LaTeX札记（八）：Beamer演示文稿 | Levitate_

$\LaTeX$札记（八）——Beamer演示文稿

又是一年毕业季～ 这次把做了这么久beamer的一些心得分享一下。

首先，推荐阅读一下beamer的手册（The beamer class User Guide for version 3.72.，通过命令行texdoc beamer即可获得），也有中文翻译版（但是年份比较早，针对的还是3.24版）。在手册中其实已经很详尽的说明了如何创建一个beamer演示文稿，这里我就粗略的说明一下吧～

Beamer的上手还是很简单的，有个模版往里面填论文的内容就可以啦～ 我学位论文答辩的beamer模版也已经放在Github里，如果想要改为自己学校的样式，换换logo、配色方案、主图就可以叻，都还是挺简单的～

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鉴于我也学艺不精，本篇札记主要分为以下几部分：

• 入门
  • 是什么
  • 基本结构
• 进阶
  • 与常见的article相比，beamer独特的用法
    • 突出强调（structure & alert）
    • 块（block）
    • 列表（enumerate & itemize & description）
  • 使Beamer更“演示”的一些方式
    • 帧、叠层、动画
    • 多列并排
    • 公式的优雅注解
    • 页面脚注
  • “演讲者备注”的实现——笔记页
• 其他应用
  • poster制作（先咕咕咕～）

如果还有什么想到了在加～

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Beamer入门

引子

引子（一）

在小红书上之前有这样一个问题“PPT上面的这个是怎么做的”（图自小红书用户ID:10987385808）

而我关注很久的“旁门左道PPT”在PPT最上面这个是啥？咋做的呀？中回复ppt的导航栏就可以完成这样的操作。真的是这样的吗？

注意到上面的小圆点是会跟随页面的递进而变化的，同时圆圈的透明度代表当前页面属于哪一小节。这样的操作真的能通过ppt简单的实现吗？其实是很困难的，如果只是实现简单的章节导航栏，ppt还是可以实现的，但是对于这种每页都不同的，对于ppt来说就是难上加难了，尤其当你要加减页面时，那就更加痛苦了。

很显然，这个演示文档并不是使用powerpoint制作的，而是采用beamer制作的，文字风格和主题也是非常默认的风格～而顶部这个导航栏则是通过选用相应的beamer主题自动实现的，它会根据你的章节分配自动实现这样的小圆点。

例如上图这样，该页所属的节（section）的标题会重点突出，其他节会轻微透明；当前页面的圆圈会显示为实心，当前页面所属小节的圆圈会显示为更深的颜色。

引子（二）&是什么？

我最开始接触到beamer是在数模美赛培训期间，想要将论文用类似ppt的手段展示出来，但是把latex写的内容转化成ppt也很麻烦，于是就搜到了beamer这个东西。

当然latex公式要想在ppt中完美显示也有很多手段，我首推IguanaTex（A Free LaTeX Add-In for PowerPoint on Windows and Mac）。

如果你本地安装了texlive/mactex，那么这个工具属于是即插即用，直接把论文的公式复制过来就可以了。生成的公式是矢量格式，对每个元素都可以更换颜色等等，很方便。虽然界面是丑了点～

写着写着就歪了～

言归正传，beamer可以直接把你的论文转化为一个适合演示的pdf，放在大屏上展示你的成果～

beamer 是LATEX 的一个文档类（class）， 它可用于创建用投影机（projector） 放映的演示稿（presentations），也可用于制作幻灯片（slides）。

Beamer的基本结构

Beamer和一般创建的latex文件类似，都有导言区和正文组成。

导言区

在beamer的导言区中通常包括以下部分：

• 文件分类，即beamer或者ctexbeamer（引入中文的相关环境）。在documentclass中我们还可以加上对应的选项来采用需要的页面比例（aspectratio）、字体大小（如10pt）、输出版本（如handout会取消所有叠层，输出可供分发的版本）。例如在我提供的模版中，

  \documentclass[aspectratio=169,xcolor=table,10pt]{ctexbeamer}

  其中xcolor=table是为表格颜色提供的选项。

• 主题 🆕：beamer包含五类主题，这五个主题相互影响，与先后放置排列顺序甚至也有影响。这里不加赘述，具体每种主题能够带来什么样的效果可以参考beamer手册第III部分。在提供的模版中，我新定义了一种SEU颜色主题，其中定义了SEUcolor（东大绿）, SEUyellow, SEUdarkyellow, SEUred, SEUblue五种颜色，在模版中主要采用东大绿、东大黄作为主色调，其余颜色大家可以按需选用。

  • 演示主题\usetheme
  • 颜色主题\usecolortheme
  • 字体主题\usefonttheme
  • 内部主题\useinnertheme
  • 外部主题\useoutertheme

• 标题、作者、单位、日期——这一部分基本与article一致。我们可以采用[], {} 设置简略、完整版本的文本，用于封面和页脚。

• 相关的字体设置、宏包应用

  • 字体相关设置可以参考“LaTeX札记（四）：字体”的相关设置。在模版中，中文主字体为采用“更纱黑体”、斜体采用“霞鹜文楷”；西文主字体采用computer modern的非衬线体与cmbright的组合，以满足公式中字体同样统一；并且定义了\XWWK直接调用“霞鹜文楷”，方便霞鹜文楷与直立英文文本并排。
  • 其余相关图片、表格、画图等宏包

• 其余常用command定义

• 标题页面 🆕：封面页面定义、节标题页面定义、小节标题页面定义——其中，节标题、小节标题的实现方式其实就是在每个出现节、小节的开头位置，新增一个页面，显示相应的内容，大家可以按需调整。

  • 封面标题——加入了校标、院徽，四牌楼校区的楼

    \titlegraphic { 
    \begin{tikzpicture}[overlay,remember picture]
    \node[above left] at (current page.332){
        \includegraphics[width=.6\textwidth]{seu_building.png}
    };
    \node[above=0.5cm] at (current page.220){
        % \includegraphics[width=.25\textwidth]{logo_color_green.pdf}
        \includegraphics[width=.13\textwidth]{SEUlogo.pdf}
        \includegraphics[width=.13\textwidth]{RADIOlogo.pdf}
    };
    \end{tikzpicture}
    }

  • 节标题——修改了编号样式（改为“Part I”的样式，虽然这不是真的part），增加了该节出现的小节标题。注意这里小节标题的放置比较丑陋，暂时没有想到更好的居中对齐方式。

    \AtBeginSection[]{
        %  \let\insertsectionnumber\relax
         \let\sectionname\relax
         \frame{\sectionpage}
    }
    \renewcommand{\thesection}{\Roman{section}}
    \setbeamertemplate{section page}
    {
        \begin{centering}
            {\usebeamerfont{section title} \textsc{Part} \thesection}
    
            \vspace{10pt}
        \begin{beamercolorbox}[sep=12pt,center,colsep=-4bp,rounded=true,shadow=true]{part title}
        \usebeamerfont{section title}\bfseries\insertsection\par
        \end{beamercolorbox}
    
        \vspace{20pt}\begin{minipage}
            {.35\linewidth}
            \tableofcontents[sectionstyle=hide,subsectionstyle=show/shaded/hide]
        \end{minipage}
        
        \end{centering}
    }

  • 小节标题（暂未启用）——表示该小节在整体结构中的位置

    \AtBeginSubsection[]
    {
    \begin{frame}[shrink]
    
        \centering
            \tableofcontents[sectionstyle=show/shaded,subsectionstyle=show/shaded/hide]
    
    \end{frame}
    }

正文

正文部分可以采用\part, \section, \subsection来进行划分章节，同时也存在对应的*版本用于不编号，在目录中不进行显示。

• 注意到论文答辩一般是一个比较简短的演示文稿，所以一般不会用到\part来区分。对于不同的part会一般分别采用新的tableofcontent目录，包括顶部或侧边的导航栏，即导航栏和目录中只显示当前part的节。

• \section（节）的标题一般会显示在导航栏中，其样式根据主题区分。

• \subsection（小节）的标题根据不同的主题可能会显示/不显示在导航栏或页面顶端。对于论文答辩一般也不会区分到小节，所以可用可不用～

• 此外，类似于latex论文中，我们可以采用[], {} 设置长短标题，用于目录等不同用途，在beamer中同样有这样的操作。例如：

  \section[SIP上行 -- 迭代接收机设计]{上行链路叠加导频系统的迭代接收机设计}

  那么，在导航栏中会显示[]中的短标题，减少字数，更突出重点；而在使用tableofcontent（目录）、节标题页中会显示{}的长标题。

而对于每一个页面我们可以采用frame环境进行包裹，作为一个页面。例如：

\begin{frame}
		\frametitle{该页面标题}
		页面正文内容
\end{frame}

或者更简单的写作

\begin{frame}{该页面标题}
		页面正文内容
\end{frame}

如果我们把“页面标题”留空，则可以得到一个不带标题的页面。注意如果我们如果需要在页面中包含代码等环境，可能需要采用脆弱环境，即加上[fragile] 选项。

为了在标题栏放置校标、院徽，并将标题文字加粗，我在模版中定义了\frametitleb命令，只要将上述的\frametitle{该页面标题}修改为\frametitleb{该页面标题}就能够获得下面的标题文本效果。

\newcommand{\frametitleb}[1]{\frametitle{\makebox[\framewidth]{\bfseries #1 \hfill\raisebox{-1.5ex}{\includegraphics[height=1.1\baselineskip]{logo.pdf}}}}}

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Beamer进阶

在第一部分中，我们主要介绍了beamer的结构，但是总体看来除了frame，其余貌似和article/book类型没什么区别啊🤨～ 下面就介绍一些beamer更独有的用法，让beamer更加“演示”！

Beamer独特的用法

列表有了“新外观”（有序列表enumerate、无序列表itemize、描述description）

我们再将上面出现的图搬下来，可以看到无序列表、有序列表的圆点、序号变成了一种更加立体的风格，这个主要是Warsaw主题提供的特性。我们也可以采用别的主题获得不同的效果，例如Berlin主题提供平面方块点的风格，Hannover主题提供平面圆点的风格…… 更本质其实是内部主题（inner theme）起了作用，上面三个主题分别对应于rounded、rectangles、circles三种内部主题。

而描述环境则是将前面悬挂部分的问题设置为了结构色。

通过“颜色”进行突出强调（结构色structure、警告色alert）

在slides中，我们通常利用颜色进行突出强调。于是在beamer中我们有一些通过颜色来表示内容轻重缓急的方式。

• 结构色\structure：在手册中表述为“给定的文本被标记为（marked as）结构（structure）的一部分，也就是说，它有助于观众了解演示稿的结构。” 在给出模版的效果就是把显示的文字颜色变化为东大绿（即结构色），其余常见模版中一般是默认的蓝色。使用方法：\structure{text}
• 警告色\alert：在手册中表述为“给定的文本高亮显示，典型地显示为红色。” 使用方法：\alert{text}
• 半透明shade：这并不是一个能够在全文使用的颜色效果，而是当采用叠层等设置时候，会将当前不在视觉重点的内容采用半透明的方式显示。一般在目录设置中会使用。此外，利用\setbeamercovered{transparent}，列表项会以一定的透明度被隐藏。

此外，我们可以通过重定义\emph更加突出重点。例如，我定义了两种强调的方式：

\renewcommand{\emph}[1]{{\XWWK \structure{#1}}}
\newcommand{\emphbf}[1]{\structure{\bfseries#1}}

于是，\emph利用结构色的霞鹜文楷突出强调，而非原本的正文色斜体；\emphbf则进一步利用结构色的粗非衬线体突出强调。

“包裹起来”的块环境block

beamer中定义了用于排版文本的三种块环境，块环境包含标题（可省略）、正文。

• 常规块：\begin{block}{标题} 正文 \end{block}——采用结构色配色
• 举例块：\begin{exampleblock}{标题} 正文 \end{exampleblock} ——一般是黄色
• 警告块：\begin{alertblock}{标题} 正文 \end{alertblock}——一般是红色

当我们对标题的{}留空即可得到只包含正文的块，这可能帮我们生成一个具有整行宽度的框，放置一些需要突出的内容，例如在模版中图名即放置在不带标题的举例块中，并配合一个小图标。

但是，我并不推荐在全文中滥用块环境，每段文本都用块包裹，这会显得非常割裂。

此外，在beamer中定理、定义、证明等其实也都是采用的块环境，只是进行了一定的预先定义。

使Beamer更“演示”的一些方式

帧、叠层、动画

在beamer中页面被按照帧（frame）进行放映，而在一帧中可以创建多个叠层（overlay）分段展示，实现类似于powerpoint中一页内容中分部分显示的效果。（ps：我觉得帧这个概念有点奇怪，甚至觉得后面那个叠层才是实际帧的意思😂）

由于论文答辩也不需要非常多的动画，这里只介绍三个主要的叠层相关操作：

• 只是“暂停”：pause 提供了一个最简单的分段显示帧的方法。如果在帧的某处放置\pause，其后的内容会在下一slide才出现。这个\pause能够在一个帧中多处使用。此外，该命令还可以跟着一个选项表示在该帧第几个slide后才显示，即\pause[数字]。

• 列表中

  • 如果你想让列表的每一项按顺序出现可以在\begin{itemize}后面加上选项[<+->]，具体含义参见手册吧。即：

    \begin{itemize}[<+->]
        \item 从第1个slide开始显示直到这一帧结束。
        \item 从第2个slide开始显示直到这一帧结束。
        \item 从第3个slide开始显示直到这一帧结束。
    \end{itemize}

  • 如果你想让不同项目在不同slide上面显示。可以看下下面的案例：

    \begin{itemize}
        \item<1> 只在第1个slide显示。
        \item<2-> 从第2个slide开始显示直到这一帧结束。
        \item<2-4> 在第2到4个slide上显示，其余不显示。
        \item<3,5> 在第3和第5个slide上显示，其余不显示。
    \end{itemize}

  • 还有一些类似于高亮等的用法，请参考手册

• 大段文字图片——这种情况主要出现在如下情况：“一个帧顶部的内容始终是一致的（例如一个图），下半部分对这个图的不同模块进行说明（每次的文本说明都会占足整个下半部分）”，但是如果我采用不同的帧表现顶部图像位置可能会动来动去，同时会占用三个页码。此时，采用overprint环境就是非常好的选择。
  

  • 采用overprint环境，对每个叠层的内容放置一个onslide。

    \begin{frame}{heading}
        {不变的图片或者文字内容}
        \begin{overprint}
            \onslide<1>
            Some text for the first slide.\\
            Possibly several lines long.
            \onslide<2>
            Replacement on the second slide. 
        \end{overprint}
    \end{frame}

  • 该方案有两个已知的弊端：①使用handout模式时候不好处理，毕竟只有一个页面但要放置三段文本是不可行的，只能有所取舍；②此时overprint生成的区间的高度是偏高的，采用内容左右分布时候，minipage不能采用m选项，否则对齐可能有问题。

对于动画这个问题，已经在该系列的第一辑“LaTeX札记（一）：插入动画”中分享过啦～但是值得注意的是，动画对于PDF阅读器的要求很高，需要使用Adobe Acrobat获得较好的放映体验！

图文、多列并排minipage

为了能够有效利用横向空间，beamer中一般需要多列并排。我通常选用minipage环境这样能够更方便的对齐基线、调整列宽。

\begin{minipage}[m]{.47\linewidth}
     \centering\includegraphics[width=\linewidth]{figure.pdf}
\end{minipage}\hfill
\begin{minipage}[m]{.47\linewidth}
    \begin{exampleblock}{}
    		\raisebox{-1pt}{\structure{\faArrowCircleLeft}}\parbox{.95\textwidth}{\centering 图片说明}
    \end{exampleblock} 
    文本说明
    \begin{itemize}
        \item A
        \item B
    \end{itemize}
\end{minipage}

在上面的例子中给出了一个左图右文的图文并排案例，两个块垂直居中对齐，可以获得类似上图的效果。大家可以自行调整minipage的宽度、对齐选项等实现符合需求的效果。

公式注解

在beamer中为了更清晰、简要地说明公式，我们可以使用annotate-equations宏包为公式添加漂亮的注释。具体地使用说明请参考“Github上的使用说明”。同样给一个例子~

\begin{equation*}
        [\hat{\mathbf{d}}]_u = \tikzmarknode{nodeSum}{\sum_{a\in\mathcal{Q}}} \eqnmarkbox[SEUdarkyellow]{nodeA}{a} \cdot \eqnmarkbox[SEUcolor]{nodeProb}{\mathbb{P}\left[[\mathbf{d}]_u = a \,|\, \mathsf{L}_\text{map}^A \right]}
\end{equation*}
\annotate[yshift=.7em,xshift=1em]{below,right}{nodeSum}{\scriptsize \textit{加权求和}}
\annotate[yshift=.5em]{above}{nodeA}{\scriptsize \textit{星座点对应的复值符号}}
\annotate{below}{nodeProb}{\scriptsize \textit{根据LLR得到的先验概率}}

参考文献使用脚注而非尾注

在beamer中一般不会把使用的参考文献放置在整个beamer的最后，这样不太方便查看，而作为页面的脚注放在帧的下方。这里也给出一个使用案例：

• 首先，为了将beamer脚注的样式调整为“[1]”的格式，我们再导言区重定义脚注的编号方式：\renewcommand{\thefootnote}{[\arabic{footnote}]}

• 其次，使用时为了能够更加清晰突出文献可以写作

  \emph{(Chu \textit{et al}., 2022)}\footnote{\fontsize{7pt}{7pt}\selectfont  M. Chu, A. Liu, V. K. N. Lau, C. Jiang, and T. Yang, “Deep Reinforcement Learning based End-to-end Multi-user Channel Prediction and Beamforming,” \textit{IEEE Trans. Wirel. Commun.}, pp. 1–1, 2022, doi: 10.1109/TWC.2022.3183255.}

显示效果如下：

“演讲者备注”的实现——笔记页

在beamer中，能不能像powerpoint中一样在答辩的时候偷偷看“小抄”呢？答案是肯定的，只是对于PDF放映软件的要求可能比较高，所以对于不能使用自己设备的场景可能要谨慎使用beamer的双屏放映功能。

笔记页的制作和放置

• 添加笔记：在beamer中，可以简单的利用\note命令为每个页面添加笔记（放置在frame环境内部即可），如果是section、maketitle之类的页面可以放在在后面。

  • 在笔记中可以包含公式、列表等等一系列的环境～

  • 如果页面有多个叠层，可以为不同叠层创建不同的笔记！例如：

    \note<1->{第1个slide对应笔记页显示的内容，直到该帧的最后一个slide}
    \note<1>{只在第1个slide对应笔记页显示的内容}
    \note<2>{第2个slide对应笔记页显示的内容，直到该帧的最后一个slide}

    这一点相比在powerpoint的演讲者备注中手动标注这句“（点）”一下鼠标的方式，优雅多了～读完这部分的~~“小抄”~~（笔记），跳到下一页可以接着念，即使它属于同一个帧。

  • 在\note命令后面加上一个选项[item]，于是添加的不同笔记会被作为一个有序列表放置在笔记页，对于上述“大段文字图片的叠层”场景非常适用。
    

• 显示笔记&页面布局——beamer默认是不显示笔记页的内容的，需要在导言区加入相应的\setbeameroption

  • 一页正文，一页笔记：\setbeameroption{show notes}
  • 将笔记页放置在第二屏：\setbeameroption{show notes on second screen=right}。给定该选项后，会创建slides的双屏版本。可以指定在在左侧（left）、右侧（right）、底部（bottom）、顶部（top）放置第二屏幕显示笔记页。
  • 仅展示笔记：\setbeameroption{show only notes}

• 将笔记页放置在第二屏时可能存在的问题与相应解决方式：

  • 正文页面内容显示有问题，如文本不显示、字体颜色显示为白色、图片加载有问题等
    ——【解决方案】在导言区加上对应代码：

    \makeatletter 
    \def\beamer@framenotesbegin{% at beginning of slide
         \usebeamercolor[fg]{normal text}
          \gdef\beamer@noteitems{}% 
          \gdef\beamer@notes{}% 
    }
    \makeatother

  • 原本应该出现在笔记（正文）页面超链接出现在了正文（笔记）页，导致超链接位置出错，影响放映时的跳转
    ——【解决方案】使用下列patch，即在导言区引入\input{beamer-notes-patch}，在文件夹目录上放置“lrtfm”提供的beamer-notes-patch.tex，重新编译两遍，即可获得正确的超链接位置。

双屏放映

我也试用了知乎和网络推荐的不少软件（比如Présentation和pdfpc尝试了，之前常用的Adobe Acrobat和Sumatra PDF没找到双屏放映的方式），最后用下来感觉还是pympress最好用。虽然刚打开beamer会有点卡卡的，但是实际播放、显示笔记页、激光等等的功能还是非常完善的。同时在Windows和Mac上都可以使用～

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其他应用

poster制作

先咕咕咕着…… 给个小案例，来自之前科技论文写作的一个作业