Визуальная переменная в картографическом дизайне , графическом дизайне и визуализации данных — это аспект графического объекта, который может визуально отличать его от других объектов и которым можно управлять в процессе проектирования. Эта концепция была впервые систематизирована Жаком Бертеном , французским картографом и графическим дизайнером, и опубликована в его книге 1967 года « Sémiologie Graphique». [1] Бертен определил базовый набор этих переменных и дал рекомендации по их использованию; с тех пор концепция и набор переменных были расширены, особенно в картографии, где они стали основным принципом образования и практики. [2] [3]
Графические методы использовались в картах и статистических диаграммах для представления невизуальной информации с 17-го века, а визуализация информации расцвела в 19-м веке, о чем свидетельствуют работы Уильяма Плейфэра и Чарльза Джозефа Минара . Однако прямое изучение этого абстрактного использования графического внешнего вида началось с появлением картографии как академической исследовательской дисциплины в середине 20 века. В книге «Взгляд карт» (1952), которую часто считают источником американской картографической теории, Артур Х. Робинсон обсуждал роль размера, формы и цвета в создании контраста на картах. [4] В то же время во Франции Жак Бертен опубликовал раннюю версию своего списка визуальных переменных: форма, значение и «сверкание» (зернистость). [5] Робинсон в своей книге «Элементы картографии» 1960 года , которая быстро стала доминирующим учебником по этому предмету, обсуждал размер, форму, цвет и узор как качества картографических символов, которые создают контраст и представляют географическую информацию. [6]
Бертен работал картографом в Практической школе высоких исследований (EPHE) в Париже, где он создавал карты и графики для преподавателей различных дисциплин, используя широкий спектр данных. Увидев повторяющиеся закономерности, он создал систему символизации качественной и количественной информации, очевидно, вдохновленную науками семиотики , человеческого зрения и гештальт-психологии (иногда трудно сказать, потому что его ранние работы редко цитируют какие-либо источники), кульминацией которой стала Sémiologie Graphique . . [5] Несмотря на то, что он имел опыт работы в картографии и многие из своих идей он черпал из оценки карт, он намеревался применить Sémiologie Graphique ко всем формам графического дизайна и визуализации информации . Вскоре идея получила международное признание; в 1974 году Джоэл Моррисон представил очень похожую систему в контексте картографического обобщения , не цитируя ни Бертена, ни Робинсона, но заявив, что это «традиционная категоризация», что предполагает ее широко распространенный к тому моменту характер. [7] Для этого набора категорий было предложено несколько терминов, в том числе «переменные сетчатки» Бертена (используемые для отличия их от двух его переменных пространственного местоположения), а также «графические переменные» [8] «размеры символов» [7] ] и «Основные графические элементы», прежде чем в конечном итоге остановиться на «Визуальных переменных», которые сегодня используются почти повсеместно (на английском языке).
Бертену во многом отдали должное за систему визуальных переменных; хотя он не был первым, кто упомянул эту идею, Sémiologie Graphique была первой систематической и теоретической трактовкой, и его общий подход к графической символизации используется до сих пор с небольшими изменениями. Несмотря на название работы Бертена, на самом деле она содержала мало ссылок на научные знания в области семиотики или каких-либо других и представляла собой, прежде всего, практическое обобщение закономерностей, обнаруженных им на практике. «Истинность» концепции визуальных переменных во многом была подтверждена ее широким и длительным признанием. Тридцать лет спустя Макихрен соединил научную поддержку этого и других аспектов картографического дизайна в книге « Как работают карты» , объединив исследования в области семиотики (особенно семиотической теории Чарльза Сандерса Пирса ), гештальт-психологии , человеческого зрения и 40 лет картографических исследований. . [9]
В самых ранних списках обычно предлагалось шесть переменных: размер местоположения, форма, значение, оттенок, ориентация и зернистость (интервал между узорами). К этому списку было предложено несколько дополнений, некоторые из которых вошли в канонические списки, встречающиеся в учебниках, тогда как другие предложения в картографии в основном были исключены. С появлением мультимедиа как картографического инструмента были также представлены аналогичные наборы переменных невизуальной коммуникации.
Начиная с Робинсона и Бертина, основной набор визуальных переменных стал в значительной степени каноническим, появляясь в учебниках по картографии и визуализации информации и в той или иной форме встроен в большинство программ для проектирования.
Размер символа — это то, сколько места он занимает. [2] Обычно это относится к площади точечных символов и толщине линейных символов. Различия в размерах относительно легко распознать, что делает их полезной переменной для передачи информации, например количественного количества чего-либо или относительной важности. 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). Такие оценки являются наиболее точными из квадратов. Различия в площади кругов обычно недооцениваются, но существуют большие различия в способности людей оценивать двумерный размер. [10] Правильная оценка относительного объема оказалась еще более сложной задачей.
Поскольку географические объекты имеют реальный размер на Земле, этим не всегда можно управлять, а иногда это противоречит желанию картографа; например, может быть сложно составить карту мира, на которой Россия не выделялась бы. В картограмме размер объектов намеренно искажается, чтобы представить переменную, отличную от площади.
Фигура — это простой рисунок, который используется для обозначения атрибута на карте. [11] Форма чаще всего придается точечным объектам на картах. Некоторые формы просты по своей природе и, следовательно, более абстрактны, в то время как другие формы более наглядны и читателю легко понять, что они пытаются передать. [12] Некоторые аспекты формы присущи этому явлению, и ими нелегко манипулировать, особенно в линейных и региональных символах, таких как форма дороги или страны. [13] Однако форма по-прежнему может играть роль в символах линий и областей, например область, заполненная символами дерева или стрелка на линии. Кроме того, форма объекта может быть намеренно искажена картографическим обобщением , особенно при создании схематических представлений, таких как многие транспортные карты , хотя это искажение редко используется для передачи информации, а только для уменьшения акцента на форме и местоположении.
Оттенок — это свойство зрительного восприятия, соответствующее у людей категориям, называемым красным , зеленым , синим и другими. На картах часто используются оттенки для различения категорий номинальных переменных, таких как типы земного покрова или геологические слои. [14] Оттенок также часто используется из-за его психологического значения, например, красный означает жару или опасность, а синий означает холод или воду.
Как аспект цвета, значение относится к тому, насколько светлым или темным выглядит объект. Ценность фактически означает «больше» и «меньше», порядковую меру; это делает его очень полезной формой символики на тематических картах , особенно картограммах . Ценность сильно влияет на визуальную иерархию ; элементы, которые больше всего контрастируют со значением фона, имеют тенденцию выделяться больше всего (например, черный цвет на белом листе бумаги, белый цвет на черном экране компьютера).
.svg/1280px-COL_orthographic_(San_Andr%C3%A9s_and_Providencia_special).svg.png)
Насыщенность цвета — это его чистота или интенсивность, создаваемая разнообразием составляющего его света; одна длина волны света имеет самую высокую насыщенность, тогда как белый, черный или серый не имеют насыщенности (представляя собой равномерную смесь всех видимых длин волн). Из трех психологических аспектов цвета он наименее эффективен для передачи конкретной информации, но очень эффективен для установления фигур-фона и визуальной иерархии : яркие цвета обычно выделяются больше, чем приглушенные тона или оттенки серого.
Бертен упоминает насыщенность в своем обсуждении «цвета» (оттенка), но не включает ее в качестве отдельной переменной. Однако с 1970-х годов он включается практически во все списки [7] [8]
Ориентация относится к направлению, в котором метки и символы обращены на карте (иногда называемое «направление» или «угол»). Хотя она используется не так часто, как многие другие визуальные переменные, она может быть полезна для передачи информации о реальной ориентации объектов. Общие примеры включают направление ветра и направление течения источника.
Хотя терминология этого аспекта сегодня все еще несколько различается, текстура или узор в этом контексте обычно относятся к совокупному символу, состоящему из повторяющихся подсимволов. Это могут быть области (например, лес, заполненный небольшими символами точек деревьев) и линейные символы (например, железная дорога с повторяющимися перекрестными штриховками). Эти подсимволы сами по себе могут быть созданы с помощью любой или всех из вышеперечисленных визуальных переменных, но некоторые переменные применимы к общему шаблону:
Количество пробелов между подсимволами в шаблоне. Французский термин Бертена « зерно» был переведен как «текстура» в английском издании 1983 года [1] и часто появлялся как таковой в последующих списках, но другие предположили, что лучше перевести термин «зернистость» или просто «зерно» .
Упорядоченность расположения подсимволов в узоре, обычно либо равномерно расположенных в строках и столбцах (часто указывая на человеческое построение, например фруктовый сад), либо случайным образом (часто указывая на естественное распределение). Эта переменная впервые появляется в списке Моррисона 1974 года [7].
Время от времени предлагался ряд дополнительных переменных. Некоторые из них представляют собой недавние технологические предложения, а другие — более ранние разработки, вышедшие из моды.
Абсолютное местоположение символа в проекте в виде координат (x,y) . Это была основная часть модели Бертена, который отличал эти «переменные наложения» от других «переменных сетчатки». Картографы в основном исключили его из большинства последующих списков, поскольку местоположение на карте предопределено географией. Однако это имеет решающее значение для представления информации в диаграммах и других средствах визуализации данных; например, положение является основным методом визуализации количественных значений на диаграмме рассеяния . Даже в картографии положение становится переменной при надписывании и размещении на странице элементов, не являющихся картой. Это также актуально при представлении полей ; например, местоположение изолинии — это абстрактная визуализация свойства, а не местоположение реального линейного объекта.
В обычном расположении — направление, в котором расположены субсимволы. Бертин считал это всего лишь площадной версией основной переменной ориентации, но Моррисон включил ее как отдельную переменную [7] , вероятно, потому, что ориентация отдельных субсимволов может отличаться от угла, под которым они расположены. В последние годы его включали редко, вероятно, из-за общего сокращения использования образцов заливки в эпоху цифровой картографии.
Эти дополнительные термины относятся к степени, в которой символ смешивается с другими символами в том же месте, создавая иллюзию полупрозрачности символа впереди. Сравнительно недавнее дополнение — контроль непрозрачности — стало обычным явлением в цифровой картографии. [2] Хотя он редко используется для передачи конкретной информации, он эффективен для уменьшения контраста или сохранения основной информации. Несмотря на широкое распространение, в учебниках он упоминается редко.
Это степень, в которой символ рисуется с четкими или нечеткими краями. Кратко упомянутая в учебнике «Элементы» в 1978 году, [15] эта концепция была более полно развита Аланом Макихреном в 1992 году как инструмент для представления неопределенности местоположения; [16] он сначала назвал это фокусом , затем выбрал четкость , которая была наиболее распространенным термином в последующих списках.
Это метод целенаправленного пикселирования символа или объекта как способ его обобщения и сокрытия, обычно для сообщения некоторой формы неопределенности относительно объекта. Это также было впервые введено в этом контексте Макихреном [16] , но широко не используется и с тех пор редко упоминается. [2] В более широком смысле это также может относиться к общему уровню детализации символа, который используется чаще, чем пикселизация, особенно в контексте картографического обобщения .
На трехмерных картах перспективы обычно вытягивают фигуры в направлении Z, так что высота представляет собой свойство. [17]
Следуя широко распространенной полезности переменных Бертена, картографы предложили аналогичные наборы контролируемых переменных для средств массовой информации, выходящих за рамки статических бумажных карт:
По мнению Бертена, каждая из визуальных переменных предполагает свой собственный способ восприятия и интерпретации, который МакИхрен связывает с когнитивной теорией схемы изображения (например, размер: большой-маленький ~ больше-меньше). [9] Эти режимы позволяют каждой переменной лучше представлять определенные виды информации и служить определенным целям, чем другие. В частности, Бертен 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 результирующие предпочтения применимости составляют основную часть символизации , включая силу размера, значения, насыщенности и разрешения для установления визуальной иерархии , а также следующие связи с уровнями измерения Стивена [2]
Каждую из этих переменных можно использовать для передачи информации, для обеспечения контраста между различными объектами и слоями, для создания контраста между фигурой и фоном и четкой визуальной иерархии или для повышения эстетической привлекательности карты.
Символы карты обычно используют несколько визуальных переменных одновременно. Это можно использовать для усиления изображения одного свойства; например, столица имеет символ, который больше и имеет другую форму, чем у других городов, или прогрессию цвета на картограмме от бледно-желтого до темно-зеленого с использованием как оттенка, так и значения. Альтернативно, для представления разных свойств можно использовать разные визуальные переменные; например, символы городов могут различаться по размеру, чтобы указать численность населения, и по форме, чтобы указать столицы провинций и стран. Некоторые визуальные переменные можно гармонично комбинировать, чтобы сделать карту более четкой и информативной, в то время как другие комбинации, как правило, добавляют больше путаницы, чем пользы. Например, ранние эксперименты с использованием лиц Чернова на картах подверглись критике как трудные для правильной интерпретации. [23]