物创图谱是一款正在开发中的 macOS 矢量绘图软件,主要面向物理教学、试卷制图和实验示意图制作。它以 A4 页面为基础,整合几何绘图、物理专用图形、公式输入、自定义元件图库和矢量导出,希望减少物理图形制作中的重复操作。
为什么要单独开发一款物理绘图软件?
在备课、命题和编写讲义时,我们经常需要绘制电路图、受力图、场分布图、实验装置图和几何光路图。
这些图形并不一定复杂,但通常包含一些反复出现的要求:
线条和端点需要准确连接; 圆弧、角度和刻度需要保持规范; 文字与物理公式需要清晰排版; 图形需要在 Word、试卷或 PDF 中保持清晰; 常用元件需要重复使用,并且能够继续修改。
通用办公软件可以完成其中一部分工作,专业 CAD 软件也能实现精确绘图,但两者的操作方式不一定适合快速制作物理题图。
物创图谱的定位,就是在两者之间提供一个更聚焦的选择:保留矢量绘图的精确性,同时把常见的物理制图流程直接放进软件中。
以 A4 页面作为绘图基础
物创图谱的画布采用 A4 竖版页面,页面尺寸为 210 mm × 297 mm。
画布中的尺寸、刻度尺、网格和标注都按照真实页面比例计算。绘图完成后,可以直接导出 PDF,也可以通过 macOS 系统打印。对于试卷、讲义和实验报告,这种方式能够减少图片插入文档后再次调整比例的工作。
软件同时支持 SVG、PNG 和 JPEG 导出。SVG 适合继续排版或放大使用;PNG 和 JPEG 可以设置输出清晰度,并支持只导出框选区域。
基础矢量绘图能力
目前的软件包含点、线段、射线、直线、折线、矩形、多边形、圆、椭圆、圆弧、样条曲线和钢笔路径等基础工具。
圆、椭圆和圆弧采用分点构造方式。例如,中心圆由圆心和半径点确定,三点椭圆由中心、长轴边界和短轴边界确定。这种交互更接近几何绘图软件,也便于后续修改关键点。
选择图形后,可以移动、旋转、修改节点、调整线宽和线型,也可以进行组合、取消组合、对齐、等距分布、镜像和阵列操作。画布支持网格磁吸、对象关键点捕捉,以及正交、斜二测和等轴测三种绘图视图。
面向物理图形的专用工具
在通用绘图工具之外,物创图谱增加了一些物理制图中经常使用的元素:
正向磁场和负向磁场区域; 由平行箭头组成的电场区域; 固定面、阴影和物理网格; 角度、数字序列和真实毫米刻度尺; 几何约束与两点尺寸标注; 用于电路连接的智能导线和连接节点。
磁场、电场和网格不是简单插入一张图片,而是根据用户指定的范围生成可编辑矢量图形。绘制后仍然可以调整间距、颜色、线宽和区域大小。
智能导线可以吸附自定义元件的端口。移动元件时,已经连接的导线会保持连接;导线交叉时,软件会区分跨线桥和电气连接节点。这项能力主要用于电路图和模块连接图。
文字与本机 LaTeX 公式
软件区分普通文字和数学公式两类内容。
普通文字适合器材名称、说明和序号;公式工具则调用本机 XeLaTeX 进行渲染,可以输入分式、根式、上下标、矢量、积分、求和以及希腊字母等内容。
公式编辑器同时保留 LaTeX 源码输入和快捷输入方式。已经放入画布的文字或公式可以再次双击编辑,不需要删除后重新创建。
自定义元件图库
物创图谱没有把元件图库限定为一组固定模板,而是允许用户使用软件中的基础图形制作自己的元件。
一个元件可以由路径、文字和公式组成。绘制完成后,可以为它设置放置锚点和连接端口,再存入自定义图库。图库支持最多六级目录,例如:
初中物理/电学/测量仪表/电压表
使用图库元件时,元件会以锚点跟随鼠标放置。如果元件设置了端口,第一个端口也可以直接作为放置位置。插入后的元件仍然保留原始矢量结构,可以整体移动,也可以取消组合后修改内部细节。
这种方式更适合逐步建立个人或教研组自己的标准图库,而不是让所有人使用同一套固定符号。
文档保存与后续编辑
软件使用 .pcanvas 作为原生文档格式,用于保存图形、文字、公式、组合关系、元件端口、智能导线、约束和尺寸标注。
与只导出图片相比,原生文档可以保留完整的二次编辑能力。完成的图形可以先保存为工程文件,需要使用时再导出为 PDF、SVG 或位图。
物创图谱目前是原生 macOS 软件,使用 SwiftUI 和 AppKit 开发,公式渲染与文档处理均可在本机完成,不依赖网页运行。
它适合哪些工作?
目前的软件主要适合以下几类任务:
为试卷和练习题绘制黑白矢量题图; 为课件和讲义制作电路、受力、场分布和实验示意图; 建立个人常用的电学、力学、光学元件图库; 绘制需要公式、尺寸和角度标注的物理图形; 输出可以继续排版的 SVG,或者直接生成 A4 PDF。
它并不是完整 CAD 软件,也不是 Word 或专业排版软件的替代品。现阶段更明确的目标,是把物理图形从“能够画出来”进一步变成“能够方便地修改、复用和规范输出”。
当前开发状态
物创图谱仍处于持续开发阶段,当前版本为 1.3.2,首先支持 Apple 芯片 Mac。
目前已经完成基础矢量绘图、A4 页面、公式渲染、自定义元件图库、智能导线、物理场图、几何构造、选区导出和打印等主要框架。后续工作会继续围绕元件编辑、文档排版、绘图交互和物理专用工具展开。
软件的开发重点不会是不断增加彼此孤立的按钮,而是逐步形成一套适合物理图形的工作流程:基础图形可以精确绘制,常用元件可以重复调用,连接关系可以保留,最终结果可以清晰地进入试卷、讲义和教学资料。