A визуальная переменная в картографическом дизайне, графическом дизайне и визуализация данных, это аспект графического объекта, который может визуально отличать его от других объектов, и им можно управлять в процессе проектирования. Впервые эта концепция была систематизирована Жаком Бертином, французским картографом и графическим дизайнером, и опубликована в его книге 1967 года «Графическая семиология». Бертин определил базовый набор этих переменных и дал руководство по их использованию; с тех пор концепция и набор переменных были расширены, особенно в картографии, где они стали основным принципом обучения и практики.
Концепция вариации в некоторых аспектах графических объектов, особенно символы карты, восходит к ранним временам картографии как академической исследовательской дисциплины. В книге «Взгляд на карты» (1952), которую часто считают зародышем американской картографической теории, Артур Х. Робинсон обсуждал роль размера, формы и цвета в создании контраста на картах. В то же время во Франции Жак Бертин опубликовал раннюю версию своего списка визуальных переменных: форма, величина и «сверкающее» (зерно). Робинсон в своем 1960 году «Элементы картографии», который быстро стал доминирующим учебником по этому предмету, обсуждал размер, форму, цвет и узор как свойства символов карты, которые создают контраст и представляют географическую информацию.
Бертин был картограф в École pratique des hautes études (EPHE) в Париже, где он создавал карты и графики для преподавателей различных дисциплин, используя широкий спектр данных. Увидев повторяющиеся паттерны, он создал систему для обозначения качественной и количественной информации, очевидно, вдохновленную науками семиотикой, человеческим зрением и гештальтпсихологией (это иногда трудно сказать, потому что его ранние работы редко цитируют какие-либо источники), кульминацией которой стала Sémiologie Graphique. Несмотря на то, что он имел опыт работы в картографии и выводил многие из своих идей путем оценки карт, он намеревался применить Sémiologie Graphique ко всем формам графического дизайна и визуализации информации. Вскоре идея получила международное признание; в 1974 г. Джоэл Моррисон представил очень похожую систему в контексте картографического обобщения, не цитируя ни Бертина, ни Робинсона, но говоря, что это была «традиционная категоризация», тем самым указывая на ее широко распространенный характер. точка. Для этого набора категорий было предложено несколько терминов, в том числе «переменные сетчатки глаза» Бертина (используемые для отличия их от двух его переменных пространственного расположения), а также «Графические переменные», «Размеры символов» и «Основные графические элементы». в конце концов остановился на «Визуальных переменных», которые сегодня используются почти повсеместно (на английском языке).
Бертину в значительной степени приписывают систему визуальных переменных; Несмотря на то, что он не был первым, кто упомянул об этой идее, Sémiologie Graphique была первой систематической и теоретической обработкой, и его общий подход к графической символизации все еще используется сегодня с небольшими изменениями. Несмотря на название работы Бертина, на самом деле в ней мало упоминаний о научных знаниях в области семиотики или какой-либо другой, и она в первую очередь представляет собой практическое обобщение паттернов, которые он обнаружил на практике. «Истина» концепции визуальных переменных в значительной степени была установлена благодаря ее широкому и долгосрочному признанию. Тридцать лет спустя МакИчрен соединил научную поддержку этого и других аспектов картографического дизайна в книге «Как работают карты», объединив исследования в семиотике (особенно семиотической теории Чарльза Сандерса Пирса ), Гештальт-психология, Человеческое зрение и 40 лет картографических исследований.
В самых ранних списках обычно предлагалось шесть переменных: размер местоположения, форма, значение, оттенок, ориентация, и зернистость (шаг рисунка). К этому списку было предложено несколько дополнений, некоторые из которых вошли в канонические списки, содержащиеся в учебниках, в то время как другие предложения в картографии в значительной степени были опущены. С появлением мультимедиа как картографического инструмента были также представлены аналогичные наборы невизуальных переменных коммуникации.
Начиная с Робинсона и Бертина, основной набор визуальных переменных стал в значительной степени каноническим, появился в учебниках картографии и визуализации информации и в той или иной форме встроен в большинство программ для проектирования.
Размер символа - это то, сколько места он занимает. Обычно это относится к области точечных символов и толщине линейных символов. Различия в размерах относительно легко распознать, что делает их полезной переменной для передачи информации, такой как количественное количество чего-либо или относительная важность. Исследования показали, что люди лучше оценивают относительные различия в линейном расстоянии (например, одна дорога в два раза толще другой), чем относительные различия в площади (например, один круг имеет площадь в два раза больше другого). Различия в площади обычно недооцениваются, но есть большие различия в способности людей оценивать двумерные размеры. Правильно оценить относительный объем оказалось еще труднее.
Поскольку географические объекты имеют реальный размер на Земле, это не всегда можно контролировать, и иногда это работает вопреки желанию картографа; например, бывает сложно составить карту мира, на которой Россия не выделялась бы. В картограмме размер объектов намеренно искажен, чтобы представить переменную, отличную от площади.
Форма - это простой рисунок, который используется для обозначения атрибута на карте. Форма обычно прикрепляется к точечным объектам на картах. Некоторые формы просты по своей природе и, следовательно, более абстрактны, в то время как другие формы более наглядны и позволяют читателю легко понять, что пытается передать. Некоторые аспекты формы присущи этому явлению, и ими может быть нелегко манипулировать, особенно в символах линий и регионов, таких как форма дороги или страны. Однако форма по-прежнему может играть роль в символах линий и областей, таких как область, заполненная символами дерева или стрелкой на линии. Кроме того, форма объекта может быть намеренно искажена Картографическим обобщением, особенно при создании схематических представлений, таких как многие карты проезда, хотя это искажение редко используется для передачи информации, только для уменьшить акцент на форме и расположении.
Цветовой тон - это свойство визуального восприятия, соответствующее у людей категориям, называемым красным, зеленым, синим и другими. Карты часто используют оттенок для разделения категорий номинальных переменных, таких как типы земного покрова или геологические слои. Оттенок также часто используется в связи с его психологическими коннотациями, например, красный цвет означает тепло или опасность, а синий - холод или воду.
В качестве аспекта цвета значение относится к тому, насколько светлый или темный объект выглядит. Ценность фактически означает «больше» и «меньше», порядковую меру; это делает его очень полезной формой символов в тематических картах, особенно картограммах. Ценность очень важна для визуальной иерархии ; элементы, которые больше всего контрастируют с цветом фона, как правило, выделяются больше всего (например, черный на белом листе бумаги, белый на черном экране компьютера).
насыщенность цвета - это его чистота или интенсивность, создаваемая разнообразием света, составляющего его; одна длина волны света имеет наивысшую насыщенность, в то время как белый, черный или серый не имеют насыщенности (представляя собой равномерную смесь всех видимых длин волн). Из трех психологических аспектов цвета это наименее эффективный для передачи конкретной информации, но он очень эффективен для установления фигурного фона и визуальной иерархии, при этом яркие цвета обычно выделяются больше, чем приглушенные тона или оттенки серого.
Бертин упоминает насыщенность в своем обсуждении «цвета» (оттенка), но не включает его в качестве отдельной переменной. Тем не менее, он был включен почти во все списки с 1970-х годов
Ориентация относится к меткам направления и символам, обращенным на карту (иногда их называют «направление» или «угол»). Хотя он не используется так часто, как многие другие визуальные переменные, он может быть полезен для передачи информации о реальной ориентации функций. Общие примеры включают направление ветра и направление, в котором течет пружина.
Хотя терминология для этого аспекта все еще несколько варьируется сегодня, текстура или узор в этом контексте обычно относится к совокупному символу, состоящему из повторяющихся субсимволов. Сюда могут входить области (например, лес, заполненный небольшими символами точек на дереве) и линейные символы (например, железная дорога с повторяющейся штриховкой). Эти субсимволы могут быть созданы с помощью любой или всех вышеперечисленных визуальных переменных, но несколько переменных применяются к общему шаблону:
Количество пробелов между вспомогательные символы в шаблоне. Французский термин «зернистость» Бертина был переведен как «текстура» в английском издании 1983 года и часто появлялся как таковой в последующих списках, но другие предположили, что зернистость или просто зернистость - лучший перевод.
Порядок расположения субсимволов в шаблоне, как правило, либо равномерно распределены по строкам и столбцам (часто указывающие на построение человека, например фруктовый сад), либо случайным образом с интервалом (часто указывает на естественное распределение). Эта переменная впервые появляется в списке Моррисона 1974 г.
Время от времени предлагалось несколько дополнительных переменных. Некоторые из них являются недавними предложениями, основанными на технологиях, а другие - более ранними предложениями, которые вышли из моды.
Абсолютное положение символа в дизайне, заданное как (x, y) координаты. Это было основной частью модели Бертина, который отличал эти «переменные наложения» от других «переменных сетчатки». Картографы в значительной степени исключили его из большинства последующих списков, поскольку местоположение на карте предопределено географией. Однако это очень важно для представления информации в диаграммах и других визуализациях данных; например, положение - это основной метод визуализации количественных значений на диаграмме рассеяния . Даже в картографии положение становится переменной при маркировке и размещении элементов, не относящихся к карте, на странице. Это также актуально при представлении полей ; например, местоположение изолинии является абстрактной визуализацией свойства, а не местоположением реального линейного объекта.
В обычном расположении - направление, в котором выстроены субсимволы. Бертин считал это просто версией площади первичной переменной ориентации, но Моррисон включил ее как отдельную переменную, вероятно, потому, что ориентация отдельных субсимволов может отличаться от угла, под которым они расположены. В последние годы его редко включали, вероятно, из-за общего сокращения использования шаблонов заливки в эпоху цифровой картографии.
Эти следственные термины относятся к степени, в которой символ смешивается с другими символами в том же месте, давая иллюзия полупрозрачности символа спереди. Довольно недавнее дополнение, контроль непрозрачности стал обычным явлением в цифровой картографии. Хотя он редко используется для передачи конкретной информации, он эффективен для уменьшения контраста или сохранения основной информации. Несмотря на широкое распространение, в учебниках упоминается редко.
Это степень прорисовки символа с четкими или нечеткими краями. Кратко упомянутая в учебнике «Элементы» в 1978 году, эта концепция была более полно развита Аланом МакИчреном в 1992 году как инструмент для представления неопределенности местоположения; он сначала назвал это фокусом, затем выбрал четкость, что было наиболее распространенным термином в последующих списках.
Это метод целенаправленного пикселизации символа или элемента в качестве способа его обобщения и затемнения, обычно для сообщения некоторой формы неопределенности в отношении этого элемента. Это также было впервые введено в этом контексте МакИахреном, но обычно не используется и с тех пор редко упоминается. В более широком смысле, это может также относиться к общему уровню детализации символа, который используется чаще, чем пикселизация, особенно в контексте картографического обобщения.
В трехмерной перспективе карты, обычно формы выдавливаются в направлении z, так что высота представляет свойство.
Следуя за широкой полезностью переменных Бертина, картографы предложили аналогичные наборы контролируемых переменных для носителей помимо статических бумажных карт:
Согласно Бертену, каждая из визуальных переменных предполагает свой собственный режим восприятия и интерпретации, с которым Макихрен связывает когнитивная теория Схема изображения (например, размер: Большой-маленький ~ больше-меньше). Эти режимы делают каждую переменную лучше для представления определенных видов информации и обслуживания определенных целей, чем другие. В частности, Бертин вводит четыре свойства этих переменных, которые напрямую связывают их с их ролью в визуальной иерархии и с их способностью представлять данные на каждом из уровней измерения Стивена.
Классификация Бертена редко упоминается как таковая, но полученные в результате предпочтения применимости составляют основную часть символизации, включая возможности размера, значения, насыщенности и разрешения для установления визуальной иерархии, а также следующие связи с уровнями измерения Стивена
Уровень | Отличие | Предпочтительные переменные | Маргинальные переменные | Примеры |
---|---|---|---|---|
Номинальное | То же или другое | Цветовой оттенок, форма | Расположение узора, ориентация | Владелец, тип объекта |
Иерархический | Степень качественного различия | Цветовой оттенок | Форма, расположение | Языки, Геологическое образование |
Порядковый | Порядок | Значение цвета, насыщенность цвета, прозрачность, четкость | Размер, высота, оттенок цвета, расстояние между узорами | Социально-экономический статус (богатый, средний класс, бедный) |
Интервал | Величина количественной разницы | Значение цвета | Размер, насыщенность цвета, непрозрачность, оттенок | Температура, год |
Соотношение | Пропорциональная разница | Размер, высота, значение цвета | Прозрачность, интервал между узорами | Население скорость роста, плотность населения |
Цикличность | Угловая разница | Цветовой оттенок, ориентация | День года, Аспект местности |
Каждая из этих переменных может использоваться для передачи информации, для обеспечения контраста между различными элементами и слоями, для установления контраста фигуры и фона и четкой визуальной иерархии или добавить к карте эстетической привлекательности.
Символы карты обычно используют одновременно несколько визуальных переменных. Это можно использовать для усиления изображения отдельного свойства; например, столица, имеющая символ, который больше и отличается по форме от других городов, или изменение цвета на картограмме от бледно-желтого до темно-зеленого с использованием как оттенка, так и значения. В качестве альтернативы могут использоваться разные визуальные переменные для представления разных свойств; например, символы городов могут различаться по размеру для обозначения населения и по форме для обозначения столиц провинций и стран. Некоторые визуальные переменные можно гармонично комбинировать, чтобы сделать карту более понятной и информативной, в то время как другие комбинации, как правило, добавляют больше путаницы, чем полезности. Например, ранние эксперименты с использованием лиц Чернова на картах критиковались как трудные для правильной интерпретации.