Variable visuelle - Visual variable

Une variable visuelle , dans la conception cartographique , la conception graphique et la visualisation de données , est un aspect d'un objet graphique qui peut le différencier visuellement des autres objets et peut être contrôlé pendant le processus de conception. Le concept a d'abord été systématisé par Jacques Bertin , un cartographe et graphiste français, et publié dans son livre de 1967, Sémiologie Graphique. Bertin a identifié un ensemble de base de ces variables et a fourni des conseils pour leur utilisation; le concept et l'ensemble des variables ont depuis été élargis, en particulier en cartographie, où ils sont devenus un principe fondamental de l'éducation et de la pratique.

L'histoire

Les techniques graphiques ont été utilisées dans les cartes et les graphiques statistiques pour représenter des informations non visuelles depuis le 17ème siècle, et la visualisation de l'information s'est épanouie au 19ème siècle, mise en évidence par le travail de William Playfair et Charles Joseph Minard . Cependant, l'étude directe de cette utilisation abstraite de l'apparence graphique a commencé avec l'émergence de la cartographie en tant que discipline de recherche universitaire au milieu du XXe siècle. Dans The Look of Maps (1952), souvent considéré comme la genèse de la théorie cartographique américaine, Arthur H. Robinson a discuté du rôle de la taille, de la forme et de la couleur dans l'établissement du contraste des cartes. Parallèlement, en France, Jacques Bertin publie une première version de sa liste de variables visuelles: forme, valeur et «pétillant» (grain). Robinson, dans ses Éléments de cartographie de 1960 , qui est rapidement devenu le manuel dominant sur le sujet, a discuté de la taille, de la forme, de la couleur et du motif comme des qualités des symboles cartographiques qui établissent le contraste et représentent l'information géographique.

Bertin était cartographe à l' École pratique des hautes études (EPHE) à Paris, où il a créé des cartes et des graphiques pour des professeurs de diverses disciplines en utilisant une grande variété de données. Voyant des schémas récurrents, il a créé un système de symbolisation des informations qualitatives et quantitatives, apparemment inspiré des sciences de la sémiotique , de la vision humaine et de la psychologie de la Gestalt (c'est parfois difficile à dire car ses premiers travaux citent rarement des sources), aboutissant à Sémiologie Graphique . Bien qu'ayant une formation en cartographie, et tirant bon nombre de ses idées en évaluant des cartes, il entendait appliquer Sémiologie Graphique à toutes les formes de conception graphique et de visualisation de l'information . Bientôt, l'idée gagna une acceptation internationale; en 1974, Joel Morrison a présenté un système très similaire dans le contexte de la généralisation cartographique , ne citant ni Bertin ni Robinson, mais disant qu'il s'agissait d'une «catégorisation traditionnelle», suggérant sa nature généralisée à ce stade. Plusieurs termes ont été proposés pour cet ensemble de catégories, y compris les «variables rétiniennes» de Bertin (utilisées pour les distinguer de ses deux variables de localisation spatiale), ainsi que «Variables graphiques», «Dimensions des symboles» et «Éléments graphiques primaires», avant finalement se contenter de "Variables visuelles", telles qu'elles sont utilisées presque universellement (en anglais) aujourd'hui.

Bertin a été largement reconnu pour le système des variables visuelles; même s'il n'a pas été le premier à évoquer l'idée, Sémiologie Graphique a été le premier traitement systématique et théorique, et son approche globale de la symbolisation graphique est toujours en usage aujourd'hui avec quelques modifications mineures. Malgré le titre de l'ouvrage de Bertin, il contenait en fait peu de références aux connaissances scientifiques dans le domaine de la sémiotique ou de tout autre, et était principalement une synthèse pratique des modèles qu'il a trouvés dans la pratique. La «vérité» du concept des variables visuelles a été largement établie par son acceptation généralisée et durable. Trente ans plus tard, MacEachren a connecté le soutien scientifique à cet aspect et à d'autres aspects de la conception cartographique dans How Maps Work , rassemblant des recherches en sémiotique (en particulier la théorie sémiotique de Charles Sanders Peirce ), la psychologie de la Gestalt , la vision humaine et 40 ans de recherche cartographique. .

Les premières listes suggéraient généralement six variables: la taille de l'emplacement, la forme, la valeur, la teinte, l'orientation et le grain (espacement des motifs). À cette liste, plusieurs ajouts ont été suggérés, quelques-uns entrant dans les listes canoniques trouvées dans les manuels, tandis que d'autres suggestions ont été largement abandonnées dans la cartographie. Avec l'essor du multimédia en tant qu'outil cartographique, des ensembles analogues de variables de communication non visuelles ont également été présentés.

Variables visuelles de base

En commençant par Robinson et Bertin, un ensemble de base de variables visuelles est devenu largement canonique, apparaissant dans les manuels de cartographie et de visualisation de l'information, et intégré dans la plupart des logiciels de conception sous une forme ou une autre.

Taille

Un cartogramme représentant la population (un rapport ou une propriété au niveau du nombre) par taille.

La taille d'un symbole correspond à l'espace qu'il occupe. Cela fait généralement référence à la zone des symboles ponctuels et à l'épaisseur des symboles linéaires. Les différences de taille sont relativement faciles à reconnaître, ce qui en fait une variable utile pour transmettre des informations, comme une quantité quantitative de quelque chose ou une importance relative. Des études ont montré que les humains sont plus aptes à juger des différences relatives de distance linéaire (par exemple, une route étant deux fois plus épaisse qu'une autre) que des différences relatives de superficie (par exemple, un cercle ayant deux fois la superficie d'un autre). Ces estimations sont les plus précises à partir des carrés. Les différences de surface des cercles sont généralement sous-estimées, mais il existe une grande variation entre les personnes dans la capacité d'estimer la taille bidimensionnelle. Estimer correctement le volume relatif s'est avéré encore plus difficile.

Parce que les caractéristiques géographiques ont une taille réelle sur la Terre, cela ne peut pas toujours être contrôlé et va parfois à l'encontre des souhaits d'un cartographe; par exemple, il peut être difficile de faire une carte du monde dans laquelle la Russie ne se démarque pas. Dans un cartogramme, la taille des entités est délibérément déformée pour représenter une variable autre que la zone.

Forme

Symboles ponctuels standard du parc national, utilisant la forme pour représenter différents types d'installations, une variable nominale.

Une forme est une conception simple utilisée pour symboliser un attribut sur une carte. La forme est le plus souvent associée à des entités ponctuelles dans les cartes. Certaines formes sont simples par nature et sont donc plus abstraites, tandis que d'autres formes sont plus picturales et sont faciles pour le lecteur à comprendre ce qui tente d'être véhiculé. Certains aspects de la forme sont inhérents au phénomène et peuvent ne pas être facilement manipulables, en particulier dans les symboles de ligne et de région, tels que la forme d'une route ou d'un pays. Cependant, la forme peut toujours jouer un rôle dans les symboles de ligne et de région, comme une région remplie de symboles d'arbre ou une pointe de flèche sur une ligne. En outre, la forme d'un élément peut être délibérément déformée par la généralisation cartographique , en particulier lors de la création de représentations schématiques telles que de nombreuses cartes de transit , bien que cette distorsion soit rarement utilisée pour transmettre des informations, uniquement pour réduire l'accent mis sur la forme et l'emplacement.

Couleur: teinte

La teinte est la propriété de perception visuelle correspondant chez l'homme aux catégories appelées rouge , vert , bleu et autres. Les cartes utilisent souvent la teinte pour différencier les catégories de variables nominales, telles que les types de couverture terrestre ou les couches géologiques. La teinte est également souvent utilisée pour ses connotations psychologiques, telles que le rouge impliquant la chaleur ou le danger et le bleu impliquant le froid ou l'eau.

Couleur: valeur / légèreté

Densité de la population (une variable au niveau du ratio) représentée sous forme de valeur de couleur, avec une correspondance intuitive (c'est-à-dire que l'obscurité ressemble à plus de gens). La valeur établit également le fond de la figure (couleur vs blanc). Hue ne porte pas d'informations ici, mais sert un but esthétique.

En tant qu'aspect de la couleur, la valeur fait référence à la façon dont un objet apparaît clair ou sombre. La valeur signifie effectivement «plus» et «moins», une mesure ordinale; cela en fait une forme de symbologie très utile dans les cartes thématiques , en particulier les cartes choroplèthes . La valeur contribue fortement à la hiérarchie visuelle ; les éléments qui contrastent le plus avec la valeur de l'arrière-plan ont tendance à ressortir le plus (par exemple, noir sur une feuille de papier blanc, blanc sur un écran d'ordinateur noir).

Couleur: saturation / chroma / intensité

La synergie de la saturation (couleur vs gris), de la valeur (sombre vs clair) et de la position (centralité) pour établir fortement la hiérarchie figure-fond et visuelle

La saturation d'une couleur est sa pureté ou son intensité, créée par la variété de lumière qui la compose; une seule longueur d'onde de lumière est de la saturation la plus élevée, tandis que le blanc, le noir ou le gris n'a pas de saturation (étant un mélange uniforme de toutes les longueurs d'onde visibles). Des trois aspects psychologiques de la couleur, c'est le moins efficace pour transmettre des informations spécifiques, mais il est très efficace pour établir une hiérarchie figure-fond et visuelle , les couleurs vives ressortant généralement plus que les tons sourds ou les nuances de gris.

Bertin mentionne la saturation dans sa discussion sur la «couleur» (teinte), mais ne l'a pas incluse comme variable distincte. Cependant, il a été inclus dans presque toutes les listes depuis les années 1970

Orientation

L'orientation fait référence à la direction des étiquettes et des symboles sur une carte (parfois appelée «direction» ou «angle»). Bien qu'elle ne soit pas utilisée aussi souvent que la plupart des autres variables visuelles, elle peut être utile pour communiquer des informations sur l'orientation réelle des fonctionnalités. Des exemples courants incluent la direction du vent et la direction dans laquelle un ressort s'écoule.

Motif / Texture

Texture (densité de points) représentant l'incidence de la maladie (un rapport ou une variable au niveau du comptage), qui donne l'apparence de la densité. En outre, la saturation (couleur vs gris) est utilisée pour créer une hiérarchie visuelle, et la valeur (gris vs blanc) établit un contraste figure-fond pour l'Afrique.

Bien que la terminologie de cet aspect varie encore quelque peu aujourd'hui, la texture ou le motif dans ce contexte se réfère généralement à un symbole agrégé composé de sous-symboles récurrents. Cela peut inclure des zones (comme une forêt remplie de petits symboles de point d'arbre) et des symboles de ligne (comme une voie ferrée avec des hachures récurrentes). Ces sous-symboles peuvent eux-mêmes être créés par l'une ou l'ensemble des variables visuelles ci-dessus, mais quelques variables s'appliquent au modèle global:

Grain / Espacement

La quantité d'espace blanc entre les sous-symboles du motif. Le terme français grain de Bertin a été traduit par «texture» dans l'édition anglaise de 1983 et est apparu fréquemment en tant que tel dans les listes suivantes, mais d'autres ont suggéré que la granularité ou simplement le grain est une meilleure traduction.

Arrangement

L'ordre de l'emplacement des sous-symboles dans le motif, généralement soit régulièrement espacés en lignes et en colonnes (indiquant souvent une construction humaine, comme un verger), soit espacés au hasard (indiquant souvent une distribution naturelle). Cette variable apparaît pour la première fois dans la liste de 1974 de Morrison

Variables supplémentaires

Un certain nombre de variables supplémentaires ont parfois été suggérées. Certaines sont des propositions récentes axées sur la technologie, tandis que d'autres sont des entrées antérieures qui sont tombées en disgrâce.

Position

La localisation absolue du symbole dans la conception, comme spécifié (x, y) les coordonnées . C'était un élément central du modèle de Bertin, qui distinguait ces «variables d'imposition» des autres «variables rétiniennes». Cela a été largement supprimé de la plupart des listes ultérieures par les cartographes, car l'emplacement sur une carte est prédéterminé par la géographie. Cependant, il est crucial pour représenter les informations dans les graphiques et autres visualisations de données; par exemple, la position est la principale méthode de visualisation des valeurs quantitatives dans un nuage de points . Même en cartographie, la position devient une variable lors de l'étiquetage et de la disposition des éléments non cartographiques sur la page. Il est également pertinent lors de la représentation des champs ; par exemple, l'emplacement d'une isoligne est une visualisation abstraite d'une propriété, et non l'emplacement d'une entité linéaire du monde réel.

Orientation du motif

Dans une disposition régulière, la direction dans laquelle les sous-symboles sont mis en réseau. Bertin considérait cela simplement comme la version surfacique de la variable principale d'orientation, mais Morrison l'a incluse comme variable distincte, probablement parce que l'orientation des sous-symboles individuels peut être différente de l'angle dans lequel ils sont disposés. Ces dernières années, il a rarement été inclus, probablement en raison de la diminution globale de l'utilisation des motifs de remplissage à l'ère de la cartographie numérique.

Transparence / opacité

La transparence et le flou sont utilisés efficacement ici pour indiquer des revendications de souveraineté qui se chevauchent.

Ces termes corollaires se réfèrent au degré auquel un symbole se mélange avec d'autres symboles au même endroit, donnant l'illusion que le symbole en face est translucide. Ajout assez récent, le contrôle de l'opacité est devenu courant en cartographie numérique. Bien qu'il soit rarement utilisé pour transmettre des informations spécifiques, il est efficace pour réduire le contraste ou pour conserver les informations sous-jacentes. Malgré son utilisation répandue, il est rarement mentionné dans les manuels.

Croustillant / flou

Il s'agit du degré auquel un symbole est dessiné avec des bords nets ou flous. Brièvement mentionné dans le manuel Elements en 1978, le concept a été plus complètement développé par Alan MacEachren en 1992 comme outil pour représenter l'incertitude de localisation; il l'a d'abord appelé concentration , puis a choisi la netteté , qui a été le terme le plus courant dans les listes suivantes.

Résolution

Il s'agit de la technique consistant à pixelliser délibérément un symbole ou une caractéristique afin de la généraliser et de l'obscurcir, généralement pour communiquer une certaine forme d'incertitude sur la caractéristique. Cela a également été introduit pour la première fois dans ce contexte par MacEachren, mais n'est pas couramment utilisé et a rarement été mentionné depuis. Par extension, cela peut également faire référence au niveau général de détail d'un symbole, qui est utilisé plus souvent que la pixellisation, notamment dans le cadre de la généralisation cartographique .

la taille

Sur les cartes en perspective en trois dimensions, il est courant d'extruder des formes dans la direction z, de sorte que la hauteur représente une propriété.

Variables non visuelles

Suite à l'utilité généralisée des variables de Bertin, les cartographes ont proposé des ensembles analogues de variables contrôlables pour les supports au-delà des cartes papier statiques:

• Cartes dynamiques / animées : durée, ordre / séquence, taux de changement, temps d'affichage, fréquence de changement, synchronisation (de plusieurs séries). Beaucoup de ces derniers sont devenus une utilisation courante.
• Cartes haptiques (tactiles) : vibration, flottement, pression, température, résistance, friction, emplacement, hauteur / élévation et analogues de la plupart des variables visuelles de base.
• Son : Emplacement, Loudness, Pitch, Register, Timbre, Duration, Rate of Change, Order (séquentiel), Attack / Decay. À ce jour, le son a rarement été utilisé pour encoder des informations sur des cartes et des affichages d'informations.

Visualiser les informations

Selon Bertin, chacune des variables visuelles suggère son propre mode de perception et d'interprétation, que MacEachren associe à la théorie cognitive du schéma d'image (par exemple, taille: grand-petit ~ plus-moins). Ces modes permettent à chaque variable de mieux représenter certains types d'informations et de servir certaines fins que d'autres. Plus précisément, Bertin introduit quatre propriétés de ces variables, qui les lient directement à leur rôle dans la hiérarchie visuelle et à leur capacité à représenter des données dans chacun des niveaux de mesure de Steven .

• Les variables associatives ont des variations qui peuvent être mentalement maîtrisées afin qu'elles soient facilement regroupées, aucune ne se démarquant naturellement des autres, de sorte qu'elles ne contribuent pas beaucoup à la hiérarchie visuelle. Bertin a inclus la forme, l'orientation, la couleur (teinte) et le grain (espacement des motifs) dans cette liste; Parmi les variables postérieures à 1967, l'orientation et la disposition des motifs sont également associatives, tandis que la saturation des couleurs est une possibilité. Ils sont bien adaptés pour représenter des variables nominales.
  • En revanche, les variables dissociatives ont des variations qu'il est plus difficile d'ignorer, car certaines valeurs ressortent beaucoup plus que d'autres; par conséquent, ils jouent un rôle important dans la hiérarchie visuelle. La taille et la valeur sont les membres originaux de ce groupe, la hauteur 3-D, la saturation des couleurs, la transparence, la netteté et la résolution sont également dissociatives.
• Les variables sélectives sont celles dont la variation est suffisamment forte pour que le lecteur puisse isoler une valeur de toutes les autres (par exemple, «où sont tous les points bleus?» Au milieu de points de différentes teintes). Toutes les variables dissociatives sont également sélectives, plus l'espacement des motifs et la teinte (et l'arrangement des motifs après 1967). Celles-ci sont généralement meilleures pour représenter des informations précises que les variables non sélectives (Orientation et Forme, même si elles peuvent même être rendues sélectives si elles sont suffisamment distinctes).
• Les variables ordonnées montrent un ordre linéaire clair entre les différentes valeurs. Bertin a indiqué la taille, la valeur et le grain comme commandé; les variables ordonnées plus tard incluraient la hauteur, la saturation, la transparence, la netteté et la résolution. Cet ordre les rend utiles pour représenter les données ordinales et d'intervalle. La teinte et l'orientation sont commandées; pas dans une métaphore typique du «plus-moins», mais dans un ordre cyclique. Ainsi, ils peuvent être utilisés pour représenter des données cycliques.
• Les variables quantitatives ont des valeurs qui peuvent être mesurées directement et sont donc les meilleures pour représenter les propriétés quantitatives, en particulier au niveau du ratio. Bertin n'a inclus que la taille dans cette variable, bien que certains soutiennent que la valeur est quantitative, si elle est moins facile à mesurer que la taille.

La classification de Bertin est rarement mentionnée en tant que telle, mais les préférences d'applicabilité qui en résultent forment une partie essentielle de la symbolisation , y compris le pouvoir de Taille, Valeur, Saturation et Résolution pour établir une hiérarchie visuelle , et les liens suivants avec les niveaux de mesure de Steven

Utilisation dans la symbolisation de la carte

Chacune de ces variables peut être utilisée pour transmettre des informations, pour fournir un contraste entre différentes caractéristiques et couches, pour établir un contraste figure-fond et une hiérarchie visuelle claire , ou pour ajouter à l'attrait esthétique de la carte.

Les symboles cartographiques utilisent généralement plusieurs variables visuelles simultanément. Cela peut être utilisé pour renforcer la représentation d'une seule propriété; par exemple, une capitale ayant un symbole plus grand et de forme différente de celle des autres villes, ou une progression de couleur sur une carte choroplèthe du jaune pâle au vert foncé, en utilisant à la fois la teinte et la valeur. Alternativement, différentes variables visuelles peuvent être utilisées pour représenter différentes propriétés; par exemple, les symboles des villes peuvent être différenciés par taille pour indiquer la population et par forme pour indiquer les capitales provinciales et nationales. Certaines variables visuelles peuvent être combinées harmonieusement pour rendre une carte plus claire et plus informative, tandis que d'autres combinaisons ont tendance à ajouter plus de confusion que d'utilité. Par exemple, les premières expériences d'utilisation des faces de Chernoff sur les cartes ont été critiquées comme étant difficiles à interpréter correctement.

Références