数据可视化基础数据可视化基础第七章_设计原则.docx

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第二课第七课设计原则

学习目标

学习目标

理解前意识的类型

正确使用颜色方案

了解认知格式塔原理

理解图表的有效性和准确性

了解图形语法

能

能力目标

设计图表时能够正确使用视觉规则

设计图表时能够保证有效性和准确性

能够鉴别数据可视化图表的优缺点

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视觉感知

心理学认为，人类的感知系统由负责语言方面和其他非语言方面的的两个子系统组成。但是，如果给被试者以很快的速度呈现一系列图画或文字，被试者回忆出图画的数目远大于文字的数目。因此可以说，大脑对时间信息的记忆效果和记忆速度要好于对语言的记忆效果和记忆速度，这也是可视化有助于数据信息表达的一个重要理论基础。

但是，人们对视觉的感知有一些特定的规律和倾向，感知心理学对其有深入的研究。这里我们进行大体的介绍，在我们进行可视化设计的时候，需要注意并利用其中的原理，才能设计出符合认知和有效的可视化作品。

前意识加工

小实验：

以下的两组数字，你能用多快的速度找到其中数字9出现的次数？

可以发现，第二张把9的颜色显示为红色的图里，人们可以用非常短的时间内统计到9的个数，并且和其他数字的总数没有关系。但是第一张图里就要用长得多的时间才能完成。

这里就用到了前意识加工。前意识加工通常需要200到250毫秒，类似于人们从面部表情识别出情绪的时间。前意识加工利用我们的视觉和感知能力自动处理信息，能够迅速识别可视化的中元素，这就是为什么红色的数字立即变得很显眼的原因。这里我们用色相作为前意识的属性，也可以使用饱和度达到同样的效果。下图中，不论是红色的线条，还是黑色的线条，都在灰色的线条中非常醒目。

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我们还可以利用其他前意识属性，帮助我们凸显信息或是在可视化中引导用户的视线。基本上有四大类属性，分别是颜色，形状，动态和空间位置。颜色我们刚才已经提到过了，关于形状，我们可以改变包括线条宽度，弯曲度，尺寸或者形状，都能够显得醒目。动态是另一种形式的前意识属性，一堆方块中，其中一块使用了旋转的效果，就从其他的方块中凸显出来，或者用渐进渐出等其他动画效果，都能有效的引导人们的视线。最后，还可以使用空间位置作为前意识属性，在可视化作品中，可以通过这种方式吸引人们的目光到标题，图例或是注释的部分。当然，前意识属性可以在可视化中同时出现，例如散点图中可以同时用颜色和形状区分数据的

类别。

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认知的格式塔原理

心理学家研究表明，人们在观看的时候，眼脑首先是将各个部分组合起来，使之成为一个更容易理解的统一体。同时，眼睛的能力只能接受少数几个不相关联的整体单位。这种能力的强弱取决于这些整体单位的不同与相似，以及它们之间的相关位置。如果一个单一场景中包含了太多的互不相关的单位，眼脑就会试图将其简化，把各个单位加以组合，使之成为一个知觉上易于处理的整体。如果办不到这一点，整体形象将继续呈现为无序状态或混乱，从而无法被正确认知，简单地说，就是看不懂或无法接受。

这种理论就称为格式原理，它阐述了这样一个观念，即人们的审美观对整体与和谐具有一种基本的要求。简单地说，视觉形象首先是作为统一的整体被认知的，而后才以部分的形式被认知，也就是说，我们先“看见”一个构图的整体，然后才“看见”组成这一构图整体的各个部分。

大脑倾向于把复杂的视觉内容简化为容易理解的整体。至于怎么样的视觉表达，才能使人们更容易理解，更协调，更易于被人们接受呢。就是格式塔原理的基本法则：

相似性原理

人们会自然的关注外表相似的物体，不论位置是否相邻，而把他们联系起来。比方说颜色，形状相似的物体，会被区分到一组。如图，不同的颜色会被默认为不同的分类，不同的形状也可

以表示为不同的类型。

在图表中，我们经常用不同颜色或是形状来区别散点图中数据的不同分类，就是利用了这个原理。

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接近性管理

当视觉元素在空间距离上相距较近的时候，人们倾向于把他们归为一组。并且单个视觉元素的个性会减弱。如图，左侧的图，人们会倾向于分为左右两部分。右图，人们会倾向于看成字母U，忽略具体的小图形。

O

在可视化图表中，人们把仪表盘中的图表相关的放到一起，标题和图例也尽可能的和对应的图靠近，也是利用这个原理使得整个仪表盘看起来更加条理清楚整洁有序。