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. Впервые эта концепция была 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 предоставил руководство по их использованию; концепция и набор переменных с тех пор были расширены, особенно в картографии, где они стали основным принципом образования и практики. [2] [3]
Графические приемы использовались в картах и статистических диаграммах для представления невизуальной информации с 17-го века, а визуализация информации расцвела в 19-м веке, что было подчеркнуто работами Уильяма Плейфэра и Чарльза Джозефа Минарда . Однако прямое изучение этого абстрактного использования графического вида началось с появлением картографии как академической исследовательской дисциплины в середине 20-го века. В работе «Взгляд карт» (1952), часто считающейся генезисом американской картографической теории, Артур Х. Робинсон обсуждал роль размера, формы и цвета в установлении контраста на картах. [4] В то же время во Франции Жак Бертен опубликовал раннюю версию своего списка визуальных переменных: форма, значение и «искрящийся» (зернистость). [5] Робинсон в своей работе 1960 года «Элементы картографии» , которая быстро стала доминирующим учебником по этому предмету, обсуждал размер, форму, цвет и узор как качества символов карты, которые устанавливают контраст и представляют географическую информацию. [6]
Бертен был картографом в Высшей практической школе высших исследований (EPHE) в Париже, где он создавал карты и графики для преподавателей различных дисциплин, используя широкий спектр данных. Увидев повторяющиеся закономерности, он создал систему для обозначения качественной и количественной информации, по-видимому, вдохновленную науками семиотики , человеческим зрением и гештальт-психологией (иногда трудно сказать, потому что его ранние работы редко ссылаются на какие-либо источники), достигнув кульминации в Sémiologie Graphique . [5] Несмотря на то, что у него был опыт работы в картографии и многие из его идей были получены путем оценки карт, он намеревался применить Sémiologie Graphique ко всем формам графического дизайна и визуализации информации . Вскоре эта идея получила международное признание; В 1974 году Джоэл Моррисон представил очень похожую систему в контексте картографической генерализации , не ссылаясь ни на Бертина, ни на Робинсона, но заявив, что это была «традиционная категоризация», что указывает на ее широко распространенный характер к тому моменту. [7] Для этого набора категорий было предложено несколько терминов, включая «ретинальные переменные» Бертина (используемые для отличия их от двух его переменных пространственного расположения), а также «Графические переменные», [8] «Размеры символов» [7] и «Первичные графические элементы», прежде чем в конечном итоге остановиться на «Визуальных переменных», которые используются почти повсеместно (в английском языке) сегодня.
Бертену в значительной степени приписывают заслугу за систему визуальных переменных; хотя он не был первым, кто упомянул эту идею, Sémiologie Graphique была первой систематической и теоретической обработкой, и его общий подход к графической символизации используется и сегодня с небольшими изменениями. Несмотря на название работы Бертена, она фактически содержала мало ссылок на научные знания в области семиотики или любой другой и была в основном практическим суммированием закономерностей, которые он обнаружил на практике. «Истинность» концепции визуальных переменных была в значительной степени установлена ее широким и длительным принятием. Тридцать лет спустя МакИхрен связал 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]
Самые ранние списки обычно предлагали шесть переменных: размер местоположения, форма, значение, оттенок, ориентация и зернистость (шаг шаблона). К этому списку было предложено несколько дополнений, некоторые из которых вошли в канонические списки, найденные в учебниках, в то время как другие предложения в значительной степени были исключены из картографии. С развитием мультимедиа как картографического инструмента были также представлены аналогичные наборы невизуальных коммуникационных переменных.
Начиная с Робинсона и Бертина, основной набор визуальных переменных стал в значительной степени каноническим, появляясь в учебниках по картографии и визуализации информации, а также в той или иной форме встроенным 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, 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 в два раза большую площадь, чем другой). Такие оценки являются наиболее точными для квадратов. Различия в площади кругов, как правило, недооцениваются, но существует большая разница между людьми в способности оценивать двумерный размер. [10] Правильная оценка относительного объема оказалась еще более сложной.
Поскольку географические объекты имеют фактический размер на Земле, это не всегда можно контролировать, и иногда это работает против воли картографа; например, может быть сложно сделать карту мира, на которой Россия не выделялась бы. В картограмме размер объектов намеренно искажается, чтобы представлять переменную, отличную от площади.
Форма — это простой дизайн, который используется для обозначения атрибута на карте. [11] Форма чаще всего прикрепляется к точечным объектам на картах. Некоторые формы просты по своей природе и, таким образом, более абстрактны, в то время как другие формы более наглядны и легко читателю понять, что пытаются передать. [12] Некоторые аспекты формы присущи явлению и могут быть нелегко поддаются манипулированию, особенно в линейных и региональных символах, таких как форма дороги или страны. [13] Однако форма все еще может играть роль в линейных и региональных символах, таких как регион, заполненный символами деревьев, или наконечник стрелы на линии. Кроме того, форма объекта может быть намеренно искажена картографическим обобщением , особенно при создании схематических представлений, таких как многие транзитные карты , хотя это искажение редко используется для передачи информации, только чтобы уменьшить акцент на форме и местоположении.
Оттенок — это визуально воспринимаемое свойство, соответствующее у людей категориям, называемым красный , зеленый , синий и другие. Карты часто используют оттенок для дифференциации категорий номинальных переменных, таких как типы земного покрова или геологические слои. [14] Оттенок также часто используется для его психологических коннотаций, например, красный подразумевает тепло или опасность, а синий подразумевает холод или воду.
Как аспект цвета, значение относится к тому, насколько светлым или темным выглядит объект. Значение фактически означает «больше» и «меньше», порядковую меру; это делает его очень полезной формой символики в тематических картах , особенно в хороплетах . Значение вносит большой вклад в визуальную иерархию ; элементы, которые больше всего контрастируют со значением фона, как правило, выделяются больше всего (например, черный на белом листе бумаги, белый 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 света, его составляющего; одна длина волны света имеет самую высокую насыщенность, в то время как белый, черный или серый не имеют насыщенности (будучи равномерной смесью всех видимых длин волн). Из трех психологических аспектов цвета этот наименее эффективен для передачи конкретной информации, но он очень эффективен для установления фигуры-фона и визуальной иерархии , причем яркие цвета обычно выделяются больше, чем приглушенные тона или оттенки серого.
Бертин упоминает насыщенность в своем обсуждении «цвета» (оттенка), но не включает ее в качестве отдельной переменной. Тем не менее, она была включена почти во все списки с 1970-х годов [7] [8]
Ориентация относится к направлению, в котором метки и символы обращены на карте (иногда называемому «направлением» или «углом»). Хотя она не используется так часто, как многие другие визуальные переменные, она может быть полезна для передачи информации об ориентации объектов в реальном мире. Распространенными примерами являются направление ветра и направление, в котором течет источник.
Хотя терминология для этого аспекта все еще несколько различается сегодня, текстура или узор в этом контексте обычно относится к совокупному символу, состоящему из повторяющихся подсимволов. Это может включать области (например, лес, заполненный небольшими точечными символами деревьев) и линейные символы (например, железная дорога с повторяющимися перекрестными штриховками). Эти подсимволы сами по себе могут быть созданы любой или всеми из вышеперечисленных визуальных переменных, но несколько переменных применяются к общему узору:
Количество белого пространства между подсимволами в шаблоне. Французский термин Бертена grain был переведен как «текстура» в английском издании 1983 года [1] и часто появлялся в этом качестве в последующих списках, но другие предположили, что зернистость или просто grain — более точный перевод.
Упорядоченность расположения подсимволов в шаблоне, обычно либо равномерно расположенных в строках и столбцах (часто указывающих на человеческое сооружение, например, сад), либо беспорядочно расположенных (часто указывающих на естественное распределение). Эта переменная впервые появляется в списке Моррисона 1974 года [7]
Время от времени предлагалось несколько дополнительных переменных. Некоторые из них являются недавними предложениями, основанными на технологиях, в то время как другие являются более ранними записями, которые вышли из моды.
Абсолютное местоположение символа в дизайне, указанное как координаты (x,y) . Это было основной частью модели Бертина, который отличал эти «переменные наложения» от других «переменных сетчатки глаза». Это в значительной степени было исключено из большинства последующих списков картографами, поскольку местоположение на карте предопределено географией. Однако это имеет решающее значение для представления информации в диаграммах и других визуализациях данных; например, положение является основным методом визуализации количественных значений на диаграмме рассеяния . Даже в картографии положение становится переменной при маркировке и размещении некартографических элементов на странице. Это также актуально при представлении полей ; например, положение изолинии является абстрактной визуализацией свойства, а не положением линейного объекта реального мира.
В регулярном расположении, направление, в котором выстроены подсимволы. Бертин считал это просто площадной версией первичной переменной ориентации, но Моррисон включил ее как отдельную переменную, [7], вероятно, потому, что ориентация отдельных подсимволов может отличаться от угла, под которым они расположены. В последние годы ее редко включали, вероятно, из-за общего снижения использования шаблонов заполнения в эпоху цифровой картографии.
Эти следственные термины относятся к степени, в которой символ смешивается с другими символами в том же месте, создавая иллюзию полупрозрачности символа спереди. Довольно недавнее дополнение, контроль непрозрачности стал обычным явлением в цифровой картографии. [2] Хотя он редко используется для передачи конкретной информации, он эффективен для снижения контрастности или сохранения базовой информации. Несмотря на его широкое использование, он редко упоминается в учебниках.
Это степень, в которой символ нарисован с четкими или размытыми краями. Кратко упомянутая в учебнике Elements в 1978 году, [15] концепция была более полно разработана Аланом МакИхреном в 1992 году как инструмент для представления неопределенности местоположения; [16] он сначала назвал ее focus , затем выбрал crispness , который стал наиболее распространенным термином в последующих списках.
Это метод преднамеренной пикселизации 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 не используется обычно и с тех пор упоминается редко. [2] В более широком смысле это может также относиться к общему уровню детализации символа, который используется чаще, чем пикселизация, особенно в контексте картографического обобщения .
На трехмерных перспективных картах принято выдавливать фигуры в направлении z, так что высота представляет свойство. [17]
Учитывая широкую применимость переменных Бертина, картографы предложили аналогичные наборы контролируемых переменных для носителей информации, выходящих за рамки статических бумажных карт:
По мнению Бертина, каждая из визуальных переменных предполагает свой собственный режим восприятия и интерпретации, который МакИхрен связывает с когнитивной теорией схемы изображения (например, размер: большой-маленький ~ больше-меньше). [9] Эти режимы делают каждую переменную лучшей 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 Бертина редко упоминается как таковая, но полученные в результате предпочтения применимости формируют основную часть символизации , включая силу размера, значения, насыщенности и разрешения для установления визуальной иерархии , а также последующие связи с уровнями измерения Стивена [2]
Каждая из этих переменных может использоваться для передачи информации, обеспечения контраста между различными объектами и слоями, установления контраста между фигурой и фоном и четкой визуальной иерархии или повышения эстетической привлекательности карты.
Символы карты обычно используют несколько визуальных переменных одновременно. Это может быть использовано для усиления изображения одного свойства; например, столица имеет символ, который больше и отличается по форме от других городов, или цветовая прогрессия на хороплетной карте от бледно-желтого до темно-зеленого, используя как оттенок, так и значение. В качестве альтернативы, различные визуальные переменные могут использоваться для представления различных свойств; например, символы для городов могут быть дифференцированы по размеру для обозначения населения и по форме для обозначения провинциальных и национальных столиц. Некоторые визуальные переменные могут быть гармонично объединены, чтобы сделать карту более ясной и информативной, в то время как другие комбинации, как правило, добавляют больше путаницы, чем пользы. Например, ранние эксперименты с использованием лиц Чернова на картах подвергались критике как трудные для правильной интерпретации. [23]