数据分析、科技绘图必备工具—Microcal Origin 宋善鹏 1998年 第20期 15版 　　Microcal Origin是Windows平台下用于数据分析、工程绘图的软件。它的功能强大，在各国科技工作者中使用较为普遍。下面将Origin 4.1版的基本功能向大家做一个介绍。 　　Origin像Microsoft Word、Excel等一样，是一个多文档界面（Multiple Document Interface，MDI）应用程序，如^201501a^。它将用户所有工作都保存在后缀为OPJ的工程文件（Project）中，这点与Visual Basic等软件很类似。保存工程文件时，各子窗口也随之一起存盘；另外各子窗口也可以单独保存（File/Save Window ），以便别的工程文件调用。 一个工程文件可以包括多个子窗口，可以是工作表窗口（Worksheet）、绘图窗口（Graph）、函数图窗口（Function Graph）、矩阵窗口（Matrix）、版面设计窗口（Layout Page）等。一个工程文件中各窗口相互关联，可以实现数据实时更新，即如果工作表中数据被改动之后，其变化能立即反映到其他各窗口，比如绘图窗口中所绘数据点可以立即得到更新。然而，正因为它功能强大，其菜单界面也就较为繁复，且当前激活的子窗口类型不一样时，主菜单、工具条结构也不一样。 #1　　一、工作表（WorkSheet）窗口 　　当Origin启动或建立一个新的工程文件时，其默认设置是打开一个Worksheet窗口，如^201501b^。该窗口缺省为两列，分别为A（X）、B（Y），代表自变量和因变量。A和B是列的名称，将影响到绘图时的图例。可以双击列的顶部进行更改。此时你可以在该工作表窗口中直接输入数据；用光标键或鼠标移动插入点。也可以从外部文件导入数据，但应选择File/Import，Origin可以识别的数据文件格式，如文本型（ASCII）、Excel（XLS）、Dbase（DBF）等，甚至可以导入一个声音文件（.WAV），Origin可以分析这个声音文件并绘出其声波的波形图。 　　当数据输入工作表后，你可以先对输入的数据进行调整。选Edit/Set As Begin使选定的行作为绘图的起始行，Edit/Set As End则将选定行作为绘图终止行。在这种情况下可以只绘出某一段数据。选Column/Set as X、Y、Z，可以将选定列分别设为X、Y、Z轴。你也可以选Column/Add New Columns，在工作表中加入新的一列。当选定某列后再选Column/Set Column Values，可以对该列的数据值进行设置。Origin内置了一些函数，你可以在文本框中输入某个函数表达式，Origin将计算该表达式并将值填入该列。例如新增加一个C（Y）列，选定该列后，其缺省的表达式为Col（C）=Col（B）－Col（A），表示把每行对应的B列值减去A列值，所得结果填入C列。当然你完全可以输入一个新的函数以完成相应的功能，具体函数名称及其用法请参见Origin的用户手册或其帮助文件。 　　先看看Origin基本的数据分析功能吧！选Analysis/Statistics on Columns，将弹出一个新的工作表窗口，里面给出了选定各列数据的各项统计参数，包括平均值（Mean）、标准偏差（Standard Deviation，SD）、标准误差（Standard Error，SE）、总和（Sum）以及数据组数N，如^201501c^。注意到该工作表窗口上方的Recalculate按钮了吗？当原始工作表中的数据改动以后，点一下这个按钮，就可以重新计算，以得到更新的统计数据。同样，选Analysis/Statics on Rows则可以对行进行统计，只是统计结果直接附在原工作表右边，不另新建窗口。Analysis/Extract Worksheet Data 则用于从工作表窗口中提取符合一定条件的数据。例如它给定的缺省条件为：Col（B）>0，即表示从选定工作表中提取所有B列大于零的数据，并在新建的工作表窗口中显示。选Analysis/t－test可以对数据进行t检验，判断所选数据在给定置信度下是否存在显著性差异，结果将在弹出的Script Window中显示。具体的统计学名词就不在此解释了。对Script Window中的计算结果可以单独保存、打印、拷贝等，另外还可以在Analysis菜单下对数据排序（Sort）、快速傅立叶变换（FFT）、多重回归（Multiple Regression）等等，可根据需要选用。 　　下面该介绍Origin强大的绘图功能了。可以先在工作表窗口中选好要用的数据，点Plot菜单，将显示Origin可以制作的各种图形，包括直线图、描点图、向量图、柱状图、饼图、区域图、极坐标图以及各种3D图表、统计用图表等等。在Tools菜单下选择Linear Fit、Polynomial Fit或Sigmoidal Fit，将分别调出线性拟合、多项式拟合、S形曲线拟合的工具箱。例如要对数据进行线性拟合，在Linear Fit工具箱上设置好各个选项后（或用其缺省值），点Fit键，则弹出一个绘图窗口，给出拟合出来的曲线，同时在弹出的Script窗口中给出拟合参数，如回归系数、直线的斜率、截距等。不论是在以上Plot菜单中选择某项，或是选用以上的某种拟合方式，都将弹出一个Graph窗口，此时主菜单、工具条结构都将发生变化。 #1　　二、绘图（Graph）窗口 　　在Edit菜单下选Copy Page，可将当前Graph窗口中所绘的整个图形拷贝至Windows系统剪贴板。这时就可以在其他应用程序，如Word中进行粘贴等操作了。而这时的Plot菜单与刚才激活窗口为工作表窗口时的就完全不一样了。选Add Plot to Layer，可在当前层中加入新的一组数据点，这个命令用于将几组数据绘于同一个图上，如^201501d^。如果所加入的数据还要进行拟合等操作，这时应加入描点图（Scatter）。一幅图中的数据组数，将在新增加的Data菜单的底部显示，数据组名称前面打勾的是当前激活的数据组。如果要对图中已有的数据进行拟合等操作，应先在Data菜单下点击该组数据，把该组数据设为激活状态，同时在Data菜单下可选Move Data Points，光标变为方格状，这时即可以在所绘图上移动数据点，或选Remove Bad Data Point，可删去不满意的数据点（可不要用这两项功能篡改实验数据哟）。操作结束后，相应工作表窗口中的数据也随之自动变化。 　　此时的Analysis菜单也与刚才完全不一样了。可以在此菜单下，选Simple Math，对两组数据进行简单的数学计算，包括加、减、乘、除、乘方等，另外可以对数据进行平滑、积分、微分、平移等操作，还可以进行其他各种方式的拟合。选该菜单最下面Non－linear Curve Fit，可以调出一个更复杂的界面，在其中可以选择合适的拟合函数进行非线性拟合。如果你对Analysis菜单下众多的术语感到头疼的话，建议你还是先去看看统计学方面的书吧。Format菜单下各命令可对图形进行设置。选Format/Page，可对输出图形的实际大小进行调整；Format/Layer 则用于对当前绘图层进行设置，如图形在页面中所占大小以及相对位置、是否显示背景、是否显示坐标轴等等；Format/Axes可对各坐标轴进行控制。因其选项繁多，建议对一般输出用其缺省值，然而，如需要输出一些特殊效果，就应该在对话框中进行相应的设置，例如可以通过适当的设置输出坐标网格效果。这些也可以通过在图中直接双击相应的对象进行设置。 #1　　三、其他窗口 　　在矩阵（Matrix）窗口中，可以方便地进行矩阵运算，如转置、求逆等，也可以通过矩阵窗口直接输出各种三维图表。在函数图（Function Graph）窗口中可以绘制出各种函数图形，其对应的菜单、工具条等与Graph窗口完全类似。而在版面设计（Layout Page）窗口中可以放置以上提及的各种窗口对象，如可以把一个Worksheet窗口和其对应的Graph窗口并列置于同一个Layout Page窗口中，以便最终输出，该窗口中的对象可以移动、改变大小等，但不能编辑。以上几类窗口，一则用法相对简单，二则平时数据处理、绘图输出中用得也相对较少，在此就不详细介绍了。 　　Origin的其他功能，如其内置的LabTalk脚本语言，可以实现工作自动化，更方便更快捷地控制Origin；其Layer（层面）的概念与PhotoShop中的类似，可以产生双X轴、双Y轴（例如同一个温度坐标，左边以摄氏度显示，右边以华氏度显示）等等。综合运用这些功能就可以完成更为复杂的任务，限于篇幅，不能一一介绍了。 　　Origin当前的最高版本是5.0。5.0版中又新增加了一些功能，如全面支持鼠标右键操作、支持拖放式绘图等等。大家可以在Microcal公司的主页（http://www.microcal.com）下载其Demo版（5.2Mb）。