-0.4)))}}
  (0,1.5) pic[green!60!black]{graph={0.5*(1+tanh(8*(\x-0.4)))}}
  (0,0) pic[blue]{graph={0.8*exp(-100*(\x-0.2)*(\x-0.2)))+
    0.8*exp(-100*(\x-0.5)*(\x-0.5)))+0.8*exp(-100*(\x-0.8)*(\x-0.8)))}};
\end{tikzpicture}
\end{document}