Рисуем комиксы в стиле xkcd

Блог переехал. Актуальная версия поста находится по адресу: http://aakinshin.net/ru/blog/r/xkcd/.

---

Многие слышали о таком замечательном комиксе, как xkcd. Это веб-комикс от Рэндела Манро о романтике, сарказме, математике и языке. Для некоторых комиксов есть переводы на русский. Для поиска и просмотра ваших любимых комиксов в R есть отдельный пакет: RXKCD. Давайте установим этот пакет и подключим его:

install.packages("RXKCD")
library("RXKCD")

Давайте поищем какой-нибудь комикс, а затем нарисуем его. Функция searchXKCD выдаст нам список всех комиксов, в описании которых встречается заданная фраза. А getXKCD выдаст нам полную информацию о комиксе по заданному номеру (включая рисование картинки).

searchXKCD("someone is wrong")
getXKCD(386)

А теперь помимо стандартных комиксов научимся рисовать свои! Но только вот нарисовать целиком комикс будет не так просто, но вот график в стиле xkcd — проще простого. На Stackoverflow однажды был вопрос о том, как это сделать. Прежде всего, нам понадобится основной шрифт комиксов xkcd — Humor-Sans. Чтобы работать с разными клёвыми шрифтами, нужно прописать следующие строчки:

library(extrafont)
loadfonts()

Но в некоторых случаях конкретно с Humor-Sans у вас могут быть проблемы (подробнее можно почитать тут). Если, например, вы работаете на ОС Windows, то вам необходимо вручную скачать этот шрифт, а затем подключить его:

font_import(paths = c("path/to/humor-sans"))
loadfonts(device = "win")

Теперь мы готовы нарисовать график. Для начала посмотрим способ через ggplot2. Подготовим данные для рисования:

data <- NULL
data$x <- seq(1, 10, 0.1)
data$y1 <- sin(data$x)
data$y2 <- cos(data$x)
data$xaxis <- -1.5
data <- as.data.frame(data)

А теперь подключим ggplot2, подготовим тему для рисования xkcd-комиксов, нарисуем график и сохраним его в картинку:

library("ggplot2")
 
# XKCD theme
theme_xkcd <- theme(
  panel.background = element_rect(fill="white"), 
  axis.ticks = element_line(colour=NA),
  panel.grid = element_line(colour="white"),
  axis.text.y = element_text(colour=NA), 
  axis.text.x = element_text(colour="black"),
  text = element_text(size=16, family="Humor Sans")
)
 
# Plot the chart
p <- ggplot(data=data, aes(x=x, y=y1))+
  geom_line(aes(y=y2), position="jitter")+
  geom_line(colour="white", size=3, position="jitter")+
  geom_line(colour="red", size=1, position="jitter")+
  geom_text(family="Humor Sans", x=6, y=-1.2, label="A SIN AND COS CURVE")+
  geom_line(aes(y=xaxis), position = position_jitter(h = 0.005), colour="black")+
  scale_x_continuous(breaks=c(2, 5, 6, 9), 
                     labels = c("YARD", "STEPS", "DOOR", "INSIDE"))+labs(x="", y="")+
  theme_xkcd
 
# Save to png
ggsave("xkcd_ggplot.jpg", plot=p, width=8, height=5)

Мы рассмотрели способ рисования графика через jitter-функциональность пакета ggplot2. А в другом ответе предлагается способ эмуляции рисования "от руки" вручную. Создаётся функция рисования линии:

xkcd_line <- function(x, y, color) {
  len <- length(x);
  rg <- par("usr");
  yjitter <- (rg[4] - rg[3]) / 1000;
  xjitter <- (rg[2] - rg[1]) / 1000;
  x_mod <- x + rnorm(len) * xjitter;
  y_mod <- y + rnorm(len) * yjitter;
  lines(x_mod, y_mod, col='white', lwd=10);
  lines(x_mod, y_mod, col=color, lwd=5);
}

И функция рисования осей:

xkcd_axis <- function() {
  rg <- par("usr");
  yaxis <- 1:100 / 100 * (rg[4] - rg[3]) + rg[3];
  xaxis <- 1:100 / 100 * (rg[2] - rg[1]) + rg[1];
  xkcd_line(1:100 * 0 + rg[1] + (rg[2]-rg[1])/100, yaxis,'black')
  xkcd_line(xaxis, 1:100 * 0 + rg[3] + (rg[4]-rg[3])/100, 'black')
}

А теперь давайте нарисуем простенький график:

data <- data.frame(x=1:100)
data$one <- exp(-((data$x - 50)/10)^2)
data$two <- sin(data$x/10)
plot.new()
plot.window(
    c(min(data$x),max(data$x)),
    c(min(c(data$one,data$two)),max(c(data$one,data$two))))
xkcd_axis()
xkcd_line(data$x, data$one, 'red')
xkcd_line(data$x, data$two, 'blue')

В результате получим следующее изображение:
Есть и другие варианты рисования картинок в стилистике xkcd. Например, можно рисовать древовидные структуры следующего вида:
А поможет нам в этом пакет phytools. Пользоваться им достаточно просто. К примеру, вот такой код:

require(phytools)
require("extrafont")
tree<-read.tree(text="((mammals,(birds,reptiles)),amphibians);")
tree<-compute.brlen(tree)
xkcdTree(tree,file="herpetology.pdf",lwd=2,color="black", 
         dim=c(4,4),jitter=0.001,waver=c(0.03,0.03))

даст нам такую вот замечательную картинку: