Vizuální proměnná - Visual variable

Vizuální variabilní , v kartografické designu , grafického designu , a vizualizaci dat , je aspektem grafického objektu, který je vizuálně odlišit od ostatních objektů, a může být řízena v průběhu procesu návrhu. Koncept byl nejprve systematizován francouzským kartografem a grafikem Jacquesem Bertinem a publikován ve své knize Sémiologie Graphique z roku 1967 . Bertin identifikoval základní sadu těchto proměnných a poskytl vodítko pro jejich použití; koncept a soubor proměnných se od té doby rozšířil, zejména v kartografii, kde se stal základním principem vzdělávání a praxe.

Dějiny

Grafické techniky byly použity v mapách a statistických mapách k reprezentaci nevizuálních informací od 17. století a vizualizace informací rozkvetla v 19. století, zdůrazněna dílem Williama Playfaira a Charlese Josepha Minarda . Přímé studium tohoto abstraktního využití grafického vzhledu však začalo vznikem kartografie jako akademické výzkumné disciplíny v polovině 20. století. V The Look of Maps (1952), často považovaném za genezi americké kartografické teorie, diskutoval Arthur H. Robinson o roli velikosti, tvaru a barvy při vytváření kontrastu v mapách. Současně ve Francii zveřejnil Jacques Bertin ranou verzi svého seznamu vizuálních proměnných: tvar, hodnota a „šumivé“ (zrno). Robinson ve své knize Elements of Cartography z roku 1960 , která se rychle stala dominantní učebnicí tohoto tématu, pojednával o velikosti, tvaru, barvě a vzoru jako o vlastnostech mapových symbolů, které vytvářejí kontrast a představují geografické informace.

Bertin působil jako kartograf na pařížské École pratique des hautes études (EPHE), kde pomocí široké škály dat vytvořil mapy a grafiky pro fakulty z různých oborů. Když viděl opakující se vzorce, vytvořil systém pro symbolizaci kvalitativních a kvantitativních informací, zjevně inspirovaný vědami sémiotiky , lidského vidění a Gestalt psychologie (to je někdy těžké říci, protože jeho raná díla zřídka uvádějí nějaké zdroje), které vyvrcholily Sémiologie Graphique . Navzdory pozadí kartografie a odvození mnoha svých nápadů z hodnocení map zamýšlel použít Sémiologie Graphique na všechny formy grafického designu a vizualizace informací . Tato myšlenka si brzy získala mezinárodní uznání; v roce 1974 představil Joel Morrison velmi podobný systém v kontextu kartografické generalizace , přičemž se nezmínil o Bertinovi ani Robinsonovi, ale řekl, že se jedná o „tradiční kategorizaci“, což naznačuje jeho rozšířenou povahu. Pro tuto skupinu kategorií bylo navrženo několik termínů, včetně Bertinových „proměnných sítnice“ (používaných k jejich rozlišení od jeho dvou proměnných prostorového umístění), stejně jako „Grafické proměnné“, „Rozměry symbolů“ a „Primární grafické prvky“ dříve. nakonec se usadil na „Vizuálních proměnných“, jak se dnes používají téměř univerzálně (v angličtině).

Bertin byl z velké části připočítán za systém vizuálních proměnných; i když nebyl prvním, kdo tuto myšlenku zmínil, Sémiologie Graphique byl prvním systematickým a teoretickým zpracováním a jeho celkový přístup ke grafické symbolizaci se dodnes používá pouze s malými úpravami. Navzdory názvu Bertinovy ​​práce ve skutečnosti obsahoval jen malý odkaz na vědecké poznatky v oblasti sémiotiky nebo jakéhokoli jiného, ​​a byl primárně praktickým shrnutím vzorů, které našel v praxi. „Pravda“ konceptu vizuálních proměnných byla do značné míry založena na jejím širokém a dlouhodobém přijetí. O třicet let později MacEachren spojil vědeckou podporu pro tento a další aspekty kartografického designu v Jak mapy fungují a spojil výzkum v sémiotice (zejména sémiotická teorie Charlese Sanderse Peirce ), Gestalt psychologie , lidská vize a 40 let kartografického výzkumu .

Nejstarší seznamy běžně doporučovaných šesti proměnných: velikost umístění, tvar, hodnota, odstín, orientace a zrno (rozteč vzorků). Do tohoto seznamu bylo navrženo několik dodatků, přičemž několik vstoupilo do kanonických seznamů nalezených v učebnicích, zatímco jiné návrhy byly v kartografii z velké části vynechány. Se vzestupem multimédií jako kartografického nástroje byly také představeny analogické sady proměnných nevizuální komunikace.

Základní vizuální proměnné

Počínaje Robinsonem a Bertinem se základní sada vizuálních proměnných stala převážně kanonickou, objevuje se v učebnicích kartografie a vizualizace informací a je v nějaké formě zabudována do většiny návrhového softwaru.

Velikost

Kartogram představuje populace (poměr nebo počet úrovni vlastnictví) podle velikosti.

Velikost symbolu určuje, kolik místa zabírá. To se běžně týká oblasti bodových symbolů a tloušťky liniových symbolů. Rozdíly ve velikosti lze rozpoznat relativně snadno, což z něj činí užitečnou proměnnou pro přenos informací, jako je kvantitativní množství něčeho nebo relativní důležitost. Studie ukázaly, že lidé dokážou lépe posoudit relativní rozdíly v lineární vzdálenosti (např. Jedna silnice je dvakrát tak silná než jiná) než relativní rozdíly v oblasti (např. Jeden kruh má dvojnásobnou plochu než druhá). Takové odhady jsou nejpřesnější ze čtverců. Plošné rozdíly kruhů jsou obecně podceňovány, ale mezi lidmi existuje velká variabilita ve schopnosti odhadovat dvourozměrnou velikost. Ukázalo se, že správný odhad relativního objemu je ještě obtížnější.

Protože geografické rysy mají na Zemi skutečnou velikost, nelze to vždy ovládat a někdy to funguje proti vůli kartografa; například může být obtížné vytvořit mapu světa, ve které Rusko nevyniká. V kartogramu je velikost prvků záměrně zkreslena, aby představovala jinou proměnnou než plochu.

Tvar

Standardní bodové symboly národního parku, které pomocí tvaru představují různé typy zařízení, nominální proměnná.

Tvar je jednoduchý design, který se používá k symbolizaci atributu na mapě. Tvar se nejčastěji připojuje k bodovým prvkům v mapách. Některé tvary mají jednoduchou povahu, a proto jsou abstraktnější, zatímco jiné tvary jsou více obrázkové a čtenáři snadno pochopí, co se snaží sdělit. Některé aspekty tvaru jsou inherentní tomuto jevu a nemusí být snadno manipulovatelné, zejména u liniových a regionálních symbolů, jako je tvar silnice nebo země. Tvar však může i nadále hrát roli v liniových a regionálních symbolech, jako je oblast naplněná symboly stromů nebo hrot šipky na linii. Tvar prvku může být cíleně zkreslen kartografickým zobecněním , zejména při vytváření schematických reprezentací, jako je mnoho tranzitních map , ačkoli toto zkreslení se používá jen zřídka k přenosu informací, jen aby se snížil důraz na tvar a umístění.

Barva: odstín

Odstín je vizuální vjemová vlastnost odpovídající u lidí kategoriím nazývaným červená , zelená , modrá a další. Mapy často používají odstín k rozlišení kategorií nominálních proměnných, jako jsou typy krajinného pokryvu nebo geologické vrstvy. Odstín se také často používá pro své psychologické konotace, jako je červená barva znamenající teplo nebo nebezpečí a modrá barva znamenající chlad nebo vodu.

Barva: hodnota / světlost

Hustota obyvatelstva (proměnná na úrovni poměru) představovaná jako barevná hodnota s intuitivní korespondencí (tj. Tmavá vypadá jako více lidí). Hodnota také určuje základ obrazu (barva vs. bílá). Odstín zde nenese informace, ale slouží estetickému účelu.

Jako aspekt barvy hodnota odkazuje na to, jak se objekt objeví světlý nebo tmavý. Hodnota účinně implikuje „více“ a „méně“, pořadové měřítko; to z něj dělá velmi užitečnou formu symboliky v tematických mapách , zejména choroplethových mapách . Hodnota významně přispívá k vizuální hierarchii ; prvky, které nejvíce kontrastují s hodnotou pozadí, mají tendenci vystupovat nejvíce (např. černá na bílém listu papíru, bílá na černé obrazovce počítače).

Barva: sytost / sytost / intenzita

Synergie sytosti (barva vs. šedá), hodnoty (tmavá vs. světlá) a polohy (ústřednost) k silnému vytvoření figurální a vizuální hierarchie

Nasycení z barvy je její čistota nebo intenzita, vytvořený řadou světla, které jej tvoří; jediná vlnová délka světla má nejvyšší sytost, zatímco bílá, černá nebo šedá nemá žádnou sytost (což je rovnoměrná směs všech viditelných vlnových délek). Ze tří psychologických aspektů barvy je to nejméně efektivní při předávání konkrétních informací, ale je to velmi účinné při vytváření figurální a vizuální hierarchie , přičemž jasné barvy obecně vystupují více než tlumené tóny nebo odstíny šedé.

Bertin ve své diskusi o „barvě“ (odstínu) zmiňuje sytost, ale nezahrnul ji jako zřetelnou proměnnou. Od sedmdesátých let je však součástí téměř všech seznamů

Orientace

Orientace odkazuje na směrové štítky a symboly, kterým čelí mapa (občas se nazývá „směr“ nebo „úhel“). Ačkoli se nepoužívá tak často jako mnoho jiných vizuálních proměnných, může být užitečné pro komunikaci informací o orientaci prvků na reálný svět. Mezi běžné příklady patří směr větru a směr proudění pružiny.

Vzor / textura

Textura (hustota bodů) představující výskyt nemoci (poměr nebo proměnná na úrovni počtu), která působí dojmem hustoty. K vytvoření vizuální hierarchie se používá také sytost (barva vs. šedá) a hodnota (šedá vs. bílá) vytváří kontrast Afrika-země.

Ačkoli se terminologie pro tento aspekt v dnešní době stále poněkud liší, struktura nebo vzor v tomto kontextu obecně odkazuje na agregovaný symbol složený z opakujících se dílčích symbolů. To může zahrnovat oblasti (například les naplněný malými symboly stromových bodů) a řádkové symboly (například železnice s opakujícími se šrafovacími šrafy). Tyto dílčí symboly mohou být samy vytvořeny kteroukoli nebo všemi výše uvedenými vizuálními proměnnými, ale na celkový vzor se vztahuje několik proměnných:

Obilí / mezery

Množství bílého prostoru mezi dílčími symboly ve vzoru. Bertinův francouzský výraz „ grain“ byl v anglickém vydání z roku 1983 přeložen jako „textura“ a jako takový se často objevil v následujících seznamech, ale jiní navrhli, že zrnitost nebo jen zrno je lepší překlad.

Dohoda

Uspořádání umístění dílčích symbolů ve vzoru, obvykle buď pravidelně rozmístěných v řádcích a sloupcích (často označujících lidskou konstrukci, například ovocný sad), nebo náhodně rozmístěných (často označujících přirozené rozdělení). Tato proměnná se poprvé objevuje v seznamu Morrisona z roku 1974

Další proměnné

Někdy byla navržena řada dalších proměnných. Některé jsou nedávnými návrhy založenými na technologiích, zatímco jiné jsou dřívějšími položkami, které upadly v nemilost.

Pozice

Absolutní umístění symbolu v návrhu, zadané jako (x, y) souřadnice . To byla klíčová součást Bertinova modelu, který rozlišoval tyto „ukládací proměnné“ od ostatních „sítnicových proměnných“. Toto bylo do značné míry vypuštěno z většiny následných seznamů kartografy, protože umístění na mapě je předurčeno geografií. Je však zásadní pro reprezentaci informací v grafech a jiných vizualizacích dat; například poloha je hlavní metodou vizualizace kvantitativních hodnot v bodovém grafu . I v kartografii se pozice stává proměnnou při označování a rozložení nemapových prvků na stránce. Je také relevantní při reprezentaci polí ; například umístění isolinu je abstraktní vizualizace vlastnosti, nikoli umístění lineárního prvku v reálném světě.

Orientace vzoru

V pravidelném uspořádání je směr, ve kterém jsou dílčí symboly uspořádány. Bertin to považoval pouze za plošnou verzi primární proměnné orientace, ale Morrison ji zahrnul jako samostatnou proměnnou, pravděpodobně proto, že orientace jednotlivých dílčích symbolů se může lišit od úhlu, ve kterém jsou uspořádány. V posledních letech to bylo zřídka zahrnuto, pravděpodobně kvůli celkovému poklesu používání vzorů výplní v éře digitální kartografie.

Transparentnost / neprůhlednost

Transparentnost a nejasnosti se zde účinně používají k označení překrývajících se nároků na svrchovanost.

Tyto důsledky se vztahují k míře, ve které se symbol mísí s jinými symboly na stejném místě, což dává iluzi symbolu vpředu průsvitného. Poměrně nedávný přírůstek se kontrola neprůhlednosti stala běžnou v digitální kartografii. I když se zřídka používá k přenosu konkrétních informací, je efektivní pro snížení kontrastu nebo pro uchování podkladových informací. Přes jeho široké použití je v učebnicích zmiňován jen zřídka.

Ostrost / rozmazanost

Toto je míra, do jaké je symbol nakreslen ostrými nebo fuzzy hranami. Krátce zmíněno v učebnici Elements v roce 1978, koncept byl plně rozvinut Alanem MacEachrenem v roce 1992 jako nástroj pro reprezentaci nejistoty polohy; nejprve to nazval fokusem , poté si vybral ostrost , která byla v následujících seznamech nejběžnějším výrazem.

Řešení

Jedná se o techniku ​​záměrného pixelování symbolu nebo prvku jako způsobu jeho zevšeobecnění a zatemnění, obvykle pro komunikaci určité formy nejistoty o prvku. To bylo také poprvé představeno v této souvislosti MacEachrenem, ale není běžně používáno a od té doby bylo zmíněno jen zřídka. Rozšířením to může také odkazovat na obecnou úroveň podrobností symbolu, která se používá častěji než pixelace, zejména v kontextu kartografické generalizace .

Výška

Na trojrozměrných perspektivních mapách je běžné vysouvat tvary ve směru z, takže výška představuje vlastnost.

Nevizuální proměnné

V návaznosti na všeobecnou užitečnost Bertinových proměnných navrhli kartografové analogické sady kontrolovatelných proměnných pro média mimo statické papírové mapy:

• Dynamické / animované mapy : doba trvání, pořadí / sekvence, rychlost změny, doba zobrazení, frekvence změn, synchronizace (více sérií). Mnoho z nich vstoupilo do hlavního proudu.
• Haptické (dotykové) mapy : Vibrace, třepetání, tlak, teplota, odpor, tření, poloha, výška / výška a analoga většiny základních vizuálních proměnných.
• Zvuk : Místo, Hlasitost, Rozteč, Registrovat, Zabarvení, Trvání, Rychlost změny, Objednávka (sekvenční), Útok / Úpadek. K dnešnímu dni byl zvuk zřídka používán ke kódování informací do map a informačních displejů.

Vizualizace informací

Podle Bertina každá z vizuálních proměnných naznačuje svůj vlastní způsob vnímání a interpretace, který MacEachren navazuje na kognitivní teorii obrazového schématu (např. Velikost: Velký-malý ~ více-méně). Tyto režimy umožňují, aby každá proměnná lépe reprezentovala určité druhy informací a sloužila určitým účelům než jiné. Konkrétně Bertin zavádí čtyři vlastnosti těchto proměnných, které je spojují přímo s jejich rolí ve vizuální hierarchii a s jejich schopností reprezentovat data v každé ze Stevenových úrovní měření .

• Asociativní proměnné mají variace, které lze mentálně utlumit, takže je lze snadno seskupit, přičemž žádná přirozeně nevyniká od ostatních, takže příliš nepřispívají k vizuální hierarchii. Bertin do tohoto seznamu zahrnul Tvar, Orientace, Barva (Odstín) a Obilí (Rozteč vzorů); Z proměnných po roce 1967 jsou asociativní také Orientace vzoru a Uspořádání, zatímco Sytost barev je možná. Jsou vhodné pro reprezentaci nominálních proměnných.
  • Naproti tomu disociativní proměnné mají variace, které je těžší ignorovat, protože některé hodnoty vynikají mnohem více než jiné; proto hrají ve vizuální hierarchii silnou roli. Velikost a hodnota jsou původními členy této skupiny, trojrozměrná výška, sytost barev, průhlednost, ostrost a rozlišení jsou také disociační.
• Selektivní proměnné jsou proměnné s dostatečně silnou variací, aby čtenář mohl izolovat jednu hodnotu od všech ostatních (např. „Kde jsou všechny modré body?“ Uprostřed bodů různých odstínů). Všechny disociativní proměnné jsou také selektivní, plus Pattern Spacing and Hue (a Pattern Arrangement post-1967). Obecně jsou lepší pro představení přesných informací než neselektivní proměnné (Orientace a Tvar, i když je lze učinit selektivními, pokud jsou dostatečně odlišné).
• Uspořádané proměnné ukazují jasné lineární pořadí mezi různými hodnotami. Bertin uvedl velikost, hodnotu a zrno podle objednávky; později uspořádané proměnné by zahrnovaly Výška, Sytost, Průhlednost, Ostrost a Rozlišení. Toto uspořádání je činí užitečnými pro reprezentaci dat Ordinal a Interval. Odstín a orientace jsou seřazeny; ne v typické metaforě „více-méně“, ale v cyklickém pořadí. Lze je tedy použít k reprezentaci cyklických dat.
• Kvantitativní proměnné mají hodnoty, které lze přímo měřit, a jsou tedy nejlepší pro reprezentaci kvantitativních vlastností, zejména na úrovni poměru. Bertin do této proměnné zahrnul pouze velikost, i když někteří by tvrdili, že hodnota je kvantitativní, pokud je měřitelná méně snadno než velikost.

Bertinova klasifikace je jako taková zmiňována jen zřídka, ale výsledné preference použitelnosti tvoří klíčovou součást symbolizace , včetně síly velikosti, hodnoty, sytosti a rozlišení pro vytvoření vizuální hierarchie a následujících vazeb na Stevenovy úrovně měření

Použití v symbolizaci mapy

Každá z těchto proměnných může být použita k přenosu informací, k zajištění kontrastu mezi různými rysy a vrstvami, k vytvoření kontrastu mezi zemí a jasné vizuální hierarchii , nebo ke zvýšení estetické přitažlivosti mapy.

Symboly mapy obvykle používají více vizuálních proměnných současně. To lze použít k posílení zobrazení jedné vlastnosti; například hlavní město se symbolem, který je větší a má jiný tvar než jiná města, nebo barevný průběh na choroplethové mapě od světle žluté po tmavě zelenou, s použitím odstínu i hodnoty. Alternativně mohou být použity různé vizuální proměnné, které představují různé vlastnosti; například symboly pro města mohou být rozlišeny podle velikosti pro označení populace a podle tvaru pro označení provinčních a národních hlavních měst. Některé vizuální proměnné lze harmonicky kombinovat, aby byla mapa přehlednější a informativní, zatímco jiné kombinace mají tendenci přidávat více zmatku než užitečnosti. Například rané experimenty s použitím černoffovských tváří na mapách byly kritizovány jako obtížně správně interpretovatelné.

Reference