beamer

beamer 是用于用 LaTeX 制作演示幻灯片（PDF）的 document class。把源文件分成名为 frame 的单元后，每个单元就成为一张幻灯片。它提供学术报告中常见的整洁主题、逐行显示项目的 overlay、左右分栏和强调框等，演示所需的基本功能一应俱全。本页从第一行开始，到逐步显示为止按顺序介绍。

选择 class — \documentclass{beamer}

beamer 文档以 \documentclass{beamer} 开始。仅这一行就会把每一页变成横向的 一屏内容，而不是纸张页面，并一次性设置演示用的标题、导航、配色等体裁。beamer 的做法不是像普通 article 那样组织章节，而是按屏幕单位排列内容。

幻灯片默认是 4:3（约 126 mm × 96 mm）。若要适配现代宽屏显示，可用 class 选项改变宽高比：\documentclass[aspectratio=169]{beamer} 会得到 16:9。aspectratio 可取 1610、169、149、54、43、32，分别表示 16:10、16:9、14:9、5:4、4:3、3:2。正文字号也可像 \documentclass[11pt]{beamer} 那样指定，默认是 11pt。

frame 环境 — 一张幻灯片

beamer 的核心是 frame 环境。原则上，从 \begin{frame} 到 \end{frame} 之间就是一张幻灯片，里面放列表、图和公式。幻灯片标题可用 \frametitle{...} 添加，也可像 \begin{frame}{Title} 一样作为环境参数传入。

\begin{frame}{はじめに}
  \begin{itemize}
    \item 背景
    \item 目的
  \end{itemize}
\end{frame}

这里的关键是：一个 frame 不一定等于一页。使用后面要介绍的 overlay（逐步显示）时，同一个 frame 会生成 多页 PDF，播放时看起来像动画。即便如此，“frame = 一个逻辑屏幕”的单位不变，计数也按 frame 编号而不是页码。

标题页与目录

标题元数据与 article 一样在导言区声明。写 \title{...}、\author{...}、\institute{...}、\date{...}，然后在正文中把 \titlepage 放进一个 frame，就会排出标题幻灯片（\maketitle 也得到同样结果）。演示中常用 \date{\today} 自动填写日期。

较长的演示中，用 \section{...} 分隔内容后，这些结构会反映到每张幻灯片上方的导航中。声明好分段后，把 \tableofcontents 放进一个 frame，就会得到目录幻灯片。写 \tableofcontents[currentsection] 会生成 只强调当前节 的目录；若想在每节开头自动插入这样的 frame，可在导言区使用 \AtBeginSection[]{...}。

主题 — 一次性决定整体外观

beamer 的一大魅力是，只需选择一行 主题，配色、布局和导航就会一起定好。在导言区用如 \usetheme{Madrid} 选择 presentation theme。除了 Madrid，还有 Berlin、Warsaw、Singapore、metropolis（需额外安装）等许多主题。若只想替换配色，用 \usecolortheme{...}（如 beaver、seahorse、dolphin）；字体则用 \usefonttheme{...}（如 serif、professionalfonts）调整。

Overlay — 逐步显示

如果想在演示过程中 逐步展示 内容，就使用 overlay。最简单的是 \pause：把它放在 frame 中间，后面的内容会被送到下一张幻灯片（下一页）。这时一个 frame 会展开为多页 PDF，播放时成为逐步显示。

\begin{frame}{結果}
  \begin{itemize}
    \item 第一の点
    \pause
    \item 第二の点
    \pause
    \item 第三の点
  \end{itemize}
\end{frame}

若要更细控制，可在命令后立即用尖括号 <...> 添加 overlay specification。例如 \item<1-> 表示“从第 1 张起一直显示”，\item<2> 表示“只在第 2 张显示”，\item<2-> 表示“第 2 张以后显示”。也可写范围和跳号，如 <-2,4-5,7>。切换显示 / 隐藏的主要命令如下。

\onslide 和 \uncover 即使内容隐藏也会 保留空间，所以项目出现时布局不会跳动。相反，\only 会插入或移除输出本身，因此隐藏部分的 空间会被收回，内容会重新流动。像 \alert<2>{...} 一样，也可给 \textbf 或 \textcolor 添加 overlay spec，实现“只在特定幻灯片强调”。

Block、分栏与 fragile

若要用带框盒子突出内容，使用 block 环境：\begin{block}{Title}…\end{block} 会生成符合主题风格、带标题的盒子。还有提示警告用的 alertblock 和示例用的 exampleblock；定理和定义可直接使用 theorem、definition 环境。

若要把幻灯片左右分割，在 columns 环境 中排列 \column{width}（或 column 环境）。这很适合把图和说明并排放置。

\begin{frame}{比較}
  \begin{columns}
    \column{0.5\textwidth}
      左の内容
    \column{0.5\textwidth}
      右の内容
  \end{columns}
\end{frame}

有一点需要注意：在 frame 中使用 verbatim 环境或 listings（显示源代码）时，该 frame 需要加 [fragile] 选项，写作 \begin{frame}[fragile]。这是因为 beamer 为 overlay 在内部改变 <、> 等字符的含义，而 verbatim 要原样输出字符，二者会冲突。加上 [fragile] 后，会切换到一种特殊处理：先把 frame 内容写到外部文件再读回，从而让两者共存。

最小示例

下面是一个可编译的最小 beamer 文档，包含主题、标题幻灯片，以及使用 \pause 的列表 frame。导言区声明主题和标题元数据；正文中第一个 frame 放 \titlepage，第二个 frame 放逐步显示的项目列表。

\documentclass[aspectratio=169]{beamer}
\usetheme{Madrid}

\title{My Talk}
\author{Ada Lovelace}
\institute{Analytical Engine Lab}
\date{\today}

\begin{document}

\begin{frame}
  \titlepage
\end{frame}

\begin{frame}{Overview}
  \begin{itemize}
    \item Background
    \pause
    \item Method
    \pause
    \item Results
  \end{itemize}
\end{frame}

\end{document}

编译后，首先出现 Madrid 主题的标题幻灯片（题名、作者、机构、日期）；随后在 “Overview” 幻灯片中，每前进一步都会追加一个项目。虽然只有两个 frame，但由于 \pause，PDF 会展开为多页。制作日文幻灯片时，LuaLaTeX 可用 luatexja 等启用日文，并加入与引擎匹配的设置。

实际演示的写作流程

beamer 不是把论文原样切碎的工具。先把演示流程分成“问题、方法、结果、结论”等几个部分，每个 frame 只放一个主张。不要从正文稿中粘贴长段落，而是压缩成图、公式和短项目列表，再只在真正有助于逐步呈现的地方使用 \pause 或 <2->。

• 宽高比 — 如果知道投影环境，先决定 aspectratio=169 或 43，再设计幻灯片。
• 密度 — 每张幻灯片以 3 到 5 个项目为目标，细节转到口头说明或讲义。
• 代码和日志 — 含有 verbatim、listings 或 minted 的 frame 要加 [fragile]。
• 讲义版 — 如果 overlay 让 PDF 难读，为提交或分发准备减少 overlay 的 PDF。

区分演讲版与讲义版

beamer PDF 首先是演讲时逐步推进的文档。如果带着大量 \pause 命令或 <2-> overlay 直接分发，同一个逻辑 frame 可能变成许多页，讲义会难以阅读。用于提交或预先分发时，可以从同一源文件构建带 handout 选项的独立讲义版，或只为重要 frame 准备减少 overlay 的版本。

% talk version
\documentclass[aspectratio=169]{beamer}

% handout version: switch this line when exporting for distribution
% \documentclass[aspectratio=169,handout]{beamer}

\begin{document}
\begin{frame}{Result}
  \begin{itemize}[<+->]
    \item Observation
    \item Interpretation
    \item Limitation
  \end{itemize}
\end{frame}
\end{document}

制作讲义版时，不仅要看页数，也要看每页出现的信息密度。演讲中逐步显示可能很有效，但讲义往往在一开始就显示所有项目更清楚。反过来，演讲版通常应减少细小注释和补充，把细节留给 handout 或论文正文，这样听众更容易跟随屏幕。