信息可視化設計InformationvisualizationdesignIntroductiontoinformationvisualizationdesign信息可視化設計總論PARTONE01信息可視化設計總論信息可視化設計（InformationVisualizationDesign）被稱為信息設計、信息圖（Infographic）、數(shù)據(jù)可視化（DataVisualization）等。信息可視化屬于跨越多個學科的視覺設計類別，如圖1-1所示為信息圖形在公共交通急救領域的應用。它包括圖解設計、圖表設計、圖形符號設計、統(tǒng)計圖設計、地圖設計等多種視圖，以及色彩設計、版式設計、平面設計等藝術(shù)領域。圖1-1信息圖形在公共交通急救中的應用（設計：RaufeldMedien）信息可視化設計總論信息可視化設計的最終目的是通過把繁雜的信息條理化、視覺化、簡單化，讓人們能夠無障礙地準確接收和理解信息。如圖1-2所示的信息圖幾乎沒有一個文字，但是我們能從中知道設計師所表達的未來城市的整體布局。圖1-2未來城市的布局（設計：JoanaMiguel）第一節(jié)信息可視化設計的相關概念信息可視化把各色各樣龐雜的數(shù)據(jù)與信息進行視覺化，將其設計為與受眾視覺習慣相匹配的可視化信息圖，使人們可以在最短的時間內(nèi)使用最少的視線移動捕捉到最多的信息，從而更加輕松地實現(xiàn)信息展示、傳達與獲取的目的。在我們生活的這個時代，各種可視化的多元信息非常豐富。如圖1-3所示的糕點類加工信息圖用生動的形態(tài)讓人們對加工過程一目了然。圖1-3糕點類加工信息圖（作者：大頭菇菇）1.1.1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data），是指未經(jīng)過處理的反映客觀事物屬性的原始記錄，也是事實的結(jié)果。它可以是數(shù)字、文字、圖像，也可以是計算機代碼。如圖1-4所示的計算機二進制數(shù)據(jù)，光從數(shù)據(jù)來看是很難知道其內(nèi)在含義的。圖1-4計算機二進制數(shù)據(jù)形式1.1.2信息信息（Information）是客觀世界的三大基本要素之一。它泛指在人類社會中傳播的所有內(nèi)容，在日常生活中我們常把它理解為消息?；趯π畔⒊晒拇罅垦芯?，科學的信息定義可以概括為：“信息是對客觀世界中各種事物的運動狀態(tài)和變化的反映，是客觀事物之間相互聯(lián)系和相互作用的表征，表現(xiàn)的是客觀事物運動狀態(tài)和變化的實質(zhì)內(nèi)容?！倍鴮θ宋纳鐣W科領域來說，信息是人們要表達的認識、思想、感情、意志等，這也是一般概念中所涉及的信息的范圍。1.1.3信息圖信息圖是一個合成詞，即“信息（Information）+圖（Graphics）=信息圖（Infographics）”。信息圖就是數(shù)據(jù)與信息的可視化表現(xiàn)形態(tài)，主要用于解釋和表達數(shù)量龐大、類型復雜、難以形象表述的信息。數(shù)據(jù)、信息與信息圖的關系如圖1-5所示。信息圖從誕生到現(xiàn)在雖然歷時不長，卻已成為今天乃至未來信息傳播的主流方式。由于它從原先的單一、靜態(tài)和單向傳播發(fā)展為多元、動態(tài)和交互傳播，符合時代的發(fā)展需要。圖1-5數(shù)據(jù)、信息與信息圖關系示意圖（制作：張毅）1.1.4可視化可視化，通過視覺的表達形式，將枯燥復雜的信息內(nèi)容，淺顯易懂地將加工后的信息進行解讀和傳達給用戶，使用戶能夠輕易地掌握大量的信息。圖1-6是創(chuàng)可貼包裝盒內(nèi)的說明書。畫面不僅用文字解釋了創(chuàng)可貼的使用方法，更通過放大具體的手部動作來直觀地演示創(chuàng)可貼的使用步驟。圖1-5數(shù)據(jù)、信息與信息圖關系示意圖（制作：張毅）第二節(jié)信息可視化設計的發(fā)展歷史1940年，距今15000年的拉斯科洞窟壁畫在法國西南部道爾多尼州鄉(xiāng)村中被發(fā)現(xiàn)，壁畫上繪制有約100種惟妙惟肖的動物圖形，這些圖形信息對于研究史前人類藝術(shù)史有著非常重要的價值和意義。公元前3000年，埃及的象形文字也是一種以圖形符號當作溝通元素的字符。這是早期信息圖的杰出典范（如圖1-7所示）。圖1-7埃及象形文字（出處：牛津《技術(shù)史》）第二節(jié)信息可視化設計的發(fā)展歷史公元1350年中世紀的法國哲學家尼科爾·奧雷姆創(chuàng)造出了一種用于解釋物體運動規(guī)律的圖形圖樣。公元1507年德國地圖制作者馬丁·瓦爾德澤米勒（MartinWaldseemüller）繪制完成了第一張真正意義上的全球地圖，開啟了使用信息圖傳遞信息的開端。公元1510年著名博學者列奧納多·達·芬奇（LeonardodiserPierodaVinci）在大約30年的時間里創(chuàng)造出了超過200幅插圖與文字結(jié)合的人體解剖指南，在醫(yī)學上發(fā)揮了重要的作用。公元1786年蘇格蘭的工程師和政治經(jīng)濟學家威廉·普萊費爾（WilliamPlayfair）在編著的《商業(yè)與政治圖解》中，首次采用了條形圖等形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)信息，這種數(shù)據(jù)信息的呈現(xiàn)方式開啟了信息視圖化的新紀元。第二節(jié)信息可視化設計的發(fā)展歷史公元1857年英國護士和統(tǒng)計學家弗洛倫斯·南丁格爾（FlorenceNightingale）在威廉·普萊費爾發(fā)明的餅圖基礎上發(fā)展演變出一種新型的餅圖——“南丁格爾玫瑰圖”（如圖1-8所示），用于解釋在1854到1856年克里米亞戰(zhàn)爭中的傷亡人數(shù)與死亡原因。它被譽為“統(tǒng)計圖形顯示的先驅(qū)”，至今仍是信息可視化設計的經(jīng)典作品。同一時期，法國建筑師查爾斯·約瑟夫·密納德設計出了大量流程圖和地圖來解釋各種地理統(tǒng)計信息。圖1-8克里米亞戰(zhàn)爭中的傷亡人數(shù)與原因（出處：弗洛倫斯·南丁格爾的筆記）第二節(jié)信息可視化設計的發(fā)展歷史公元1930-1940年國際文字圖像教育系統(tǒng)（ISOTYPE）出現(xiàn)了，標志著人們已經(jīng)能夠有效地通過圖示或圖片來傳遞想法。公元1970-1990年信息圖逐漸開始出現(xiàn)在英國的各大主流新聞媒體上，這一時期“信息設計”這一術(shù)語被設計師特格拉姆第一次使用在信息傳遞的研究中。1979年“信息設計”一詞在學術(shù)界確立了地位。20世紀末視覺傳達設計涵蓋了原先傳統(tǒng)的平面設計，成為一種以視覺語言向特定的人群傳遞具體信息的設計活動。21世紀信息可視化設計逐漸普及，它的表現(xiàn)手段和表現(xiàn)范圍都得到了很大的擴展。第二節(jié)信息可視化設計的發(fā)展歷史從圖1-9中，我們可知道1812-1813年間拿破侖東征俄羅斯及之后的撤退情況，也可得知拿破侖發(fā)動的這場征俄戰(zhàn)役是怎么走向失敗的。這幅著名的信息圖出自法國工程師CharlesJosephMinard之手，成為信息可視化設計歷史上的經(jīng)典。在該信息圖中，線條的寬度表示軍隊規(guī)模，同時標明了軍隊移動所到之處的經(jīng)緯度。這幅圖還使用不同的顏色表示軍隊的進退方向，淺棕色表示前進，黑色表示撤退，并在圖的下方標注了撤退期間的溫度變化。圖1-9拿破侖1812-1813年征俄戰(zhàn)役信息圖（設計：CharlesJosephMinard）第三節(jié)現(xiàn)代信息可視化的崛起條件1.3.1科學計算可視化的出現(xiàn)信息可視化是由最初的科學計算可視化發(fā)展而來的?？茖W計算可視化于1987年被正式提出，它將大規(guī)模的計算機數(shù)字信息、科學數(shù)據(jù)與工程數(shù)值轉(zhuǎn)換為直觀的圖形圖像的作用，供用戶觀察、模擬和計算。計算機的出現(xiàn)為人類科學數(shù)據(jù)信息采集和計算提出了一種新的手段，使信息實現(xiàn)了從少到多、從大量到海量、從粗疏到精密的整體提高。然而，從海量復雜的數(shù)據(jù)之中及時提取與解讀到有用的信息并非易事，它已經(jīng)成為當今人類面臨的一大挑戰(zhàn)。在這種背景下，科學計算可視化被提出與應用了。它促進了基于科學計算可視化的可視化技術(shù)發(fā)展，能適應更多用于抽象信息解讀的需求。第三節(jié)現(xiàn)代信息可視化的崛起條件1.3.2人們對圖片記錄信息的渴求人們自古就有用圖片記錄信息的習慣。人類不斷從自然界中獲取各種信息并加以利用來改造世界，這像流傳下來的習慣，讓我們能夠適應生活的變化，得以持續(xù)發(fā)展。自從信息可視化理念出現(xiàn)后，隨著信息可視化傳遞方式的逐步普及，人們將愈發(fā)享受看信息的過程，感受這種方式所帶來的好處，即快速、高效與趣味的獲取信息。如圖1-10所示的信息圖非常直觀高效地告訴人們會影響睡眠的幾種因素。圖1-10影響睡眠因素的信息圖（設計：EmilyAagaard）第三節(jié)現(xiàn)代信息可視化的崛起條件1.3.3思維方式的變化19世紀之前：人類無論是對信息類型還是信息數(shù)量等資源掌握程度都比較有限，需要思考的內(nèi)容也相對簡單，通常都是從一個問題到另一個問題的單維度樹狀思維方式。在19世紀到20世紀中葉：人類從自然界獲取的信息越來越多，但在信息處理的手段上卻明顯跟不上信息增長的速度，各種信息繁雜而無序。20世紀中葉以后：隨著信息處理手段的不斷進步，人們更加強烈地感覺到這些看似復雜而無序的問題其實存在著很多內(nèi)在聯(lián)系，它們是高度相關聯(lián)和相依存的。為了能把更多復雜的問題變得有序、簡單而便于處理，人們必須徹底改變過去層級化、集中式的樹狀思維，學會用多維度、協(xié)作式的網(wǎng)絡思維來思考問題并探索世界。第三節(jié)現(xiàn)代信息可視化的崛起條件1.3.3思維方式的變化以英國倫敦地鐵線路圖為例，倫敦地鐵始建于1856年，1863年1月10日正式投入運營。1931年之前，許多線路圖都依據(jù)準確的地理方位、比例與線路長度繪制的，折射出當時人們簡單直接的思維方式；而在此之后，工程繪圖師哈里·貝克（HarryBeck）認為實際距離并不是特別的重要，而讓乘客知道應該在那上下車才是首要的。基于這樣全新的思維方式，原本復雜難懂的倫敦地鐵線路圖煥然一新（如圖1-11所示），體現(xiàn)了思維方式轉(zhuǎn)變推動信息圖設計發(fā)展的歷程。圖1-111931年倫敦地鐵線路圖（設計：哈里·貝克）第四節(jié)信息可視化中的多學科理論早在1967年，法國制圖師JacquesBertin就在數(shù)據(jù)圖形學的基礎上，發(fā)表了可視化圖表設計與制圖的奠基之作《圖形符號學》（theSemiologyofGraphics）。1983年，美國耶魯大學統(tǒng)計學教授愛德華?塔夫特（E.R.TuRe）發(fā)表了關于數(shù)據(jù)圖形學理論的書籍《定量信息的視覺顯示》（VisualDisplayOfQuantitativeInformation），強調(diào)有用信息密度的最大化問題，推動了信息可視化設計的大發(fā)展。信息可視化這個術(shù)語最終出現(xiàn)在人機交互專家斯圖爾特·卡德（StuartK.Card）、約克·麥金（JockD.Mackinlay）與喬治·羅伯遜（GeorgeG.Robertson）在1989年發(fā)表的文章《用于交互性用戶界面的認知協(xié)處理器》中。信息可視化設計是多學科交叉融合而成的新興學科，主要研究大規(guī)模非數(shù)值型抽象信息的視覺表現(xiàn)。信息可視化設計結(jié)合了傳播學、心理學、統(tǒng)計學與數(shù)據(jù)圖形學、人機交互、視覺設計等多學科、多領域的理論與方法。第四節(jié)信息可視化中的多學科理論1.4.1傳播學理論傳播學是跨學科研究的產(chǎn)物，是研究人類一切傳播行為、規(guī)律和社會信息系統(tǒng)規(guī)律的學問，即如何運用符號進行社會信息交流的學科。1948年，美國著名政治學家哈羅德·拉斯韋爾（HaroldLasswell）發(fā)表了《社會傳播的結(jié)構(gòu)與功能》一文，里面明確提出了傳播模式及其五個基本構(gòu)成要素，即：誰（Who）、說什么（Sayswhat）、通過什么渠道（Whichchannel）、對誰（Towhom）、取得什么效果（Whateffect）的“5W傳播模式”（如圖1-12所示），即是把傳播過程分為傳播者、信息、媒介、接受者和效果五個部分，有效地規(guī)劃了傳播學研究的范圍和內(nèi)容，提供了具體的切入點去研究和理解傳播過程中的結(jié)構(gòu)和特性。圖1-12“5W傳播模式”示意圖第四節(jié)信息可視化中的多學科理論1.4.2心理學理論心理學是研究人類心理活動規(guī)律的一門學科，它探索了傳播現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)在動機和情感因素。心理學的研究涉及到知覺、認知、情感、思維、人格、行為、人際關系和社會關系等多個領域，還與生物學、醫(yī)學、神經(jīng)學等多個學科有著密切的關系。在艾賓浩斯錯覺圖中有兩個完全相同大小的圓，它們周圍分別被較大的圓和較小的圓圍繞著，被大圓圍繞的圓看起來會比被小圓圍繞的圓要小（如圖1-13所示）。認知心理學理論是了解和分析信息可視化設計的目標閱讀群體的重要方法，有利于信息設計師了解信息接收者如何接收、分析和理解信息，以此來準確構(gòu)建信息的視覺層次和優(yōu)化信息的視覺結(jié)構(gòu)，提高信息傳遞的有效性。圖1-13艾賓浩斯錯視圖第四節(jié)信息可視化中的多學科理論1.4.3統(tǒng)計學理論統(tǒng)計學是一門從數(shù)據(jù)收集、處理、分析和解釋中得出結(jié)論的綜合性學科，可推斷出所研究對象的本質(zhì)，甚至預測研究對象的未來。描述統(tǒng)計學是用于描述和總結(jié)所觀察到對象的基本統(tǒng)計信息的一門學科，研究如何獲取反映客觀現(xiàn)象的數(shù)據(jù)。如圖1-14是2015年英國的大選民意調(diào)查，民意的數(shù)據(jù)信息通過各類不同的圖表展現(xiàn)在人們面前。圖1-14英國大選民意調(diào)查情況信息信息圖（出處：英國《觀察家報》‘TheObserver’）第四節(jié)信息可視化中的多學科理論1.4.4設計學理論設計學是一門融藝術(shù)學、人體工程學和計算機等多學科于一體的藝術(shù)與科技相融合的新型交叉學科。如圖1-15所示的Trendingseeds是“MeToo”運動話題標簽的視覺分析,其中種子離中心的距離和轉(zhuǎn)推數(shù)相關，且存在線性和對數(shù)兩種比例尺計算方式；種子的大小表示發(fā)推文的用戶被關注人數(shù)的多少；種子的四種顏色表示推文獲得的贊同數(shù)；種子上的條紋則表示推文獲得的評論數(shù)，當條紋多到一定程度，也就呈現(xiàn)出一圈圈的樣式。該作品結(jié)合了圖形的創(chuàng)意和設計，根據(jù)視覺元素和信息數(shù)據(jù)的特點，將兩者結(jié)合起來，把信息有趣地傳達給受眾。圖1-15“MeToo”運動話題標簽的視覺分析（設計：ValentinaD’Efilippo）第五節(jié)信息可視化設計的作用1.5.1可視化能夠建立信息識別的模型基礎信息可視化設計的模型是需要結(jié)合信息的類型、用戶的需求與傳播的目的來構(gòu)建的。信息模型具有以下兩方面的作用：首先，信息模型可以建立清晰的信息閱讀過程，進而形成完整的用戶心理印象，引導用戶更好地獲取和理解信息；其次，信息模型的建立是后期信息設計表達的基礎。在奈杰爾·霍姆斯（NigelHolmes）的作品“如何脫離一輛沉沒中的汽車”中，他把逃離沉沒的汽車的每個步驟通過視覺圖形呈現(xiàn)出來。該圖形通過解析，為人們建立了一個脫離沉沒汽車行為的信息模型（如圖1-16所示）。圖1-16“如何脫離一輛沉沒中的汽車”信息圖（設計：奈杰爾·霍姆斯）第五節(jié)信息可視化設計的作用1.5.2可視化能夠轉(zhuǎn)換信息的存在形態(tài)轉(zhuǎn)換信息的存在形態(tài)是可視化設計的第二個作用。信息通常以抽象和不可見的形態(tài)存在，這會給受眾獲取和理解信息帶來一定的難度。通過可視化設計，我們可以將無形的不易被理解的抽象信息轉(zhuǎn)換為有形的視覺化信息，把無形的信息給受眾帶來的困難度降低。如LokeshDhakar設計的咖啡插圖，通過一杯咖啡的圖形樣式，直觀地表現(xiàn)出不同種類咖啡的成分和各成分之間的配比關系，將無形的咖啡成分比例變得有形，如圖1-17所示。圖1-17不同咖啡成分組成及配比關系（設計：LokeshDhakar）第五節(jié)信息可視化設計的作用1.5.3可視化能夠豐富信息表達的手段可視化的第三個作用是讓有形的信息看起來變得更加鮮活、更容易被理解?？梢暬夹g(shù)能運用多種形式的視覺元素和多樣化的設計手法，去豐富信息表達的語匯，拓寬信息傳遞的渠道。隨著多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)對多媒體技術(shù)的兼容和支持，以紙質(zhì)媒體為代表的傳統(tǒng)靜態(tài)平面視覺傳達開始向著以數(shù)字技術(shù)為支撐的動態(tài)多維傳達的方向發(fā)展。第五節(jié)信息可視化設計的作用圖1-18野生猴子對人類日常生活的影響（出處：SouthChinaMorningPost）1.5.4可視化能夠?qū)崿F(xiàn)信息的多維度解析可視化使用感性方式來表達抽象、冷感的信息，能充分利用人眼快速識別的自然能力去瀏覽、分析和理解信息，從而將信息處理過程中人們承擔的認知負擔轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀淄瓿傻母兄蝿?，使得受眾能夠透過表象去認識信息的本質(zhì)，進而將對信息的理解從感性認識提升到理性認識，實現(xiàn)信息的無障礙、高效的傳播與準確理解。如香港南華早報上的Bothface作品，畫面通過各種層次及場景的寫實插圖與文字相結(jié)合，多維度地呈現(xiàn)出香港北部公園日漸增多的野生猴子對人類日常生活所造成的影響，很好地傳達該主題的主旨信息（如圖1-18所示）。第六節(jié)信息可視化設計的原則圖1-19成為圖文信息設計師的必要條件（設計：奈杰爾·霍姆斯）1.6.1準確傳遞信息首先要明確設計的目的、為了誰而設計，明確信息想要傳達什么內(nèi)容。這不僅是貫穿信息圖設計始終的主線，也是信息圖能否滿足準確傳遞信息的功能的關鍵。其次，我們要建立清晰明確的視覺邏輯。所謂視覺邏輯，就是視覺元素之間的關系。例如奈杰爾·霍姆斯的我的自畫像作品，以幽默風趣的手法清晰地解說了作為信息設計師所必須具備的條件，準確而具體地傳達了相關信息，如圖1-19所示。第六節(jié)信息可視化設計的原則圖1-20乳腺疾病信息圖（設計：木村博之）1.6.2注重審美情趣日本信息設計大師木村博之創(chuàng)作的乳腺疾病信息圖在飽滿的乳房圖片上放置九成腫塊為良性的乳腺疾病信息。乳房腫塊良性的部分使用粉紅色，而在畫面上的惡性腫塊使用黑色，如圖1-20所示。他說：“我們希望這幅圖解中呈現(xiàn)出來的乳房，女性讀者看過之后會覺得很美觀。并希望關注此病癥信息的人，在仔細閱讀后，不會產(chǎn)生恐懼感?！毙畔D以其獨一無二的視覺效果與藝術(shù)魅力吸引著受眾的注意力。因此，在信息可視化設計中，創(chuàng)造獨特的視覺美感和趣味表達可以激發(fā)受眾的閱讀興趣，使信息更有效的傳遞給受眾。第六節(jié)信息可視化設計的原則圖1-21史高維爾辣度表（設計：Re-Lab團隊）1.6.3力求簡明表現(xiàn)信息內(nèi)容的精練和視覺形式的簡潔是信息可視化設計的主要體現(xiàn)。首先，原始數(shù)據(jù)是繁雜的，精煉簡明的信息更容易被獲取和記憶。其次，圖形和顏色也是繁多的，要分類分層將其歸納，在滿足功能需求的前提下，以盡可能少的視覺元素和色彩進行設計和表達，形成簡單清晰的信息視覺形式，減輕受眾的視力與腦力負荷，方便人們獲取和理解信息。如臺灣設計團隊Re-Lab設計的史高維爾辣度表，畫面用單一的顏色和簡單的階梯式辣椒辣度對比來清晰準確的呈現(xiàn)出史高維爾辣度表的內(nèi)容，顯得非常簡潔明了，如圖1-21所示。第六節(jié)信息可視化設計的原則圖1-22各種動物的壽命長短信息圖（設計：奧圖·紐拉特）1.6.4遵循讀取習慣在信息可視化設計中，我們要從版面結(jié)構(gòu)與元素編排上考慮是否符合受眾的閱讀習慣。在信息的版面編排過程中要充分考慮人們的閱讀習慣，根據(jù)信息傳遞的主題，巧妙地構(gòu)建視線移動的順序。例如作品“HowLongDoAnimalsLive”通過線的引導聚集視覺焦點，讓讀者流暢地瀏覽。圖中的動物都被處理成沿著曲線行走，方向性更加明顯。動物走過的線長代表著動物的壽命，將各種動物的壽命長短形象地展現(xiàn)出來，如圖1-22所示。第六節(jié)信息可視化設計的原則圖1-23如何整容的信息圖（設計：奈杰爾·霍姆斯)1.6.5消除視覺障礙為了消除信息圖中的視覺障礙，我們有必要盡可能少或不使用文字，嘗試用圖形圖像來傳情達意，防止文字可能形成的視覺障礙。在奈杰爾·霍姆斯的著作《無言的圖表》（WordlessDiagram）中，“Wordless”就是指減少文字、以圖片代替文字。奈杰爾·霍姆斯關于如何整容的信息中，就僅用圖形圖像來呈現(xiàn)整容的步驟，如圖1-23所示。一幅最理想的信息圖是沒有任何文字，其內(nèi)涵也能被讀者充分理解。第七節(jié)信息可視化設計的哲學圖1-24米洛斯的維納斯雕像1.7.1基于理性精神達到普遍理解西方視覺藝術(shù)歷來重視理性的形態(tài)表達，并將形態(tài)本身當作獨立的研究對象。這種科學背景使希臘雕塑形成獨特的風格：人對自身美的精確、理性、自信、具有哲學意味的深入認識。舉世聞名的米洛