信息可视化—04视觉认知心理学

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本篇文章为信息可视化系列介绍文章第四篇,简要介绍信息可视化的视觉认知心理学方面,略偏理论。内容如有不实,请批评指正。

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        信息可视化设计需要对视觉呈现进行考虑。信息可视化换个语境来理解:用户是所有行为的主体,通过视觉感知器官获取信息、编码形成认知,在交互分析过程中获取解决问题的方法。其中视觉可以说是信息可视化要考虑的核心要素之一。所以我们这一章主要去讨论信息可视化的视觉认知心理学方面,并将从双重编码理论、格式塔心理学和视觉编码原理这三个方面去讨论。

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        首先我们先了解下人类是如何去认知世界的,这里引用心理学上的一个概念——双重编码理论进行解释。双重编码理论认为:人类存在两个认知的子系统,分别负责语言方面处理和其他非语言事物、事件印象(特别是视觉信息)的处理,两个子系统组成,任何一种表征理论都必须适合这种双重功能。

   

        其理论还假定,存在两种不同的表征单元:适用于心理映象的“图象单元”和适用于语言实体的“语言单元”。前者是根据部分与整体的关系组织的,而后者是根据联想与层级组织的。

               两种表征单元之间可以进行相互作用。

        例如:一个人可以通过词语想象鸟,也可以通过鸟的心理印象而想象一个鸟。

        一个人可以想象出一个鸟,然后用语言描述,也可以听了关于鸟的描述之后,构造出鸟的心理印象。

         对于信息可视化设计来讲,通过图形符号和文字符号去构建完整认知是必要性的,而这个理论则可以帮助我们考虑观众在观看信息可视化时的心理是如何塑造的。

        信息可视化设计作为主要运用图形表现的一个设计内容,就不得不提到格式塔心理学了。

        格式塔心理学(gestalt psychology),又叫完形心理学,是西方现代心理学的主要学派之一。其强调经验和行为的整体性,认为整体不等于并且大于部分之和。格式塔心理学其实在视觉设计方向已经有很多的研究内容了,而信息可视化设计将信息通过图形元素进行表达和重组,到最终用户对可视化视觉图像的心理感知和认知。在这过程中图形元素整体所起到的作用是无法忽视的,而格式塔心理学可以作为信息可视化的一个参考。

        下面的话我们简单对格式塔心理学进行简单地阐述,具体应用就不去说明了。

        1.贴近原则——在空间距离相距较近时,人们将它们归为一组。

        2.相似原则——人们在观察事物时,会自然的根据事物的相似性进行视觉感知分组

        3.连续原则——人们在观察事物的时候会很自然的沿着物体的边界,将不连续的物体视为连续的整体

        4.闭合原则——当物体的形状足以表征物体本身,人们就会很容易的感知整个物体,忽视为非闭合的特征。

        5.共势原则——如果一组物体沿着相似的光滑路径运动趋势或具有相似的排列模式,人会将它们识别为同一类物品。

        6.好图原则——人眼通常会自动将一组物体按照简单、规则、有序的元素排列方式识别,在排列中形成对图像完整性识别。

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        7.经验原则——在某些情况下视觉感知与过去的经验有关,两个物品看上去距离相近,或者时间间隔小,那么它们通常被识别为一类。

        8.对称原则——如果两个对称的形状彼此相似,它们更易被认为是一个整体。

        这里我们需要去理解人们如何感知可视化设计?怎么样感知是最有效率的?就不得不提到视觉的编码原则。简单对视觉编码解释一下:

         可视化编码是信息可视化的核心内容,我们可以分为两个方向来理解视觉编码:标记和视觉通道。

        1.标记(图形元素)——数据属性到可视化元素的映射

        2.用于控制标记的视觉特征的视觉通道——视觉表现属性的映射












        数据通常以有序的和分类的两种形式存在,视觉通道在表现上也是存在两种不同的功能,例如,颜色的色调通常用于表现分类而无序的数据,而同一种颜色的不同亮度却更多地用来表现顺序性。

        下图所示是可视化领域内专家总结的比较通用的视觉通道优先级排序,每一类从上自下的优先级是从高到低。当然在可视化设计中运用这些优先级的时候其实需要看情况而分,有些低表现视觉通道组合的表现可能优于高表现视觉通道组合。

        在视觉通道选取时,在考虑不同视觉通道组合时,也要考虑下面两点:

        表现力——视觉通道编码信息时的精确性、可辨性、可分离性和视觉突出等方面。

        有效性——使用合适的视觉通道进行编码,利用高表现力的视觉通道进行更重要的数据编码。

        本篇文章主要对信息可视化的视觉方面做了一些探讨,当然不管是双重编码理论还是视觉通道的阐述,文章阐述上也有很多的不足。考虑到在实际应用上甚至会较少的考虑理论性的东西,例如在合适的场景下去传播不那么严谨的可视化却可以给与人合适的启发,这里的话可能就会出现更多的影响因素,值得我们去挖掘。

        这个系列的文章到此也算是结束了,在这里的讨论也只是浅尝辄止,当然个人对信息可视化方面的研究还不会停止。这几篇文章希望可以给与大家一些理论性参考,如有不足可以大家一起讨论。另外,原定计划信息可视化这一系列文章是五篇,现做调整,之后会将最后一篇信息可视化的发展趋势补充到第二节之中,欢迎大家关注!

        最后给大家推荐浙江大学陈为老师所著的《数据可视化》一书以及相关的慕课,本节也是主要参考了此书。谢谢大家!


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