Visuel variabel - Visual variable

En visuel variabel i kartografisk design , grafisk design og datavisualisering er et aspekt af et grafisk objekt, der visuelt kan skelne det fra andre objekter og kan styres under designprocessen. Konceptet blev først systematiseret af Jacques Bertin , en fransk kartograf og grafisk designer, og udgivet i sin 1967-bog Sémiologie Graphique. Bertin identificerede et grundlæggende sæt af disse variabler og vejledte i deres anvendelse; konceptet og variabelsættet er siden blevet udvidet, især inden for kartografi, hvor det er blevet et grundlæggende princip for uddannelse og praksis.

Historie

Grafiske teknikker er blevet brugt i kort og statistiske diagrammer til at repræsentere ikke-visuel information siden det 17. århundrede, og informationsvisualisering blomstrede i det 19. århundrede, fremhævet af arbejdet af William Playfair og Charles Joseph Minard . Den direkte undersøgelse af denne abstrakte brug af grafisk udseende begyndte imidlertid med fremkomsten af kartografi som en akademisk forskningsdisciplin i midten af ​​det 20. århundrede. I The Look of Maps (1952), der ofte betragtes som oprindelsen af ​​amerikansk kartografisk teori, diskuterede Arthur H. Robinson rollen som størrelse, form og farve ved etablering af kontrast i kort. På samme tid i Frankrig offentliggjorde Jacques Bertin en tidlig version af sin liste over visuelle variabler: form, værdi og "mousserende" (korn). Robinson diskuterede i sin 1960 Elements of Cartography , som hurtigt blev den dominerende lærebog om emnet, størrelse, form, farve og mønster som kvaliteterne ved kortsymboler, der skaber kontrast og repræsenterer geografisk information.

Bertin var en kartograf ved École pratique des hautes études (EPHE) i Paris, hvor han skabte kort og grafik til fakulteter fra forskellige discipliner ved hjælp af en bred vifte af data. Da han så tilbagevendende mønstre, skabte han et system til symbolisering af kvalitativ og kvantitativ information, tilsyneladende inspireret af videnskaberne om semiotik , menneskelig vision og gestaltpsykologi (det er undertiden svært at fortælle, fordi hans tidlige værker sjældent nævner nogen kilder), der kulminerede i Sémiologie Graphique . Trods at have en baggrund inden for kartografi og udlede mange af hans ideer ved at evaluere kort, havde han til hensigt, at Sémiologie Graphique skulle anvendes på alle former for grafisk design og informationsvisualisering . Snart fik ideen international accept; i 1974 præsenterede Joel Morrison et meget lignende system i forbindelse med kartografisk generalisering , idet han hverken citerede Bertin eller Robinson men sagde, at det var en "traditionel kategorisering", hvilket antydede dets udbredte karakter på dette tidspunkt. Der blev foreslået flere udtryk for dette sæt kategorier, herunder Bertins "nethindevariabler" (brugt til at skelne dem fra hans to geografiske placeringsvariabler) samt "Grafiske variabler", "Symboldimensioner" og "Primære grafiske elementer" før til sidst afregne med "Visual Variables", som det bruges næsten universelt (på engelsk) i dag.

Bertin har stort set fået kredit for systemet med visuelle variabler; selvom han ikke var den første til at nævne ideen, var Sémiologie Graphique den første systematiske og teoretiske behandling, og hans overordnede tilgang til grafisk symbolisering er stadig i brug i dag med kun mindre ændringer. På trods af titlen på Bertins arbejde indeholdt det faktisk kun ringe henvisning til den videnskabelige viden inden for Semiotics eller noget andet og var primært en praktisk sammenfatning af mønstre, han fandt i praksis. "Sandheden" i det visuelle variabelskoncept blev i vid udstrækning etableret ved dets udbredte og langvarige accept. Tredive år senere forbandt MacEachren den videnskabelige støtte til dette og andre aspekter af kartografisk design i How Maps Work og samlede forskning inden for semiotik (især den semiotiske teori om Charles Sanders Peirce ), Gestaltpsykologi , menneskelig vision og 40 års kartografisk forskning .

De tidligste lister foreslår almindeligvis seks variabler: placeringsstørrelse, form, værdi, nuance, orientering og korn (mønsterafstand). Til denne liste er flere tilføjelser blevet foreslået, hvor nogle få indtaster de kanoniske lister, der findes i lærebøger, mens andre forslag stort set er faldet i kartografi. Med stigningen af ​​multimedie som et kartografisk værktøj er der også præsenteret analoge sæt ikke-visuelle kommunikationsvariabler.

Visuelle kernevariabler

Startende med Robinson og Bertin er et kernesæt af visuelle variabler stort set blevet kanoniske og optræder i lærebøger i kartografi og informationsvisualisering og indbygget i de fleste designsoftware i en eller anden form.

Størrelse

Et kartogram, der repræsenterer befolkning (et forhold eller en egenskab på count-level) efter størrelse.

Størrelsen på et symbol er, hvor meget plads det optager. Dette refererer almindeligvis til området med punktsymboler og tykkelsen på linjesymboler. Størrelsesforskelle er relativt lette at genkende, hvilket gør det til en nyttig variabel at formidle information, såsom en kvantitativ mængde af noget eller relativ betydning. Undersøgelser har vist, at mennesker er bedre til at bedømme relative forskelle i lineær afstand (f.eks. At en vej er dobbelt så tyk som en anden) end relative forskelle i areal (f.eks. At en cirkel har dobbelt så stor areal som en anden). Sådanne skøn er de mest nøjagtige fra firkanter. Arealforskelle i cirkler er generelt undervurderet, men der er en stor variation mellem mennesker i evne til at estimere todimensional størrelse. Korrekt estimering af relativ volumen har vist sig endnu vanskeligere.

Fordi geografiske træk har en faktisk størrelse på Jorden, kan dette ikke altid kontrolleres og fungerer undertiden imod kartografens ønsker; for eksempel kan det være svært at lave et verdenskort, hvor Rusland ikke skiller sig ud. I et kartogram forvrænges funktionernes størrelse målrettet til at repræsentere en anden variabel end areal.

Form

Nationalpark standardpunktsymboler, der bruger form til at repræsentere forskellige typer faciliteter, en nominel variabel.

En form er et simpelt design, der bruges til at symbolisere en attribut på et kort. Form er oftest knyttet til punktfunktioner på kort. Nogle former er enkle i naturen og er således mere abstrakte, mens andre former er mere billedlige og lette for læseren at forstå, hvad der forsøger at blive formidlet. Nogle aspekter af form er iboende for fænomenet og kan muligvis ikke let manipuleres, især i linje- og områdesymboler, såsom formen på en vej eller et land. Form kan dog stadig spille en rolle i linje- og områdesymboler, såsom et område fyldt med tresymboler eller en pilespids på en linje. Formen på en funktion kan også med fordel blive fordrejet af kartografisk generalisering , især når der oprettes skematiske repræsentationer såsom mange transitkort , skønt denne forvrængning sjældent bruges til at formidle information, kun for at reducere vægt på form og placering.

Farve: nuance

Farvetone er den visuelle perceptuelle egenskab, der svarer til mennesker til de kategorier, der kaldes rød , grøn , blå og andre. Kort bruger ofte farvetone til at skelne mellem kategorier af nominelle variabler, såsom landdækningstyper eller geologiske lag. Hue bruges også ofte til sine psykologiske konnotationer, såsom rød, der indebærer varme eller fare og blå, der antyder kulde eller vand.

Farve: værdi / lysstyrke

Befolkningstæthed (en variabel på forholdsniveau) repræsenteret som farveværdi med en intuitiv korrespondance (dvs. mørk ligner flere mennesker). Værdi etablerer også figurgrund (farve vs. hvid). Hue bærer ikke information her, men tjener et æstetisk formål.

Som et aspekt af farve henviser værdi til, hvor lyst eller mørkt et objekt vises. Værdi betyder effektivt "mere" og "mindre", en ordinær foranstaltning; dette gør det en meget nyttig form for symbolik i tematiske kort , især choropleth kort . Værdi bidrager stærkt til visuelt hierarki ; elementer, der kontrasterer mest med baggrundsværdien, har en tendens til at skille sig mest ud (f.eks. sort på et hvidt ark papir, hvidt på en sort computerskærm).

Farve: mætning / chroma / intensitet

Synergien af ​​mætning (farve vs. grå), værdi (mørk vs. lys) og position (centralitet) for stærkt at etablere figurgrund og visuelt hierarki

Den mætning af en farve er dets renhed eller intensitet, skabt af de mange forskellige lys komponere det; en enkelt bølgelængde af lys har den højeste mætning, mens hvid, sort eller grå ikke har nogen mætning (som en jævn blanding af alle synlige bølgelængder). Af de tre psykologiske aspekter af farve er dette den mindst effektive til at formidle specifik information, men det er meget effektivt til at etablere figurgrund og visuelt hierarki , hvor lyse farver generelt skiller sig ud mere end dæmpede toner eller gråtoner.

Bertin nævner mætning i sin diskussion af "farve" (nuance), men inkluderede den ikke som en særskilt variabel. Det er dog medtaget på næsten alle lister siden 1970'erne

Orientering

Retning henviser til retningsetiketterne og symbolerne vender på et kort (lejlighedsvis kaldet "retning" eller "vinkel"). Selvom det ikke bruges så ofte som mange af de andre visuelle variabler, kan det være nyttigt til at kommunikere information om den virkelige verdens orientering af funktioner. Almindelige eksempler inkluderer vindretning og i hvilken retning en fjeder strømmer.

Mønster / struktur

Tekstur (prikdensitet), der repræsenterer sygdomsforekomst (et forhold eller en variabel på tællingsniveau), der giver tætheden. Mætning (farve vs. grå) bruges også til at skabe et visuelt hierarki, og værdi (grå vs. hvid) skaber en figur-jord kontrast for Afrika.

Selvom terminologi for dette aspekt stadig varierer noget i dag, henviser tekstur eller mønster i denne sammenhæng generelt til et samlet symbol sammensat af tilbagevendende undersymboler. Dette kan omfatte områder (såsom en skov fyldt med små træpunktsymboler) og linjesymboler (såsom en jernbane med tilbagevendende tværskraver). Disse undersymboler kan selv oprettes af en hvilken som helst eller alle ovenstående visuelle variabler, men et par variabler gælder for det overordnede mønster:

Korn / afstand

Mængden af ​​hvidt mellemrum mellem undersymbolerne i mønsteret. Bertins franske udtryk korn blev oversat som "tekstur" i den engelske udgave af 1983 og optrådte ofte som sådan i efterfølgende lister, men andre har antydet, at granularitet eller bare korn er en bedre oversættelse.

Arrangement

Rækkefølgen af ​​placeringen af ​​undersymbolerne i mønsteret, normalt enten regelmæssigt fordelt i rækker og kolonner (ofte angiver en menneskelig konstruktion, såsom en frugtplantage) eller tilfældigt fordelt (ofte angiver en naturlig fordeling). Denne variabel vises først på Morrisons liste fra 1974

Yderligere variabler

En række yderligere variabler er til tider blevet foreslået. Nogle er nylige teknologidrevne forslag, mens andre er tidligere poster, der er gået ud af favør.

Position

Den absolutte placering af symbolet i designet, angivet som (x, y) koordinater . Dette var en kerneelement i Bertins model, der adskiller disse "imponeringsvariabler" fra de andre "nethindevariabler." Dette er stort set faldet fra de fleste efterfølgende lister af kartografer, da placering på et kort er forudbestemt af geografi. Det er dog afgørende for at repræsentere information i diagrammer og andre datavisualiseringer; for eksempel er position den vigtigste metode til visualisering af kvantitative værdier i et scatterplot . Selv i kartografi bliver position en variabel ved mærkning og udlægning af ikke-kortelementerne på siden. Det er også relevant, når det repræsenterer felter ; for eksempel er placeringen af ​​en isolin en abstrakt visualisering af en ejendom, ikke placeringen af ​​en reel lineær funktion.

Mønsterorientering

I et regelmæssigt arrangement, i hvilken retning undersymbolerne er grupperet. Bertin betragtede dette kun som områdevariationen af ​​den primære orienteringsvariabel, men Morrison inkluderede den som en separat variabel, sandsynligvis fordi orienteringen af ​​de enkelte undersymboler kan være forskellig fra den vinkel, hvori de er arrangeret. I de senere år er det sjældent blevet medtaget, sandsynligvis på grund af det samlede fald i brugen af ​​udfyldningsmønstre i den digitale kartografiske æra.

Gennemsigtighed / opacitet

Her anvendes gennemsigtighed og uklarhed effektivt for at indikere overlappende suverænitetskrav.

Disse følgerbetegnelser henviser til, i hvilken grad et symbol blandes med andre symboler på samme sted, hvilket giver illusionen om, at symbolet foran er gennemsigtigt. En ret ny tilføjelse, kontrol af opacitet er blevet almindelig i digital kartografi. Selvom det sjældent bruges til at formidle specifik information, er det effektivt til at reducere kontrast eller til at bevare underliggende information. På trods af dets udbredte anvendelse nævnes det sjældent i lærebøger.

Skarphed / uklarhed

Dette er i hvilken grad et symbol er tegnet med skarpe eller uklare kanter. Kort nævnt i Elements- lærebogen i 1978 blev konceptet mere fuldt udviklet af Alan MacEachren i 1992 som et værktøj til at repræsentere lokal usikkerhed; han kaldte det først fokus og valgte derefter skarphed , som har været den mest almindelige betegnelse i efterfølgende lister.

Løsning

Dette er teknikken med målrettet pixelering af et symbol eller en funktion som en måde at generalisere og tilsløre det, normalt til at kommunikere en form for usikkerhed om funktionen. Dette blev også først introduceret i den sammenhæng af MacEachren, men bruges ikke almindeligt og er sjældent blevet nævnt siden. I forlængelse heraf kan dette også henvise til det generelle niveau for detaljer i et symbol, der bruges oftere end pixelering, især i sammenhæng med kartografisk generalisering .

Højde

På tredimensionelle perspektivkort er det almindeligt at ekstrudere former i z-retningen, så højden repræsenterer en egenskab.

Ikke-visuelle variabler

Efter den udbredte anvendelighed af Bertins variabler har kartografer foreslået analoge sæt kontrollerbare variabler til medier ud over statisk papirkort:

• Dynamiske / animerede kort : Varighed, Orden / rækkefølge, Ændringshastighed, Visningstid, Frekvens for ændring, Synkronisering (af flere serier). Mange af disse er trådt i almindelig brug.
• Haptiske kort (berøring) : Vibrationer, flagrende, tryk, temperatur, modstand, friktion, placering, højde / højde og analoger til de fleste af de centrale visuelle variabler.
• Lyd : Placering, Loudness, Pitch, Register, Timbre, Varighed, Rate of Change, Order (sekventiel), Attack / Decay. Til dato er lyd sjældent blevet brugt til at kode information i kort og informationsdisplays.

Visualisering af information

Ifølge Bertin, hver af de visuelle variable antyder sin egen form for opfattelse og fortolkning, som MacEachren bånd til den kognitive teori om Billede skema (fx størrelse: Stor-small ~ mere-mindre). Disse tilstande gør hver variabel bedre til at repræsentere visse typer information og tjene bestemte formål end andre. Specifikt introducerer Bertin fire egenskaber for disse variabler, der binder dem direkte til deres rolle i det visuelle hierarki og til deres evne til at repræsentere data i hvert af Stevens målingsniveauer .

• Associerende variabler har variationer, der kan dæmpes mentalt, så de let grupperes sammen, hvor ingen naturligt skiller sig ud fra de andre, så de ikke bidrager meget til det visuelle hierarki. Bertin inkluderede figur, orientering, farve (nuance) og korn (mønsterafstand) på denne liste; Af variablerne efter 1967 er mønsterorientering og arrangement også associerende, mens farvemætning er en mulighed. Disse er velegnede til at repræsentere nominelle variabler.
  • I modsætning hertil har dissociative variabler variationer, der er sværere at ignorere, fordi nogle værdier skiller sig meget mere ud end andre; derfor spiller de en stærk rolle i det visuelle hierarki. Størrelse og værdi er de oprindelige medlemmer af denne gruppe, 3D-højde, farvemætning, gennemsigtighed, skarphed og opløsning er også dissociative.
• Selektive variabler er dem med tilstrækkelig stærk variation, så læseren kan isolere en værdi fra alle de andre (f.eks. "Hvor er alle de blå punkter?" Midt i forskellige farver). Alle de dissociative variabler er også selektive plus mønsterafstand og farvetone (og mønsterarrangement efter 1967). Disse er generelt bedre til at repræsentere præcis information end ikke-selektive variabler (Orientering og form, selvom de selv kan gøres selektive, hvis de gøres tydelige nok).
• Ordnede variabler viser en klar lineær rækkefølge mellem forskellige værdier. Bertin angav størrelse, værdi og korn som bestilt; senere bestilte variabler inkluderer højde, mætning, gennemsigtighed, skarphed og opløsning. Denne rækkefølge gør dem nyttige til at repræsentere ordinære og intervaldata. Farvetone og orientering bestilles; ikke i en typisk "mere-mindre" metafor, men i en cyklisk rækkefølge. Således kan de bruges til at repræsentere cykliske data.
• Kvantitative variabler har værdier, der kan måles direkte, og er således bedst til at repræsentere kvantitative egenskaber, især Ratio-niveau. Bertin inkluderede kun størrelse i denne variabel, skønt nogle vil hævde, at værdien er kvantitativ, hvis den er mindre let at måle end størrelsen.

Bertins klassificering nævnes sjældent som sådan, men de resulterende anvendelsespræferencer udgør en central del af symbolisering , herunder kraften i størrelse, værdi, mætning og opløsning til etablering af et visuelt hierarki , og det følgende knytter sig til Stevens måleenheds

Brug i kortsymbolisering

Hver af disse variabler kan anvendes til at formidle information, til at tilvejebringe kontrast mellem forskellige træk og lag, til at etablere figur-jord-kontrast og et klart visuelt hierarki eller tilføje til den æstetiske appel på kortet.

Kortsymboler anvender ofte flere visuelle variabler samtidigt. Dette kan bruges til at forstærke skildringen af ​​en enkelt ejendom; for eksempel en hovedstad med et symbol, der er større og har en anden form end andre byer, eller en farveudvikling på et koropleth-kort fra lysegul til mørkegrøn ved brug af både nuance og værdi. Alternativt kan forskellige visuelle variabler anvendes til at repræsentere forskellige egenskaber; for eksempel kan symboler for byer differentieres efter størrelse for at indikere befolkning og af form for at indikere provinsielle og nationale hovedstæder. Nogle visuelle variabler kan kombineres harmonisk for at gøre et kort klarere og mere informativt, mens andre kombinationer har tendens til at tilføje mere forvirring end nytten. For eksempel er tidlige eksperimenter med brug af Chernoff-ansigter på kort blevet kritiseret som vanskelige at fortolke korrekt.

Referencer