视觉感知与认知
2. 視覺感知與認知
- 2. 視覺感知與認知
- 2.1 感知與認知
- 2.1.1 視覺感知處理過程
- 2.1.2 格式塔理論
- 2.1.2.1 貼近法則 (proximity)
- 2.1.2.2 相似法則 (similarity)
- 2.1.2.3 連續原則 (continuity)
- 2.1.2.4 閉合原則 (closure)
- 2.1.2.5 共勢原則 (common fate)
- 2.1.2.6 好圖原則 (good figure)
- 2.1.2.7 對稱性原則 (symmetry)
- 2.1.2.8 經驗原則 (past experience)
- 2.2 顏色
- 2.2.1 顏色刺激理論
- 2.2.1.1 人眼與可見光
- 2.2.1.2 顏色與視覺
- 2.2.1.3 顏色視覺障礙
- 2.2.2 色彩空間
- 2.2.2.p 絕對色彩空間與相對色彩空間
- 2.3 視覺編碼原則
- 2.3.1 相對性與絕對性
- 2.3.2 標記和視覺通道
- 2.3.3 視覺通道的概念
- 2.3.3.1 視覺通道的類型
- 2.3.3.2 表現力和有效性
- 2.3.3.3 表現力判斷標準
- 精確性
- 可辨性
- 可分離性
- 視覺突出
- 2.3.4 視覺通道的特性
- 2.3.4.1 平面位置
- 2.3.4.2 顏色
- 2.3.4.3 尺寸
- 2.3.4.4 斜度和角度
- 2.3.4.5 形狀
- 2.3.4.6 紋理
- 2.3.4.7 動畫
向上看才是目錄哦
2. 視覺感知與認知
ps:好久沒更了，哦吼 之前有點頹，emmm我悔過 我錯了。
上一節講可視化的時候講過了數據可視化是通過可視元素傳遞數據信息、利用人眼感知能力對數據進行交互表達以增強認知的技術。這節來講講可視化的一個重要概念：視覺感知與認知。
在可視化與可視分析過程中，用戶是所有行為的主體，而用戶要做的就是通過視覺感知器官來獲取可視信息、編碼并形成認知，從而在交互分析中獲取解決問題的方法。
數據從模擬仿真和現實世界產生，我們對獲取的數據進行處理分析可視化，然后傳遞給用戶，用戶通過視覺感知獲取可視化信息，獲取方法，影響到他們作出的決策，進而影響行為，然后影響現實世界。
注：其中用戶，數據處理，可視化，組成了一個直接交互的過程；
當多個用戶參與進來就會形成群組協作；
而根據對用戶行為的影響，間接影響現實世界，產生新數據，產生數據更新；
數據可視化技術，是將數據轉換為易為用戶感知和認知的可視化視圖的重要手段。整個過程涉及數據處理、可視化編碼、可視化呈現和視圖交互等流程，每一個步驟的設計需要根據人類感知和認知的基本原理進行優化，所以我們要深刻理解人類的感知認知的特點，才能做出最好的可視化設計。
2.1 感知與認知
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感知指客觀事物通過感覺器官在人腦中的直接反映。如人類感覺器官產生的視覺嗅覺聽覺觸覺等。
認知指在認識活動的過程中，個體對感覺信號接收、檢測、轉換、簡約、合成、編碼、儲存、提取、重建、概念形成、判斷和問題解決的信息加工處理過程。
2.1.1 視覺感知處理過程
圖像單元根據部分與整體的關系組織，語言單元根據聯想與層級組織；舉例：一個人可以通過詞語“汽車”想象一輛汽車，或者可以通過車的心里映像來想象一輛車；在相互關系上，一個人可以想象出一輛車，用語言來描述它，也可以讀或聽關于車的描述后，構造出心里映像。
在這里你可以了解一下心理學的雙重編碼理論，同樣是可視化理論基礎之一。
同樣在這里我們還要涉及了解一下低階視覺和高階視覺。
感知心理學通常將視覺分為低階視覺和高階視覺兩種類型。低階視覺與物體的物理性質有關，包括深度、形狀、邊界、表面材質等。高階視覺包括物體的識別和分類，屬于人類的認知能力的重要組成部分，其中，低階視覺已經在信息可視化和可視分析的研究中得到了廣泛的驗證。
2.1.2 格式塔理論
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格式塔（Gestalt）心理學誕生于1912年，是心理學為數不多的理性主義理論之一。它強調經驗和行為的整體性，反對當時流行的構造主義元素學說和行為主義“刺激-反應”公式。
格式塔心理學認為，整體不等于部分之和，意識不等于感覺元素的集合，行為不等于反射弧的循環。看起來有點抽象，實際點就是，一個人往窗外望，他看到的是樹木、天空、建筑，那么格式塔心理學和構造主義元素學說的區別就在于：一個人往窗外觀望，他看到的是樹木、天空、建筑，還是組成這些物體的各種感覺素質，例如亮度、色調等等。格式塔心理學主張研究應從整體出發，考察以便理解部分，認為完整事物應該要有完整的特性，而不能拆分為簡單的元素，其特性也不是拆分元素所能體現的。（即具有整體特性）
那么重點來了，敲黑板，格式塔心理學感知理論最基本的法則是簡單精煉法則，認為人們在進行觀察的時候，傾向于將視覺感知的內容理解為常規的、簡單的、相連的、對稱的或有序的結構。同時呢，人們在獲取視覺感知的時候，會傾向于將事物理解為一個整體，而不是理解為組成事物所有部分的集合。格式塔法則又因此被稱為完圖法則。
那么現在我就來介紹幾種格式塔法則，同時這個對于我們的數據可視化會有很大的借鑒意義。
2.1.2.1 貼近法則 (proximity)
感知對象在空間距離上較近時，人們一般會傾向于將靠近的對象歸為一組。如下圖，左邊各個對象沒有彼此貼近，所以不會被認為是一組，而右邊花紋有貼近，因此被識別為 “U”
2.1.2.2 相似法則 (similarity)
人們觀察事物的時候呢，會自然的根據事物相似性進行分組（如顏色，形狀，大小等物理性質），雖然也許實際上事物是沒有分組的意圖。如下面的散點圖和統計圖，很容易讓用戶認為，不同顏色是不同分類。（貼近原則與相似原則的區別是采用空間距離或屬性相似性對數據進行分組）
2.1.2.3 連續原則 (continuity)
人們觀察事物的時候呢會自然地沿著物體邊界，將不連續的邊界貼近且連續的物體視為一個連續的整體。如下圖的點圖，會被用戶看為一個整體（如箭頭一樣），而當數據隔斷過大，人眼的重建視覺感知就容易與實際數據產生偏差，如下右圖，光從上圖推斷，用戶的感知是會和實際曲線產生偏差的。
2.1.2.4 閉合原則 (closure)
這個原則和貼近原則有一定的相似性，但是也有自己的特點。在某些視覺映像中，其中的物體會有不完整的或不是閉合的，而格式塔心理學認為，只要物體形狀足以表征其本身，人們就會很容易的感知到整個物體而忽視其未閉合的特征，簡而言之就是，當物體滿足一些條件的時候，即使它并不完整，但是用戶還是可以感知出它的完整特征。如下圖中未閉合的特征并不影響人們識別這兩種事物。
2.1.2.5 共勢原則 (common fate)
共勢原則指如果一組物體沿相似的光滑路徑運動趨勢或具有相似的排列模式，人們會將他們識別為同一物體。講起來有點抽象，就是說，比如，有一堆點同時向下運動，而同時有另一堆在向上運動，那么用戶就會將這兩堆點看成兩組不同的物體。這和相似法則的注重的屬性有點像，但是，共勢原則強調趨勢和模式，它不一定是靜態的，也可以是動態的。下圖也許你可以看出一點東西來。右圖的每個數據點代表的是一個國家在某個年份的狀態數據，展示的是Hans Rosling的“各國狀態趨勢圖”的一個實例。
2.1.2.6 好圖原則 (good figure)
聽名字？很迷，好吧我也很迷。好圖原則是指人眼通常會自動的將一組物體按照簡單、規則、有序的元素排列方式識別，其實這就和格式塔的簡單精煉原則匹配了。也就是個體識別世界的時候通常會消除其中的復雜性和不熟悉性，采納最簡化的形式。如下圖，左方是奧運五環，右邊是輪廓圖，其實就展現出了奧運五環的兩種識別模式，輪廓圖與實體圖來看，我們更傾向于將其識別成一系列的圓環，而不是輪廓圖。（其實就是輪廓圖更復雜我們不會去識別，懶得想那么多）
2.1.2.7 對稱性原則 (symmetry)
對稱性原則顯而易見，指人的意識傾向于將物體識別為沿某點或者某軸的對稱形狀。因此，將數據按照對稱性原則分為偶數個對稱的部分，對稱的部分會被下意識地識別為相連的形狀，從而增強認知的愉悅度，那么敲黑板，這里就提出了我們數據可視化需要考慮的一點，認知愉悅度。特別的呢，如果兩個對稱形狀還相似的話，更容易被認為是一個整體啦。放圖！男女年齡數據的對稱排列，可以增強數據可讀性哦。
2.1.2.8 經驗原則 (past experience)
經驗嘛，就是經驗嗯。那么就和過去的經驗有關，past experience嘛。這個呢，就有很大的變動空間，是需要符合有時代特性的。什么是常識，什么是用戶都有的經驗，都需要自己去查找衡量。那么放一個圖吧。你覺得左邊右邊的第二個是B還是13呢，其實是同一個圖像，但是由于你的常識經驗，會對你的心理有一種暗示，左邊是B右邊是13是不一樣的。
那經過這些東西來看呢，其實吧，格式塔理論就是強調：視覺形象首先是要作為統一的整體來被感知的，而后才是以部分感知，同時呢，整體特性和部分拆分開來的特性是有不一樣的，人們“看” 一個圖像，首先看到是構圖整體，然后才看到組分。那么這種理論有啥用？我們的數據可視化，信息可視化，都會包含這種將圖像元素表達和重組，如何高效直觀、讓絕大部分用戶所接受我們的數據也是我們需要考慮的，其中還會涉及用戶對圖像的感知和認知過程。格式塔心理學就是一套完整的對于心理感知認知的心理學研究，盡管它會有一些缺陷，但是對于我們的可視化設計研究是有借鑒意義的。
2.2 顏色
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為啥說道顏色呢，可視化可視化，還要考慮視覺，在信息可視化與視覺設計中，顏色是最重要的元素之一。顏色可以包含相當豐富的信息，非常適合呢用來對信息編碼——即數據信息到顏色的映射！所以呢顏色與形狀和布局構成了最基本的數據編碼手段。另外呢，可視化設計的結果最終生成一幅能夠顯示在顯示器（輸出設備）上的彩色圖像，因而可視化結果的表達能力與視覺美感依賴于設計者對于顏色的準確使用。
那么中學物理學過，為什么會看著有顏色呢，這就和光學有關，光學理論上的顏色呢和物理生理學有關，是由可見光經過環境相互作用后到達人眼并經過一系列的物理化學變化轉化為人腦所能處理的電磁脈沖的結果，從而最終形成的感知。所以說，顏色感知是一個復雜的物理和心理相互作用的過程。簡而言之，人類對顏色的感知，既有光的物理性質影響，也有心理因素。
所以這里我們要了解一下這幾方面的知識。
2.2.1 顏色刺激理論
2.2.1.1 人眼與可見光
可見光，即能被人眼捕獲并在人腦中形成顏色感知的電磁波，在整個電磁波波譜上只占很小的一部分。復色光經色散分光后可依照波長的大小順序排列成彩色圖案（如圖2.11）
同時不同顏色（波長）的光也可以合成得到其他顏色的光。
而人眼是人類對于環境中大部分信息的獲取通道（相當于信息輸入設備一樣）。左圖呢是人眼的水平截面圖，成年人的眼睛是一個直徑約23mm的近似球狀體。光線會一次通過角膜、虹膜、瞳孔、晶狀體，最終到達視網膜。人眼又六塊運動控制肌肉固定，這些肌肉控制人眼方向以便觀察環境中的物體，同時保證眼球在人體頭部運動時的穩定性。
人眼光學系統其實類似于日常的照相機系統，角膜作為最外層，能將光線聚焦于晶狀體同時保護人眼構造（即鏡片）；瞳孔會控制開口大小從而控制光線的接收量（即光圈）；晶狀體則是凸透鏡，調節焦距；最后視網膜則是一個成像的作用，利用光感受細胞捕獲光線，將刺激傳輸到大腦形成外觀感知（形狀，顏色等）。
其他的人眼構造包括視網膜上的感受細胞等，就自己去搜索下，了解吧。（如桿狀細胞、錐狀細胞等），那么這里又會涉及一個東西：色度學，自己去了解吧。
利用人眼和可見光的關系，可以更加的深入了解可視化的一些特點。
2.2.1.2 顏色與視覺
從物理學來說，光線其實是不存在顏色的，所謂的顏色只是人的視覺系統對接受光信號的一種主觀視覺感知，也就說有這么多種顏色也是因為有人視覺系統的主觀分類才形成的。而不同人的視覺系統在一定程度上是會有一定差異的，物體呈現顏色和屬性是由光源波長分布和人的心理認知所共同作用決定的。所以說顏色也是一種心理現象（心理生理和心理物理現象）。
2.2.1.3 顏色視覺障礙
顏色視覺障礙，顧名思義就是人眼在正常光照下人眼無法辨認不同顏色或者對于顏色辨別存在不同程度的障礙，它分為非正常三色視覺（色弱），二色視覺（色盲）和單色視覺（較少見）。顏色視覺障礙人數占世界人口的約 8%，其中色盲人數比例超過 2% 。具體的對于顏色視覺障礙的我這里只是提一下，只是提醒你需要了解這方面的知識。
由于顏色視覺障礙人口所占比例較高，所以在設計可視化顏色方案的時候，需要充分考慮可視化結果的用戶群體特征，盡可能使用有效的顏色配置方案，使你的可視化結果對于所有用戶都能有效的呈現其包含的信息。這也是講這個的目的。
2.2.2 色彩空間
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學習可視化要設計顏色方面的研究，那肯定要學下怎么表達顏色，這個色彩空間呢（也稱色彩模型或色彩系統）就是描述使用一組值（3到4個）表示顏色的方法的抽象數學模型。
一般都三個值，因為視網膜上存在的錐狀細胞也就三種。如果某種顏色與一種三色混合色相同，那么三色的分量就是這個顏色的三色刺激值了。
那設計人員或者可視化系統用戶常常需要為可視化元素設置顏色這個時候呢就需要一個良好直觀的界面來便于選擇操作各種顏色，這個時候呢各種各樣的色彩空間就出來了。由于歷史原因呢不同場合會有不同的顏色定義方式。這里常用的色彩空間主要包括 CIE XYZ色彩空間、CIE L* a * b*色彩空間、最常見的RGB色彩空間、CMYK 色彩空間和 HSV/HSL 色彩空間等等。
那這里我也不具體介紹，就給出來鏈接自己了解吧。
某佬的csdn介紹常見色彩空間 1，某佬的csdn介紹常見色彩空間 2（左邊的可點擊噢）
由于種類多也只是簡介，具體了解就去搜索下吧（滑稽~ ：大學生必備能力 搜索資料手動爬蟲）
2.2.2.p 絕對色彩空間與相對色彩空間
在色彩空間這個概念里，還有一個絕對色彩空間和相對色彩空間在這里面，絕對是指的是不依賴外部因素就可以準確表示顏色的色彩空間，相對呢是指色彩空間無法通過一組值準確的表達顏色，也就是相同的值不一定是同一種顏色。看起來有點抽象我這里就要舉個栗子了。
比如，CIE Lab* 定義的就是絕對色彩空間，一組<L*,a*,b*>值 就可以精確的表達一種顏色，在這個色彩空間里，這組值表達的顏色就是確定的。
而如RGB色彩空間，一組值表達出了一種顏色，但是換一種RGB設備就有可能顯示出不一樣的顏色。
但是呢還是可以吧RGB色彩空間轉換為絕對的，也就是定義一個ICC色彩配置文件規定R、G、B的精確屬性。
2.3 視覺編碼原則
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好了，到啦神圣的編碼了！可視化將數據以一定的變換和視覺編碼原則映射為可視化視圖。而用戶對可視化的感知和理解通過人的視覺通道完成。那么在這個可視化設計里面，對數據進行視覺化元素映射時，就需要遵守符合人類視覺感知的基本編碼原則，這些原則呢和數據類型緊密相關。如若違背原則，大多數情況下都容易對用戶造成理解障礙。
2.3.1 相對性與絕對性
人類感知系統的工作原理決定于對所觀察事物的相對判斷。也就是一般人們觀察都會選取參照物，那么由于人們的這種習慣性操作，我們對于可視化設計也要符合這一原則從而達到最佳的可視化，那么就一個簡單的例子就可以說明：下圖a是A B兩個矩形，不對齊的情況下，難以判斷他們誰更長，而b圖用一個相同長度的方框分別將他們框起來，以方框為參照物，那么就可以明顯的發現B更長，同樣的c圖將他們底邊對齊，以B為A的參照或者A為B的參照都可以明顯的發現B更長。
另外，有實驗表明，感知系統對于亮度和顏色的判斷完全是基于周圍環境的，也就是通過與周圍環境的亮度顏色比對來獲得焦點的亮度顏色。其實這個大家都見過，如下圖，AB兩方塊？你看a圖的時候是不是覺得B方塊亮度更高？然后我們用與A相同顏色的兩根灰色條帶將他們夾住，是不是就發現AB方塊顏色是一樣的了。這也就是所謂的環境影響判斷。在我們做可視化的時候也要考慮到這一方面。
當然這只是亮度，還有顏色，顏色的話其實就是在不同顏色背景（光源）下，你所看到的顏色是不一樣的，這個就不舉例了。
在信息可視化設計中，設計者要充分考慮到人類感知系統的這種現象，防止你的可視化設計會對用戶產生誤解。
2.3.2 標記和視覺通道
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可視化編碼是信息可視化的核心內容，是將數據信息映射成可視化元素的技術，其通常具有表達直觀、易于理解和記憶的特性。數據呢，包含了屬性和值，所以類似的，可視化編碼也由兩部分組成：（圖形元素）標記和用于控制標記的視覺特征的視覺通道。標記是指數據屬性到可視化元素的映射，用于直觀地代表數據的性質分類；控制呢是指數據到標記的視覺表現屬性的映射，用于展現數據屬性的定量信息；兩者結合就可以達到完整的可視化表達。
標記呢通常是一些幾何圖形元素，如點線面。
而視覺通道是用于控制標記的視覺特征，一般可用的視覺通道包括標記的位置、大小、形狀、方向、色調、飽和度、亮度等。
同時呢，視覺通道在控制標記的視覺特征的同時也會蘊含對數據的信息編碼。比如下圖的例子，a圖的柱狀圖，不同矩形可以代表不同類，長度可以表達出數值大小；b圖的話空間位置也是它用的一種視覺通道，可以表示各個數據的相對特征；c圖相對于b增加了顏色這個視覺通道，可以對數據描述增加一種特性；d圖加入了大小這個視覺通道；可以采用一個視覺通道來編碼一個數據的特性，也可以用多個視覺通道來為展示一種數據服務。在不同的可視化設計中，所利用的也是不同的，但是可視化的視覺通道終究是有限的，如何利用有限的視覺通道來有效展示且不會誤導用戶就是我們可視化設計需要考慮的東西。
2.3.3 視覺通道的概念
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視覺感知系統是迄今為止人類所知的具有最高處理帶寬的生物系統。人眼是具有極強的模式識別能力的，對可視化信息的獲取能力遠高于對文本數字的直接識別。所以將數據信息以可視化視圖進行呈現，也是簡化信息獲取方法和提高數據信息讀取速度的一種重要方法。而將數據信息以可視化視圖呈現，關鍵就是要對數據信息進行編碼，也就是將它們以標記呈現后再通過視覺通道控制標記呈現。這里呢就講講視覺通道。
1.視覺通道的類型。 數據通常以有序和無序分為兩類。在表現上，視覺通道也有兩種不同的功能（無序有序），比如，顏色色調通常用于表現分類而無序的數據，同一顏色的不同亮度可以表現順序性。因此用不同視覺通道展現數據包含的信息，是數據可視化重要的基礎。
2.視覺通道的表現力。 不同的視覺通道對于數據的信息表達能力是不一樣的。所以就有表現力這一衡量，視覺通道的表現力指的是視覺通道編碼信息時需要表達且僅表達數據的完整屬性。（也就是能不能完整表達出數據屬性的能力）一般編碼信息時的精確性、可辨性、可分離性和視覺突出等方面可以衡量不同數據通道的表現力。（對于不同的數據，不同視覺通道的表現力是不一樣的，所以才有某些數據可視化的最佳視覺通道的說法）
3.視覺通道的有效性。 不同視覺通道有不同表現力，而好的可視化設計需要根據數據屬性重要性來進行合適的視覺通道選擇和編碼。這個有效其實也就是指的視覺通道對于可視化數據屬性的表現能力和合適性，是否能讓用戶能更容易的從中獲取數據中相對重要的信息。
4.根據表現力和有效性對視覺通道的排序。 由于視覺通道在編碼數據信息時所表現的不同特性，將視覺通道按照它們的表現力和有效性進行排序后，將有助于用戶在設計信息可視化時方便、快速地選擇合適的視覺通道或它們的組合，完整地展現數據包含的信息。（其實就是告訴我們，我們不只是做可視化給別人看，有時候也要做那種平臺式的給用戶使用，配合用戶讓他們選擇可視化，這個時候就要考慮這些啦）
2.3.3.1 視覺通道的類型
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人類感知系統在獲取周圍信息的時候，存在兩種最基本的感知模式。第一種，得到的信息是關于對象的本身特征和位置等，對應的視覺通道類型為定性或分類，即對象是什么在哪里。
第二種感知模式得到的信息是關于對象某一屬性在數值上的程度，對應于視覺通道類型為定量或定序，即描述對象具體多少。例如，形狀是一種典型的定性視覺通道，即人們通常會將形狀分辨為圓、三角形等。而用戶也會用不同長度的直線描述同一數據屬性的不同值。第三種類型則是分組。分組是針對多個或多種標記的組合描述的。最近本的分組通道是接近性，分組原則呢格式塔原則（2.1.2）里有。
從方法學而言，定性的視覺通道適合編碼分類的數據信息；定量或定序的適合有序或有數值的數據信息；分組適合存在相互聯系的分類的數據屬性分組，表現數據內在關聯性。
2.3.3.2 表現力和有效性
視覺通道的類型基本決定了不同數據采用的視覺通道，但同時視覺通道的表現力和有效性則會指導可視化設計者如何挑選合適的視覺通道來展現數據。
那么這章的余下部分主要圍繞：
如何確定各個可用的視覺通道的不同表現力的順序，就是說哪個通道有更高的數據表現力；
如何判斷視覺通道的表現力和有效性。
首先看一幅圖片，該圖描述了各種類型的視覺通道的表現力排序，從上到下分別按照表現力從高到低。但是，這幅圖僅僅代表的是通常情況，根據實際使用情況來看，部分表現力順序是會發生變化的。
2.3.3.3 表現力判斷標準
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精確性
就像影響因子一樣，精確性標準主要描述的是人咧感知系統對于可視化的判斷結果與原始數據的吻合程度。根據心理物理學研究表明，人類感知系統對于不同的視覺通道的感知精確性是不同的，總體可以歸納為一個冪次法則，其中的指數與人類感知器官和感知模式有關。
2.1列舉了史蒂文斯冪次法則所描述的一些視覺通道的冪次，用數學公式可以描述為 S=I^n。其中 S 為大腦感知結果， I 為感覺器官所感受到的刺激值， *n *的范圍從亮度的 0.5 到電流值的 3.5 不等。當 n 小于 1 時刺激信號被感知壓縮（就是改邊刺激人體感覺器官的物理強度值并不能使人對信號的感知得到成比例的響應了，這種情況下人已經不能對這種刺激作出明顯響應了）。
可辨性
視覺通道可以有不同的取值范圍，如何調整取值范圍讓人們能區分該視覺通道的多種取值狀態，也就是視覺通道的可辨性問題。簡而言之就是，如何給定取值范圍選擇合適的不同值，從而讓人們能輕易的感知區分出取值數的不同。
這里就簡單的給一個圖，主要是要能清晰的表明數值的不同，具體的區分還需要計算才明白。（當數據屬性值空間較大時，應將數據屬性值分為相對較少的類，就如下圖所示，或者用具有更大取值范圍的視覺通道）
可分離性
在同一個可視化結果中，多個視覺通道的存在可能會相互影響到用戶對其的正確感知，影響信息獲取。比如，使用橫坐標縱坐標編碼數據兩個屬性的時候，好的可視化設計是不會用點的接近性對第三種數據屬性進行編碼的，因為這樣的操作會對橫縱坐標這兩種數據屬性的編碼產生影響。
下圖就列舉了 4 對不同的視覺通道。你很容易就會發現這 4 對都是相互獨立不影響的，但是較為特殊的是，你很容易忽略，尺寸/色調這一對其實是不完全獨立的，因為點的尺寸會影響到人類視覺系統對于色調的判斷，尺寸越小，影響程度越大，（這個涉及色彩心理學）或許你不太明白，你可以看再下一張圖。然后我們又會發現，水平/豎直尺寸有了一點問題，本來我們應該是只有水平/豎直尺寸兩個視覺通道的，但是畫出來的圖像其實會呈現出新的視覺通道，那就是形狀，設計者應該是想分成 2 組，但是用戶看來其實很容易根據形狀分為 3 組，這也就不是獨立的了。然后紅/綠這個圖呢，按道理說其實可以分為兩組，紅和綠，但是由于顏色程度不一樣，所以會容易被用戶分成 4 組。所以這些視覺通道的應用，需要考慮很多方面的東西，如何準確使用視覺通道來表現數據，是我們需要學習的。
視覺突出
視覺突出也就是在很短時間內（200 ~ 250ms），人們可以僅僅依賴感知的前向注意力來直接發覺某一對象的不同。見圖你就明白了。（最后一個圖里面的形狀這個視覺通道的表現力就相對較弱）
當然這里還有一個失敗的例子。
2.3.4 視覺通道的特性
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可視化設計中，同樣的數據可以用多種不同的視覺通道進行編碼，如何呈現出最佳的可視化結果給用戶，合理使用視覺通道設計優秀的信息可視化，使我們需要做的。這里就主要討論各個視覺通道的一些特性。
2.3.4.1 平面位置
平面位置是上面圖 2.27 中唯一的既可用于編碼分類的數據屬性，又可用于編碼定序或定量的數據屬性的視覺通道。另外，對象在平面上的接近性也可以用于編碼分組的數據屬性。平面位置是所有視覺通道中最特殊的一個。一般可視化設計都會在二維空間，所以平面位置對于任何數據都是非常有效的，甚至是最有效的。因此使用平面位置編碼哪種數據屬性是我們首先應該考慮并解決的問題。
水平位置和垂直位置屬于平面位置的兩個可以分離的視覺通道，當編碼的數據屬性是一維時，僅選擇其一。一般來說兩個視覺通道的差異較小，但是有研究也指出，由于真實世界重力的影響，垂直位置會比水平位置有略高的優先級。就是說相同條件下，人們更容易分辨出高度的差異。
因此，顯示器的顯示比例通常會設計成包含更多的水平像素，從而使水平方向的信息含量可以和垂直方向相當。
位置關系可以揭示一些數據間的關系。比如數據是否集中在某一范圍，分布是否符合一定的統計規律等。
就如下圖一樣。
2.3.4.2 顏色
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所有視覺通道中，顏色是最復雜的，但也是可以編碼大量數據信息的視覺通道，所以在可視化設計里面很常用。一般來說顏色可分為亮度、飽和度、色調這三個視覺通道，前兩個可認為是定量或定序，最后一個屬于定性的視覺通道。所以說“顏色”既是分類的也是定量的。
那么就來講講這三點。
亮度
亮度適合于編碼有序數據。但需要注意的是亮度通道可辨性小，一般盡量使用少于6個不同層次的可辨亮度層次。另外相比于另外兩個，亮度的對比度形成的邊界現象非常明顯。所以受對比度效果的影響后，人類對于亮度的感知會缺乏精確性。
飽和度
同樣適用于有序數據。 飽和度與尺寸之間存在強烈的相互影響，小尺寸上區分飽和度會更加困難。同樣它的精確性也會受到對比度效果影響。
色調
色調適用于編碼分類的數據屬性，并提供了分組編碼的功能。但在排序上位于位置之后（圖 2.27），但是也可以增加許多視覺效果，被廣泛使用。
色調和飽和度都有與其他視覺通道相互影響的問題，比如之前討論可分離性的時候的色調與尺寸之間有影響；同樣，在連續區域的色調也會出現難以準確區分的情況（其實就是色調分界不明顯，除非是紅藍這種區分較大的色調），而且人們通常可在不連續區域下分辨 6 ~ 12 種色調，小尺寸區域還會有所下降，所以過多種色調的可視化也是行不通的。
對于色調的選擇準則呢，不同的參考書都有提供。
配色方案
信息可視化設計里，配色方案關系到可視化結果的信息表達和美觀性。好的配色方案會涉及到顏色心理學、顏色生理學、顏色物理學等知識，會改善用戶心情，提高興趣。那么這里給出一些輔助配色的軟件工具，比如較流行的：ColorBrewer配色系統(http://colorbrewer2.org/) 和 Adobe 公司的 Kuler 配色系統（http://kuler.adobe.com），至于具體的使用，我會在后面發的文章里給出。
2.3.4.3 尺寸
定量或定序的視覺通道，適合編碼有序數據屬性。同樣會對部分視覺通道有相互影響，同樣尺寸維度過于多時，精確度也會下降。
2.3.4.4 斜度和角度
斜度可用于分類或有序的數據屬性的編碼，斜度即方向或角度。它還可以用于編碼數據的發散性。
2.3.4.5 形狀
用于分類分組數據屬性。盡量使用辨別度大的形狀，避免誤導用戶。
如下圖用多種圖案來表示世界各大城市，它就避免了誤導，盡量使用了都不相似的圖案。
2.3.4.6 紋理
紋理可被認為是多種視覺變量的組合，包括形狀、顏色和方向。可用于分類分組數據。
2.3.4.7 動畫
動畫作為視覺通道的一種，也可以用于可視化表達。包括運動方向、運動速度、閃爍頻率等。運動可以用于編碼定性的數據屬性，后者可以編碼定量的數據屬性。它在如初可視化視覺效果的同時，用戶也無法忽略動畫產生的效果。動畫與其他視覺通道具有天然的分離性，但是在動畫可視化中要觀察非動畫的視覺通道就會有很大的困難。
這里也給你看一個動畫的可視化的例子
全球外匯儲備排行TOP10，數據可視化1960-2017
是不是已經很形象了？
好 了這節結束咯。有什么問題可以自己探索嗷。
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總結
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