图像格式与插入

写下 \includegraphics{plot} 时，你交给 LaTeX 的并不是一个文件名，而是一个名字的主干。graphicx 宏包会按固定顺序在后面接上 .pdf、.png、.jpg 等扩展名逐一寻找，取第一个存在的文件。正是这个设计，让同一份源文件在 pdfLaTeX、LuaLaTeX、dvipdfmx 下都能编译；也正是这个设计，造成了「明明重新生成了 PNG，图却没变」这种常见事故。本页讲 \includegraphics 的选项、用 \graphicspath 设定搜索路径、各引擎实际能读的图像格式，以及 LaTeX 说找不到文件时该怎么读那条错误。

graphicx 与 \includegraphics：为什么不写扩展名

插图由标准的 graphicx 宏包负责：先声明 \usepackage{graphicx}，再写 \includegraphics[选项]{名字}。惯例是省略扩展名，看一眼内部实现就明白为什么。pdfTeX 的驱动文件 pdftex.def 明确列出了尝试的扩展名顺序：.pdf, .png, .jpg, .mps, .jpeg, .jbig2, .jb2。也就是说，如果文件夹里同时有 plot.pdf 和 plot.png，永远是 PDF 胜出。当你把图表重新导出为 PNG 而插图纹丝不动时，多半是旧的 plot.pdf 还躺在旁边。反过来说，正因为省略了扩展名，日后把 PNG 换成 PDF 才能一个字都不改原稿。graphicx 是更早的 graphics 宏包的扩展版，区别在于选项以 key=value 的形式成组传入；两者都属于 LaTeX 标准的 latex-graphics 套件，无需另行安装。

\documentclass{article}
\usepackage{graphicx}
\begin{document}
% no extension: graphicx tries .pdf, .png, .jpg ... in that order
\includegraphics[width=0.6\textwidth]{plot}
\end{document}

写出扩展名不只是关掉自动选择，连错误信息的措辞都会变。\includegraphics{plot} 找不到东西时，负责搜索的是 LaTeX 内核，它会说 ! LaTeX Error: File 'plot' not found.。而 \includegraphics{plot.png} 找不到时，回答的是驱动：! Package pdftex.def Error: File 'plot.png' not found: using draft setting.。前者意为「所有扩展名都没匹配上」，后者意为「就缺这一个文件」——出现哪一条，决定了你该去哪里找。另外，TeX Live 里的 mwe 宏包会把 example-image.pdf 装进 TeX 树本身，所以在任何目录下 \includegraphics{example-image} 都能用。问答网站的最小示例里总出现这个名字，原因就在这里。

指定尺寸：width、height、scale、keepaspectratio

实际写作中几乎总要指定尺寸，而且惯例是相对于版面书写，例如 width=0.8\textwidth。写成 8cm 这类绝对值，一旦改成双栏或换了纸张尺寸，就只有插图被落在原地。\textwidth 是正文块的宽度，\linewidth 是「当前正在排的这一行的宽度」，在 minipage 或 subfigure 内部会缩成盒子的宽度。所以在盒子里写 width=\linewidth，日后改动盒子宽度时图会自动跟随。scale= 是相对于图像自身原始尺寸的倍率，适合原始尺寸本身有意义的场合，但它对版面宽度一无所知，很容易溢出；通常 width= 更稳妥。

同时写 width= 和 height=，graphicx 会老老实实照办，于是宽高比被破坏，图像变形。keepaspectratio 正是为此而设：加上它之后，两个值定义一个框，图像在框内按比例放到最大。把照片灌进固定尺寸的位置时，几乎总要带上它。另一个值得记住的检查用选项是 draft：它根本不读取图像，只排出尺寸正确的空框并在里面印出文件名，让上百张插图的文档试排快得多。写成 \usepackage[draft]{graphicx} 就对整篇文档生效。

旋转与裁剪：angle、trim、clip、viewport

angle= 接收以度为单位的逆时针旋转角。angle=90 把图向左转四分之一圈，是把横向图表放进纵向页面的常规手法。值得注意的是 angle= 与 width= 的书写顺序，因为 graphicx 按写入顺序依次应用各键。[angle=90,width=6cm] 意为「先旋转，再把结果缩放到 6cm 宽」；[width=6cm,angle=90] 意为「先做成 6cm 宽，再旋转」——最终尺寸并不相同。旋转默认围绕图像左下角进行，origin=c 把支点移到中心，origin=tr 移到右上角。

要裁掉图像边缘，就把 trim= 与 clip 配对使用。trim 按 左、下、右、上 的顺序取四个值——这个顺序继承自原点位于左下角的 PostScript 坐标系，所以和直觉对不上。默认单位是 bp（big point，一英寸的七十二分之一）。而且一定要加 clip：忘了它，本该裁掉的部分不会消失，反而会溢出并盖住周围的正文。给负值则相反，会增加边距，是在图周围留白的巧法。如果你想用绝对坐标的矩形而不是「从四边各削去多少」来指定裁剪范围，就用 viewport=，同样要配合 clip。

% half the text width
\includegraphics[width=0.5\textwidth]{photo}

% fit inside 8cm x 5cm without distortion
\includegraphics[width=8cm,height=5cm,keepaspectratio]{photo}

% rotate a quarter turn to the left, then scale the result
\includegraphics[angle=90,width=6cm]{diagram}

% shave 20bp left, 20bp bottom, 30bp right, 10bp top -- clip is mandatory
\includegraphics[trim=20 20 30 10,clip,width=6cm]{scan}

% page 3 of a multi-page PDF
\includegraphics[page=3,width=\linewidth]{report}

用 \graphicspath 指向图片文件夹

如果图片集中放在另一个文件夹，就用 \graphicspath 追加搜索路径。每个目录名各自用一对花括号包住（只有一个也要包），末尾必须加正斜杠 /（Windows 上同样用 /）。 搜索顺序可以通过实验确认：当前目录下的同名图片绝对优先；找不到时，才按书写顺序依次尝试所列目录，取先命中者。因此写成 \graphicspath{{figures/}{old-figures/}} 会形成一种好用的安排：figures/ 里的新版本自动遮住旧版本，只有尚未重画的图才会从 old-figures/ 取。含空格的路径要用引号包住，例如 {"my figures/"}。若要改动尝试的扩展名序列本身，用 \DeclareGraphicsExtensions。

\usepackage{graphicx}
% braces around each directory, trailing slash on each, searched in this order
\graphicspath{ {figures/} {../shared-figures/} }

% narrow or reorder the list of extensions graphicx will try
\DeclareGraphicsExtensions{.pdf,.png,.jpg}

PDF 还是 PNG：矢量与栅格的取舍

判断标准其实只有一条：由线条和文字构成的图用矢量，带连续色调的图像用栅格。 矢量图（PDF、EPS、SVG）把点、线、曲线记为坐标，因此无论放大到什么程度轮廓都会重新计算，与打印分辨率毫无关系。曲线图、电路图、含公式的图纸属于这一类。栅格图（PNG、JPEG）是彩色像素组成的网格，放大只是让像素变大而已。照片和截图属于这一类，要送印就准备 300 dpi 以上的原始数据。把照片矢量化毫无收益，只会让文件变大。若是在 LaTeX 内部生成图形（TikZ、pgfplots），输出从一开始就是矢量。

在栅格图内部，口诀很短：照片用 JPEG，其余一律用 PNG。 JPEG 是有损压缩，善于处理照片的层次，但会在线条和文字边缘留下被称为蚊式噪声的模糊——把截图存成 JPEG，文字周围显得脏兮兮的正是这个原因。PNG 无损、支持透明度，适合大面积纯色的图和截图。至于 SVG，没有任何引擎能直接读取。svg 宏包让你可以写 \includesvg{file}，但它在幕后调用 Inkscape 的命令行转成 PDF（DVI 输出时转成 EPS），并把 SVG 内的文字导出到单独文件由 LaTeX 重新排版。这需要装好 Inkscape 并以 --shell-escape 编译。若求稳妥，先用 Inkscape 之类的工具导出成 PDF 最可靠。反方向，若想把 TeX 的输出变成 SVG，可用 dvisvgm。

各引擎能读哪些格式：EPS 真的读不了吗

决定可接受格式的不是引擎，而是它背后的驱动文件。启动时 graphics.cfg 判断正在运行哪个引擎，pdfTeX 就加载 pdftex.def，XeTeX 就加载 xetex.def，输出 DVI 则加载 dvips.def；该文件里声明的扩展名列表，就是所支持格式的全部。由此要对流行说法作两处订正。其一，XeLaTeX 与 dvipdfmx 可以直接处理 EPS 和 PS：xetex.def 与 dvipdfmx.def 的扩展名列表里有 .eps 和 .ps，还一路排到 .ai、.bmp、.jp2。其二，pdfLaTeX 与 LuaLaTeX 实际上也能读 EPS。

pdfLaTeX 让 EPS 通过的机制就写在 pdftex.def 里。到 \begin{document} 时，如果 shell escape 已启用，该文件会自行把 .eps 追加进扩展名列表并载入 epstopdf-base。而且 TeX Live 默认启用的受限 shell escape 就够了，不需要 --shell-escape。受限模式下调用的是安全版 repstopdf；只有加上 --shell-escape 才会换成 epstopdf 本体。转换结果会以 myfig-eps-converted-to.pdf 的名字留在源文件旁边。不过 pdftex.def 自己也附了警告：当原本是 PDF 而非 EPS 时，这种自动转换可能给出错误的结果。要关掉它，就在 \documentclass 之前写 \newcommand{\DoNotLoadEpstopdf}{}。

% EPS under pdflatex already works; this line only makes it explicit
\usepackage{epstopdf}

% ... and this, placed BEFORE \documentclass, switches the conversion off
% \newcommand{\DoNotLoadEpstopdf}{}

% pLaTeX / upLaTeX: the driver cannot be detected, so name it
% \usepackage[dvipdfmx]{graphicx}

也有理由不要过分依赖这种自动转换。用 pdflatex -no-shell-escape 运行时，.eps 根本不会加入扩展名列表，于是 myfig.eps 明明就在眼前，仍会得到 ! LaTeX Error: File 'myfig' not found.。更麻烦的是写了扩展名的情形：\includegraphics{myfig.eps} 会既不报错也不警告，安安静静地排出一个印着文件名的方框来代替图像。凡是构建服务器或合作者的工具链使用 -no-shell-escape 的场合，稳妥的做法是事先把 EPS 转成 PDF 并纳入版本管理。日文常用的 pLaTeX / upLaTeX 无法自动判别驱动，请明写 \usepackage[dvipdfmx]{graphicx}。需要 PNG、JPEG、PDF 的尺寸信息时，用 extractbb 生成 .xbb 辅助文件。

当 LaTeX 说 File not found

与图像有关的错误，措辞本身就指出了原因。记住四条，绝大多数事故当场就能收拾。! LaTeX Error: File 'plot' not found. 意为「扩展名列表里没有一个能对上」——拼写错误、缺少 \graphicspath，或者只有 EPS 而 shell escape 被关掉了。! Package pdftex.def Error: File 'plot.png' not found: using draft setting. 意为「就缺这一个文件」。! LaTeX Error: Unknown graphics extension: .tiff. 意为「文件在，但这条路线不认识这个格式」——把 TIFF 或 WebP 直接递过去就会这样。请转成 PNG 或 PDF。

第四条性质不同。! LaTeX Error: Cannot determine size of graphic in plot.png (no BoundingBox). 意为「文件读到了，但不知道尺寸」。缺少 BoundingBox 行的 EPS 会触发它，但日常工作中遇到它的压倒性原因是本想用 pdflatex 却启动了 latex。latex 走的是 DVI 路线，因此加载的是 dvips.def，它无法把 PNG 或 JPEG 的字节流读作尺寸。如果所有插图突然一起坏掉，先怀疑编译命令。

• EPS 的 BoundingBox：缺行或数值错误会导致尺寸无法确定。用 ps2eps 或 epstool 重写。
• 多页 PDF：默认只取第 1 页。用 page= 选择页面；要整份文档插入，请用 pdfpages 宏包。
• PDF 的留白：图形 PDF 边距过大会让图显得很小。先用 pdfcrop 裁掉再插入。
• 文件名里的空格与句点：my plot.tar.gz 这类名字难以干净地切出扩展名。请只用字母、数字、连字符和下划线。
• 写死扩展名：指定扩展名会妨碍以后更换格式。一般只写不带扩展名的名称。

最后要确认一点：\includegraphics 只是把图放在原地，不加编号也不加说明文字。论文里要写「参见图 3」，就得把图放进 figure 环境并配上 \caption 和 \label。此后的事——[htbp] 究竟把图落在哪里、说明文字怎么修饰、如何拆成 (a)(b)——由本页的两个姊妹页负责。