數(shù)據(jù)可視化基礎第1章

隨著數(shù)據(jù)革命的到來，全社會無時無刻不在產(chǎn)生著大量的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)價值，提煉知識，再以合適的方式將其展現(xiàn)為讓人一目了然、眼前一亮的可視化作品是體現(xiàn)數(shù)據(jù)價值的完整過程。優(yōu)秀的數(shù)據(jù)可視化作品能夠彰顯數(shù)據(jù)的潛在性，規(guī)律性，價值性，幫助我們理解數(shù)據(jù)背后的意義。學習目標理解數(shù)據(jù)的概念掌握數(shù)據(jù)、信息、知識的區(qū)別與聯(lián)系了解不同可視化形式對數(shù)據(jù)的展現(xiàn)優(yōu)勢理解可視化的基本原則數(shù)據(jù)是什么1.1任務數(shù)據(jù)與可視化1.2任務數(shù)據(jù)可視化基礎第1章1.1可視化基本原則1.3任務

數(shù)據(jù)并不是新鮮出爐的熱詞，也并非很多人理解的單純數(shù)字的堆砌。數(shù)據(jù)的歷史可以追溯到幾千年前，在時間數(shù)據(jù)的度量方面，古人觀察天象運動規(guī)律，上古時代已采用干支紀元。干支的發(fā)明標志著最原始歷法的出現(xiàn)，配合數(shù)字用來計算年歲。西周時，開始使用十二地支來表示時辰，以夜半23點至1點為子時，1點至3點為丑時，3點至5點為寅時，依次遞推。其中日晷儀是我國古代較為普遍使用的計時儀器。如圖1-1所示，日晷儀根據(jù)日影的位置確定當時的時辰或刻數(shù)。這些都是古人基于對天象數(shù)據(jù)的記錄、推演所得到的時間信息?？梢钥闯?，早在幾千年前古人就開始對數(shù)據(jù)進行量化分析，輔助人們進行各種日?；顒?。圖1-1日晷儀任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.1數(shù)據(jù)的本質1.1時至今日，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G為核心特征的數(shù)字化浪潮正席卷全球。車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能生物識別帶來了海量數(shù)據(jù)，科技的進步使得數(shù)據(jù)的收集和存儲變得更加容易，無處不在的網(wǎng)絡和信息技術的普及也讓人們擺脫了時間與空間的限制。人類產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量正在呈指數(shù)級增長，大約每兩年翻一番，這意味著人類在最近兩年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量相當于之前產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)量。任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.1數(shù)據(jù)的本質1.1面對海量數(shù)據(jù)，如果毫無目標和概念，或者不知道有什么可以去了解，那么數(shù)據(jù)就是枯燥的。它不過是數(shù)字和文字的堆砌，除了冰冷的數(shù)值之外沒有任何意義。而統(tǒng)計與可視化的意義就在于能幫助我們觀察到更深層次的東西。數(shù)據(jù)是現(xiàn)實生活的一種映射，其中隱藏著許多故事，在那一堆堆的數(shù)字之間存在著實際的意義、真相和美學。而且，和現(xiàn)實生活一樣，有些故事非常簡單直接，有些則頗為含蓄；有些故事只會出現(xiàn)在教科書里，而其他一些則出現(xiàn)在題材新奇的野史外傳中。相同的數(shù)據(jù)，分析的角度不同、展現(xiàn)的形式不同、講故事的方式就完全不同。這取決于可視化的設計者，所以可視化作品中難免會摻雜設計者的個人因素和角度。任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.1數(shù)據(jù)的本質1.1

藝術家兼技術專家喬納森·哈里斯（JonathanHarris）的作品關注社會心理、環(huán)境保護等主題。wefeelfine是由喬納森?哈里斯和賽普·坎瓦爾（SepKamvar）共同完成的一個有趣的項目。wefeelfine用Processing語言編寫，這件交互作品從各個公開的個人博客中抓取詞句，然后將它們以懸浮氣泡的形式展現(xiàn)出來。每一個氣泡都代表著某種情緒，顏色越深代表心情越不好，并使用相應的顏色標記，如圖1-2所示。從整體來看，氣泡就像無數(shù)個體在空間中無止境地漂浮，但觀察一段時間之后你就會發(fā)現(xiàn)它們開始聚集。如果在頂部菜單中選擇各種分類，還能看到這些貌似隨機的片斷之間的聯(lián)系。單擊單獨的氣泡，可以看到它自身的來龍去脈，整個作品既富有詩意又給人以啟迪。通過作品wefeelfine可以看出數(shù)據(jù)和可視化不一定只能是冰冷的客觀事實，分析和洞察是數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)的一個目的，富有情感的“講述數(shù)據(jù)”，與讀者產(chǎn)生共鳴也是很好的一個選擇。圖1-2喬納森·哈里斯和賽普·坎瓦爾的作品wefeelfine任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.1數(shù)據(jù)的本質1.1數(shù)據(jù)是事實或觀察的結果，是對客觀事物的邏輯歸納，用于表示客觀事物未經(jīng)加工的原始素材。在無法確定因果關系時，數(shù)據(jù)為我們提供了解決問題的新方法，數(shù)據(jù)中所包含的信息可以幫助我們消除不確定性，而數(shù)據(jù)之間的相關性在某種程度上可以取代原來的因果關系，幫助我們得到我們想知道的答案，這便大數(shù)據(jù)思維的核心。任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.1數(shù)據(jù)的本質1.11．數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data）是事實或觀察的結果，是對客觀事物的邏輯歸納，是用于表示客觀事物的未經(jīng)加工的原始素材。數(shù)據(jù)可以是連續(xù)的值，比如聲音、圖像，稱之為模擬數(shù)據(jù)。也可以是離散的，如符號、文字，稱之為數(shù)字數(shù)據(jù)。在現(xiàn)今的生活中，人們每天都要接觸到大量的數(shù)據(jù)，以及由數(shù)據(jù)構成的文字、符號、聲音、圖像等信息。在計算機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲形式以二進制信息單元0,1表示。計算機中存儲數(shù)據(jù)的最小單位是比特（bit）。存儲容量的基本單位是字節(jié)（Byte）。存儲器中所包含存儲單元的數(shù)量稱為存儲容量，其計量基本單位是字節(jié)。8個二進制位（bit）稱為1個字節(jié)（Byte），此外還有KB、MB、GB、TB等，它們之間的換算關系是1Byte＝8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.2數(shù)據(jù)、信息與知識1.12．信息信息（Information）是隱藏在數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，需要人類的挖掘和探索才能夠發(fā)現(xiàn)。信息是對事物的描述，它比數(shù)據(jù)更加抽象。（1）數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別：數(shù)據(jù)是信息和數(shù)據(jù)冗余之和，數(shù)據(jù)=信息+數(shù)據(jù)冗余。冗余有兩層含義，第一層含義是指多余不需要的部分，第二層含義是指人為增加重復的部分，其目的是用來對原本的內(nèi)容實現(xiàn)備份，以達到增強其安全性，這在信息通信系統(tǒng)當中有著較為廣泛的應用。數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)采集時得到的，信息是從采集的數(shù)據(jù)中獲取的有用信息。由此可見，信息可以簡單地理解為數(shù)據(jù)中包含的有用的內(nèi)容。（2）數(shù)據(jù)與信息的聯(lián)系：數(shù)據(jù)和信息之間是相互聯(lián)系的。數(shù)據(jù)是反映客觀事物屬性的記錄，是信息的具體表現(xiàn)形式。數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理之后，就成為信息；而信息需要經(jīng)過數(shù)字化轉變成數(shù)據(jù)才能存儲和傳輸。任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.2數(shù)據(jù)、信息與知識1.13．知識知識（Knowledge）具有系統(tǒng)性、規(guī)律性和可預測性。數(shù)據(jù)和信息處理后將會得到知識。而知識是比數(shù)據(jù)和信息更加高級的抽象概念。數(shù)據(jù)、信息與知識的關系如圖1-3所示。知識具有系統(tǒng)性、規(guī)律性和可預測性。例如，通過觀測記錄行星出現(xiàn)位置和出現(xiàn)時間，對數(shù)據(jù)進行分析、挖掘，計算得到星球運動的規(guī)律，這稱之為信息。針對信息進行總結和提煉，得到開普勒三定律，知識由此產(chǎn)生。知識使人們更加清晰地了解世界和生活，通過知識不斷改變周圍的世界——而所有一切的基礎就是數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)到信息再到知識，清晰界定各概念的范圍，有利于大數(shù)據(jù)的學習與展現(xiàn)。從數(shù)據(jù)到信息，通過不同的技術處理，可能會得到不同的信息。而從信息到知識，則直接導致了后期的數(shù)據(jù)的應用場景和使用價值。圖1-3數(shù)據(jù)、信息、知識的關系任務1.1數(shù)據(jù)是什么1.1.2數(shù)據(jù)、信息與知識1.1數(shù)據(jù)是什么1.1任務數(shù)據(jù)與可視化1.2任務數(shù)據(jù)可視化基礎第1章1.2可視化基本原則1.3任務數(shù)據(jù)可視化涵蓋了各種應用情景，從產(chǎn)品銷量、流行趨勢可視化，到疫情蔓延分析，要制作精美優(yōu)質的數(shù)據(jù)可視化，除了需要出色的分析能力之外，還需要具備設計圖形和講述故事的技能。下面我們首先來回顧一下歷史上的著名案例。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.1數(shù)據(jù)會說話1.2數(shù)據(jù)可視化涵蓋了各種應用情景，從產(chǎn)品銷量、流行趨勢可視化，到疫情蔓延分析，要制作精美優(yōu)質的數(shù)據(jù)可視化，除了需要出色的分析能力之外，還需要具備設計圖形和講述故事的技能。下面我們首先來回顧一下歷史上的著名案例。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.1數(shù)據(jù)會說話1.2【案例1-1】1854年寬街霍亂爆發(fā)事件霍亂地圖本質上是一張早期的點圖可視化，在城市街區(qū)內(nèi)用條形圖標記出了倫敦每個家庭中死于霍亂的人數(shù)。早在上個世紀，人們就已經(jīng)開始使用條形圖的集中程度和長度反映城市街區(qū)的特定集合，旨在查明這些地區(qū)的死亡率高于其他地區(qū)的原因。調(diào)查結果顯示：霍亂感染者人數(shù)最多的家庭所使用的飲用水均來自同一口水井。這在當時是一則發(fā)人深省的啟示。這口水井已經(jīng)被污水所污染，但霍亂疫情集中爆發(fā)的區(qū)域都在使用這口問題水井，如圖1-4所示。在研究倫敦霍亂爆發(fā)事件更為廣泛的趨勢時，這一發(fā)現(xiàn)幫助人們認識到，霍亂疾病與受污染的水井之間存在相關性。那么，預防霍亂的辦法就是建立排污系統(tǒng)并保護水井不受污染?？梢暬夹g揭示了問題的根本原因，并啟發(fā)人們找到了解決方案，正因如此，它成為了一個非常成功的可視化作品。另外，在那個點圖和熱圖還沒有完全普及的年代，這種早期的嘗試可謂極具創(chuàng)新。正因為分析師拓寬了可視化技術的邊界，從而創(chuàng)造出有用的新形式，才得以發(fā)現(xiàn)這一解決方案。圖1-4寬街霍亂之源任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.1數(shù)據(jù)會說話1.2【案例1-2】漫威角色關系漫威（MarvelComics）創(chuàng)建于1939年，于1961年正式定名為Marvel，旗下?lián)碛兄┲雮b、鋼鐵俠、美國隊長、雷神托爾、綠巨人、金剛狼、神奇四俠、惡靈騎士、蟻人等8000多名漫畫角色，并包含復仇者聯(lián)盟、X戰(zhàn)警、銀河護衛(wèi)隊等多個超級英雄團隊。2008年底，華特迪士尼公司以42.4億美元收購Marvel漫畫公司.，獲得了絕大部分漫畫角色的所有權。2010年9月，Marvel宣布其正式中文名稱為“漫威”。這里分析了在漫威中出現(xiàn)的角色與故事之間的關系，根據(jù)共同出現(xiàn)的故事數(shù)，衡量角色之間的關聯(lián)性，展現(xiàn)了在故事中出現(xiàn)次數(shù)最多、與其他角色互動最頻繁的角色，角色關系如圖1-5所示。圖1-5漫威角色關系任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.1數(shù)據(jù)會說話1.2【案例1-3】自拍之城“自拍之城”站在廣闊視角，以自拍的全球現(xiàn)象為背景對自拍數(shù)據(jù)進行了解讀，如圖1-6所示。通過分析來自世界各地的12萬張自拍，研究人們進行自拍的方式。令人難以置信的是，這項研究的內(nèi)容包羅萬象，并且對自拍的方方面面進行了嚴謹?shù)募毞?。我們能夠從任何細?jié)中發(fā)現(xiàn)趨勢，可以按城市研究自拍者的頭部傾斜狀態(tài)或拍照姿勢的趨勢，或者按年齡和性別查看照片中出現(xiàn)微笑的頻率。自拍者往往都比較年輕，這一點可能并不會讓您感到驚訝。但是，您可能會驚訝地發(fā)現(xiàn)，自拍并不像人們通常假設的那樣千篇一律：與世界其他地方相比，圣保羅的女性在自拍時喜歡盡力去傾斜頭部，而曼谷的女性則是喜歡微笑。隨著社交媒體的影響在我們的生活中變得愈發(fā)根深蒂固，這一研究向我們展示了這種多樣化全球現(xiàn)象的迷人之處。該網(wǎng)站還設置了一個交互式元素作為彩蛋，允許用戶用獨特的方式應用篩選器。數(shù)據(jù)可視化旨在將復雜的數(shù)據(jù)圖形化，將無形的數(shù)據(jù)具象化，將散亂的數(shù)據(jù)故事化。讓可視化設計展示數(shù)據(jù)之美的同時，使用設計的語言闡述數(shù)據(jù)想表達的故事。可視化要展示數(shù)據(jù)，更要組織數(shù)據(jù)，形成可視化故事呈現(xiàn)給觀賞者。圖1-6自拍之城任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.1數(shù)據(jù)會說話1.2數(shù)據(jù)可視化的流程以數(shù)據(jù)流向為主線，其核心流程主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、可視化映射和用戶感知四大步驟。整個可視化過程可以看成是數(shù)據(jù)流經(jīng)過一系列處理步驟，從而得到轉換的過程。用戶可以通過可視化的交互功能進行互動，通過用戶的反饋提高可視化的效果。1.數(shù)據(jù)采集可視化的對象是數(shù)據(jù)，而采集的數(shù)據(jù)涉及數(shù)據(jù)格式、維度、分辨率和精確度等重要特性，這些因素決定了可視化的效果。因此，在可視化設計過程中，務必事先了解數(shù)據(jù)的來源、采集方法和數(shù)據(jù)屬性，以便準確地反映待解決的問題。2.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是數(shù)據(jù)可視化的前期準備工作。原始數(shù)據(jù)中含有噪聲和誤差，還會有一些信息被隱藏。可視化之前需要將原始數(shù)據(jù)轉換成用戶可以理解的模式并顯示出來。所以，數(shù)據(jù)處理是必要的環(huán)節(jié)，它包括數(shù)據(jù)去噪、數(shù)據(jù)清洗、提取特征等流程。3.可視化映射可視化映射過程是整個數(shù)據(jù)可視化流程的核心，其主要目的是讓用戶通過可視化結果去理解數(shù)據(jù)信息以及數(shù)據(jù)背后隱含的規(guī)律。該步驟將數(shù)據(jù)的數(shù)值、空間坐標、不同位置數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等信息映射為可視化視覺通道的不同元素，如標記、位置、形狀、大小和顏色。因此，可視化映射需要與數(shù)據(jù)、感知、人機交互等方面相互依托，共同實現(xiàn)可視化目的。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.2可視化流程1.24.用戶感知可視化映射后的結果只有通過用戶感知才能轉換成知識和靈感。用戶從數(shù)據(jù)的可視化結果中進行信息融合、提煉、總結知識并獲得靈感。數(shù)據(jù)可視化使用戶能夠從數(shù)據(jù)中探索新的信息，證實自己的想法是否與數(shù)據(jù)所展示的信息相符合。同時，用戶也可以利用可視化結果向他人展示數(shù)據(jù)所包含的信息。在用戶與可視化模塊交互的過程中，交互功能在可視化輔助分析決策方面發(fā)揮了重要作用。就在此時，有很多科學可視化和信息可視化工作者仍在不斷地優(yōu)化可視化工作流程，以實現(xiàn)更優(yōu)秀的可視化效果。圖1-7是哈伯（RobertB.Haber）和麥克納布（DavidA.McNabb）提出的可視化流水線，描述了從數(shù)據(jù)空間到可視空間的映射，包含了數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)可視映射和繪制等各個階段。這個流水線常用于科學計算可視化系統(tǒng)中。圖1-7哈伯和克納布提出的可視化流水線任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.2可視化流程1.2數(shù)據(jù)繪圖用于可視化原始數(shù)據(jù)信息的直觀呈現(xiàn)。其典型方法有柱形圖、條形圖、折線圖、直方圖、餅圖、散點圖、熱力圖、箱型圖、小提琴圖、雷達圖和詞云等。實際選擇圖表時應先從總體上觀察數(shù)據(jù)，然后再細化到具體的分類和其他特性。1.柱形圖柱形圖采用長方形和顏色編碼體現(xiàn)數(shù)據(jù)屬性。柱形圖的每根直柱內(nèi)部也可以用像素方式編碼，這種柱形圖稱為堆疊柱形圖。柱形圖適用于二維數(shù)據(jù)集，但只有一個維度需要呈現(xiàn)比較差異。柱形圖利用柱子的高度反映數(shù)據(jù)的差異，它的局限在于只適用于中小規(guī)模的數(shù)據(jù)集。柱形圖示例如圖1-8和圖1-9所示。圖1-8柱狀圖示例任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-9堆疊柱狀圖示例2.條形圖條形圖是柱形圖向右旋轉了90°的呈現(xiàn)方式。當屬性數(shù)數(shù)較多時，例如大于12條，柱形圖便會顯得擁擠不堪，這時更適合采用條形圖。條形圖的條目數(shù)一般要求不超過30條，否則易帶來視覺和記憶上的負擔。條形圖示例如圖1-10所示。圖1-10條形圖示例任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.23.折線圖拆線圖可用于二維大數(shù)據(jù)集，適用于趨勢比單個數(shù)據(jù)點更重要的場合。圖1-11展示了2018-2019年50個重點城市商品住宅累計銷售面積折線圖，通過觀察該圖，用戶就能夠清晰地了解該時段住房成交量的變化及規(guī)律。圖1-11重點城市商品住宅成交面積走勢任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.24.直方圖直方圖是一種呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分布情況的圖形表示，是一種二維統(tǒng)計圖表，它的兩個坐標分別是統(tǒng)計樣本和該樣本對應的某個屬性的度量，具體表現(xiàn)為長條圖的形式。因為直方圖的長度及寬度很適合用來表現(xiàn)數(shù)量上的變化，所以比較容易解讀差異小的數(shù)值。直方圖實際上也是一種柱狀圖，但是直方圖用于描述定量變量。直方圖的x軸代表將定量變量的數(shù)據(jù)劃分為若干等寬度的區(qū)間。例如，將100個人按年齡劃分，劃分10個區(qū)間，則每10歲為一個區(qū)間。與柱狀圖不同，柱狀圖中每個矩形在x軸上對應一個定性變量的取值，而直方圖的每個矩形在x軸上對應定量變量數(shù)據(jù)的區(qū)間（集合）。直方圖的每一個區(qū)間也都有一個柱，這個柱的高度與y軸的頻率和頻數(shù)成比例。除此之外，由于是等寬度區(qū)間，所以不僅是高度，各個區(qū)間的面積也與數(shù)據(jù)所在相應區(qū)間的頻數(shù)成比例。因此，矩形面積也與頻率成比例。在圖像處理和攝影領域中，顏色直方圖（ColorHistogram）指圖像中顏色分布的圖形表示，如圖1-12所示。數(shù)字圖像的顏色直方圖覆蓋了該圖像的整個色彩空間，標繪各個顏色在區(qū)間中的像素數(shù)。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-12顏色直方圖5.餅圖餅圖，或稱餅狀圖，是一個劃分為幾個扇形的圓形統(tǒng)計圖表，用于描述量、頻率或百分比之間的相對關系。在餅圖中，每個扇區(qū)的弧長（以及圓心角和面積）即為其所表示的數(shù)量比例。這些扇區(qū)合在一起剛好是一個完全的圓形。顧名思義，這些扇區(qū)拼成了一個切開的餅形圖案。餅圖在商業(yè)領域和大眾媒體中幾乎無處不在，但很少用于科技出版物。很多統(tǒng)計學家建議避免使用這一圖表，他們指出，在餅圖中很難對不同的扇區(qū)大小進行比較，或對不同餅圖之間數(shù)據(jù)進行比較。在一些特定情況下，餅圖可以很有效地對信息進行展示。特別是在想要表示某個大扇區(qū)在整體中所占比例，而不是對不同扇區(qū)進行比較時，餅圖則十分有效。圖1-13以餅圖表示了某游戲中球員角色的體格特征。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-13NBA2K20球員身體素質餅圖弗羅倫斯·南丁格爾于1858年首次使用了一種現(xiàn)在稱為極區(qū)圖的圖表類型，有時也稱為南丁格爾玫瑰圖，如圖1-14所示。極區(qū)圖和通常使用的餅圖很類似，扇區(qū)的角度和餅圖一樣，但扇區(qū)離圓心的距離并不相同。據(jù)說南丁格爾早期大部分聲望都來自其對數(shù)據(jù)清楚且準確的表達。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-14南丁格爾玫瑰餅圖（極區(qū)圖）6.散點圖美國權威心理學?？缎袨榭茖W史雜志》在2005年一篇論文中如此評價散點圖：“這是信息圖表史上功能最多，形式多樣，應用范圍極為廣闊的一個偉大發(fā)明！“。散點圖是一個令人敬畏的工具，它展示了大量混亂的數(shù)據(jù)，并將其轉化為易于理解的圖表，有助于觀眾或讀者理解。比起其他圖表，散點圖更能顯示相關性，顯示一個變量如何影響其他變量，便于發(fā)現(xiàn)趨勢和異常值。散點圖繪制在x軸和y軸坐標系中，可以同時表述兩個變量的一組數(shù)據(jù)點。這些大量的數(shù)據(jù)點組合在一起，形成了一些形狀，揭示了數(shù)據(jù)背后的相關信息。圖1-15以散點圖表達了鳶尾花數(shù)據(jù)集花萼長度、花萼寬度的分布情況。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-15鳶尾花數(shù)據(jù)集花萼長度、花萼寬度散點圖7.熱度圖熱度圖是數(shù)據(jù)的圖形表示，其中矩陣中包含的各個值表示為顏色。通過密度函數(shù)進行可視化，用于表示地圖中點的密度。它使人們能夠獨立于縮放因子感知點的密度。現(xiàn)今熱度圖在網(wǎng)頁分析、業(yè)務數(shù)據(jù)分析等其他領域也有較為廣泛的應用。圖1-16以熱度圖表達了谷歌搜索引擎頁面中不同位置用戶點擊的頻繁程度，顏色越淺表明用戶點擊頻率越高。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-16谷歌搜索單擊熱力圖8.箱線圖箱線圖是利用數(shù)據(jù)中的五個統(tǒng)計量：最小值、第一四分位數(shù)、中位數(shù)、第三四分位數(shù)與最大值來描述數(shù)據(jù)的一種方法，它也可以粗略地看出數(shù)據(jù)是否具有對稱性，分布的分散程度等信息，特別可以用于幾個樣本之間的比較。箱線圖作為描述統(tǒng)計的工具之一，能夠直觀明了地識別數(shù)據(jù)中的異常值。異常值值得關注，忽視異常值的存在是十分危險的，不加剔除地把異常值包含進數(shù)據(jù)的計算分析過程中，對結果會帶來不良影響；重視異常值的出現(xiàn)，分析其產(chǎn)生的原因，常常成為發(fā)現(xiàn)問題進而改進決策的契機。箱線圖為我們提供了識別異常值的一個標準：異常值被定義為小于Q1－1.5IQR或大于Q3＋1.5IQR的值。雖然這種標準有點任意性，但它來源于經(jīng)驗判斷，經(jīng)驗表明它在處理需要特別注意的數(shù)據(jù)方面表現(xiàn)不錯。圖1-17以箱線圖表達了某小學各科成績分布。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-17學生成績箱線圖9.小提琴圖小提琴圖是一種繪制數(shù)字數(shù)據(jù)的方法。它類似于箱線圖，但在每一側都添加了旋轉的核密度圖，如圖1-18所示。通常，小提琴圖包括箱線圖中的所有數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)中位數(shù)的標記、指示四分位間距的框或標記，如果樣本數(shù)量不是太多，則可能還包括所有樣本點。小提琴圖其實是箱線圖與核密度的結合，箱線圖展示了分位數(shù)的位置，小提琴圖則展示了任意位置的密度，通過小提琴圖可以知道哪些位置的密度較高。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-18小提琴圖示例10.雷達圖雷達圖，又叫蜘蛛網(wǎng)圖，是一種以二維圖表的形式顯示多元數(shù)據(jù)的圖形方法，該二維圖表包含從同一點開始軸上表示三個或更多定量變量。軸的相對位置和角度通常是無意義的，但是可以使用各種方法揭示分類的不同相關性。雷達圖的每個變量都有一個從中心向外發(fā)射的軸線，所有的軸之間的夾角相等，同時每個軸有相同的刻度，將軸到軸的刻度用網(wǎng)格線連接作為輔助元素，連接每個變量在其各自軸線的數(shù)據(jù)點形成一個多邊形。雷達圖對于查看哪些變量具有相似的值、變量之間是否有異常值都很有用。雷達圖表也可用于查看哪些變量在數(shù)據(jù)集內(nèi)得分較高或較低，因此非常適合顯示性能。同樣，雷達圖也常用于排名、評估、評論等數(shù)據(jù)的展示。圖1-19以雷達圖直觀對比了三款智能插座在5個維度上的測評結果。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-19三款智能插座雷達圖測評11.詞云詞云也稱為“標簽云”或“文字云”，這個概念由美國西北大學新聞學副教授、新媒體專業(yè)主任里奇·戈登（RichGordon）提出。它是關鍵詞的視覺化描述，用于匯總用戶生成的標簽或一個網(wǎng)站的文字內(nèi)容，如圖1-20所示。標簽一般是獨立的詞匯，常常按字母順序排列，其重要程度又能通過改變字體大小或顏色來表現(xiàn)，所以標簽云可以靈活地依照字序或熱門程度來檢索一個標簽。詞云圖過濾掉大量的文本信息，使瀏覽網(wǎng)頁者只要一眼掃過文本就可以領略文本的主旨。任務1.2數(shù)據(jù)與可視化1.2.3數(shù)據(jù)與圖形1.2圖1-20詞云示例圖數(shù)據(jù)是什么1.1任務數(shù)據(jù)與可視化1.2任務數(shù)據(jù)可視化基礎第1章1.3可視化基本原則1.3任務數(shù)據(jù)可視化既是一門藝術，也是一門科學。有些人認為它是描述統(tǒng)計學的一個分支，但也有些人認為它是一個開發(fā)工具?；ヂ?lián)網(wǎng)活動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量的增加和環(huán)境中傳感器數(shù)量的增加被稱為"大數(shù)據(jù)"和物聯(lián)網(wǎng)。處理、分析和交流這些數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)可視化來說是道德和分析方面的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)可視化被許多學科視為與視覺傳達含義相同的現(xiàn)代概念。它涉及數(shù)據(jù)可視化的創(chuàng)建和研究。為了清晰有效地傳遞信息，數(shù)據(jù)可視化采用統(tǒng)計圖形、圖表、信息圖表和其他工具來實現(xiàn)含義表達?？梢允褂命c、線或條對數(shù)字數(shù)據(jù)進行編碼，以便在視覺上傳達定量信息。有效的可視化可以幫助用戶分析和推理數(shù)據(jù)、尋找證據(jù)，它使復雜的數(shù)據(jù)更容易理解和使用。任務1.3可視化的基本原則相關知識1.3視覺感知是利用環(huán)境中的物體反射可見光譜中的光來解釋周圍環(huán)境的能力。由此產(chǎn)生的感知也被稱為視覺、視力。視覺中涉及的各種生理成分被統(tǒng)稱為視覺系統(tǒng)，并且匯集了語言學、心理學、認知科學、神經(jīng)科學和分子生物學中許多的研究焦點。視覺感知是人類大腦的最主要的功能之一。眼睛是人體的視覺感知器官，它具備接收及分析視頻與圖像的高級能力，人腦功能的百分之五十左右都用于對視覺感知所得的信息進行處理。我們平時也能注意到視覺感知活動的重要性，例如，報刊、幻燈片、動態(tài)圖、電影、展板等大量媒體手段都是利用了人類視覺感知的功能。數(shù)據(jù)可視化提供了直觀的可視化界面，使用戶通過視覺感知器官獲取可視編碼信息，并在大腦中完成解碼并形成認知，在交互分析的過程中洞悉信息內(nèi)涵。視覺感知是指客觀事物通過人的視覺器官在人腦中形成的直接反映，人類只有通過“視覺感知”才能達到“視覺認知”。視覺感知是視覺的內(nèi)在表象，它包括視覺低級和視覺高級兩個不同的感知層次。視覺的低級感知層次與物體性質相關，包括深度、形狀、邊界、表面材質等；視覺高級感知層次包括對物體的識別和分類，屬于人類認知能力的重要組成部分。進一步的視覺感知就是視覺認知。視覺認知是把視覺感知的信息加以整合、解釋，并賦以意義的心理活動，是關于如何理解和解釋觀察到的客觀事物的過程。視覺認知過程是先由眼睛接收信息，感知信息后再將感知轉換為知覺，然后進行知覺的整合?！耙曈X感知”是“視覺認知”的前提。視覺認知過程中還會受到記憶、理解、判斷、推理等因素的影響。任務1.3可視化的基本原則1.3.1視覺感知1.3感知能夠解釋通過不同感官從周圍環(huán)境中獲得的信息。這種解釋信息的能力取決于特定的認知過程和經(jīng)驗。視覺感知可以被定義為解釋眼睛接收信息的能力。這種信息被大腦解釋和接收的結果就是所謂的視覺感知。視覺感知是一個從眼睛開始的過程。1.圖像接收：光線到達瞳孔并激活視網(wǎng)膜中的受體細胞。2.透射和基本處理：這些細胞產(chǎn)生的信號通過視神經(jīng)傳遞到大腦。信號首先通過視交叉，使得從右視野接收的信息到達左半球，從左視野接收的信息到右半球），然后我們的眼睛接收的視覺信息將被發(fā)送到枕葉的視覺皮質。3.心理反應：視覺設計師需要理解心理學在視覺感知中扮演的重要角色。當某人的眼睛看到設計創(chuàng)作時會發(fā)生什么？他們的思想如何對作品分享的信息作出反應？（LauraBusche，Autodesk品牌內(nèi)容策略師）。為了理解UI設計的工作原理，我們需要了解人類感知的心理。任務1.3可視化的基本原則1.3.1視覺感知1.3格式塔理論是現(xiàn)代認知主義學習理論的先驅，20世紀初由德國心理學家韋特墨(M．Wetheimer，1880~1943)、苛勒(W．kohler，1887~1967)和考夫卡(K．Koffka，1886~1941)在研究似動現(xiàn)象的基礎上創(chuàng)立的。格式塔原則的基本法則傾向于以規(guī)則、有序和可識別的方式來命令經(jīng)驗。這使我們能夠在復雜而混亂的世界中創(chuàng)造意義。格式塔原則將幫助我們確定哪些設計元素在特定情況下最有效。例如，何時使用視覺層次結構，背景陰影，漸變以及如何對相似項目進行分組并區(qū)分不同的項目。這些心理學原理具有影響我們視覺感知的能力，使設計師能夠將注意力集中在特定的焦點上，讓我們采取具體行動，并創(chuàng)造行為改變。借助格式塔原則可以設計出能夠解決客戶問題并以美觀、悅目和直觀的方式滿足用戶需求的產(chǎn)品。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.31.格式塔體系特征格式塔體系的關鍵特征是整體性、具體化、組織性和恒常性。(1)整體性整體性（Emergence）的論據(jù)可見于“狗圖片”的知覺，圖1-21表現(xiàn)一條達爾馬提亞狗在樹蔭下的地面上嗅。人們對狗的認知并不是首先確定它的各部分（腳、耳朵、鼻子、尾巴等等），并從這些組成部分來推斷這是一條狗，而是立刻就將狗作為一個整體來認知。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-21狗圖片(2)具體化具體化（Reification）是知覺的“建設性”或“生成性”方面，這種知覺經(jīng)驗，比起其所基于的感覺刺激，包括了更多外在的空間信息。例如圖1-22所示，圖形A可以被知覺為三角形，盡管在事實上并未畫三角形。圖形C可以被視為三維球體，事實上也沒有畫三維球體。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-22具體化特征示例(3)組織性“組織性”（Multistability或“組織性知覺”Multistableperception）是趨勢模糊知覺經(jīng)驗，不穩(wěn)定地在兩個或兩個以上不同解釋之間往返。例如圖1-23所示的“內(nèi)克爾立方體”和“魯賓圖/花瓶幻覺”。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-23組織性特征示例(4)恒常性恒常性（Invariance）知覺指簡單幾何組件形成獨立的旋轉、平移、大小以及其他一些變化（如彈性變形，不同的燈光和不同的組件功能）。例如圖1-24所示，'A'在圖中都立即可確認為相同的基本形式，并完全有別于'B'的形式，'C'為產(chǎn)生了彈性變形的形式，'D'類在描繪時使用了不同的圖形元素。恒常性具有“具體化”、“多重穩(wěn)定性”、“不變性”和“不可分模塊單獨進行建?！钡忍攸c，它們是不同方面的統(tǒng)一機制。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-24恒常性特征示例2.格式塔原則格式塔學派最基本的原則包含：閉合律、相似律、接近律、連續(xù)律。(1)閉合律視覺系統(tǒng)自動嘗試將敞開的圖形關閉起來，從而將其感知為完整的物體而不是分散的碎片。也就是說當圖形是一個殘缺圖形，但主體有一種使其閉合的傾向，即主體能自行填補缺口而把其知覺為一個整體。我們的視覺系統(tǒng)強烈傾向于看到物體，以至于它能將一個空白區(qū)解析成一個物體，所以我們看到圖1-25所呈現(xiàn)的是一個圓和矩形，而非多條線段。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-25閉合律示例(2)相似律如果其它因素相同，那么相似的物體將會看起來歸屬于一組。圖1-26中每個圓點縱橫距離相同，但用戶會習慣性把外形相同的空心圓看成一組，實心圓看成另一組。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-26相似律示例如圖1-27所示，Tumblr應用了相似性原則。不同圖標代表了發(fā)布博客的不同方式?？梢钥吹矫總€圖標下都有文字說明。圖標的大小，文字說明的大小及字體相同；每個圖標都被均勻的分布在空間內(nèi)。用戶知道這些圖標都可以發(fā)布博客，也清楚的知道每個圖標代表的不同意義，滿足他們不同的需要。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-27Tumblr輕博客界面利用相似律(3)接近律接近律是指物體之間的相對距離會影響我們感知他們是否、以及如何組織在一起?；ハ嗫拷ㄏ鄬τ谄渌矬w）的物體看起來屬于一組，而那些距離較遠的則自動劃到組外。如圖1-28所示，左圖中的圓相互之間在水平方向比垂直距離近，那么我們就看到了四排圓點，右側則看成四列圓點。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-28接近律示例圖1-29截自不同財經(jīng)類網(wǎng)站的索引模塊，第一幅圖中雖然以紅色字母重點標注分類字段，但人們視覺習慣性還是會以列為分組，與實際所展現(xiàn)出的以行為組的排列相斥，這在用戶閱讀時將引起不必要的視錯覺。同樣的內(nèi)容，第二幅圖的排列方式做到了視覺與內(nèi)容分組統(tǒng)一，對用戶來說，查找內(nèi)容時更直觀。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-29財經(jīng)網(wǎng)站利用接近律界面設計(4)連續(xù)律視覺傾向于感知連續(xù)的形式而不是離散的碎片。圖1-30中第一幅圖片是兩把交叉的鑰匙，盡管它們互相遮擋，我們?nèi)匀豢梢宰R別出來。第二幅圖片是一些零散的藍色線條，還是IBM三個字母？當然是三個字母。人們的視覺會有意識地組織離散碎片從而形成整體。任務1.3可視化的基本原則1.3.2

格式塔理論1.3圖1-30連續(xù)律示例可視化設計有著既定規(guī)則，這些規(guī)則是基于物理定律、光的波長以及人眼是如何感知世界的。經(jīng)驗告訴我們，紅藍組合的特定色調(diào)會產(chǎn)生光學振動。高對比度色調(diào)比柔和色調(diào)更容易吸吸引我們的注意力。人們也逐漸意識到每一種顏色都蘊含文化、情感及個性化的含義。1.可見光與顏色在物理學上，并沒有“色彩"這一概念，只有不同波長的光波。人眼可以區(qū)分不同的波長，所以我們看到的世界是五顏六色的。光線以不同的速度傳播，在我們大腦中發(fā)生的顏色感知，是對于不同光波視覺反應的結果?？梢姽馔ǔＶ傅氖侨祟愌劬梢宰R別的電磁波，視知覺就是對于可見光的知覺?？梢姽庵皇请姶挪ㄗV上的某一段頻譜，一般是定義為波長介于400nm~700nm的電磁波，也就是波長比紫外線長，比紅外線短的電磁波。不同資料定義的可見光的波長范圍也有不同，較窄的有介于420nm~680nm，較寬的有介于380nm~800nm。而有些非可見光也可以被稱為光，如紫外光、紅外光、x光。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.32.GRB與CMYK三原色光模式（RGBcolormodel），又稱RGB顏色模型或紅綠藍顏色模型，是一種加色模型，如圖1-31所示。將紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue）三原色的色光以不同的比例相加，以合成產(chǎn)生各種色彩光。RGB顏色模型的主要目的是在電子系統(tǒng)中檢測、表示和顯示圖像，比如電視和計算機，利用大腦強制視覺生理模糊化(失焦)，將紅綠藍三原色子像素合成為一個色彩像素產(chǎn)生感知色彩。其實這個顏色并非加色法所產(chǎn)生的合成色彩，因為該三原色光從來沒有重疊在一起，只是人類為了“想”看到色彩，大腦強制眼睛失焦而形成。情況其實就有點像看立體圖時，大腦與眼睛協(xié)作才能看到。紅綠藍三色模型在傳統(tǒng)攝影中也有應用。在電子時代之前，基于人類對顏色的感知，RGB顏色模型就已經(jīng)有了堅實的理論支撐。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-31RGB圖RGB依賴于設備的顏色空間。不同設備對特定RGB值的檢測和重現(xiàn)都不一樣，因為顏色物質（熒光劑或者染料）和它們對紅、綠和藍的單獨響應水平隨著制造商的不同而不同，甚至是同樣的設備不同的時間顯色也不同。CMYK色彩模式（印刷四分色模式）包含青色、洋紅色、黃色和黑色，這些顏色的組合產(chǎn)生了一系列色調(diào)。這種四色處理模式適用于各種類型的印刷機。當把印刷圖片放大時，將會看到四種顏色點疊加在一起，產(chǎn)生不同的色調(diào)和漸變。解析度（dpi）就是使用CMYK色彩模式印刷的結果。盡管所有的印刷機都是以CMYK印制，但效果可能因印刷機的款式和型號不同而不同。在RGB色彩空間中，所有的原色用加色法調(diào)配在一起產(chǎn)生白色。CMYK模式用減色法調(diào)配顏色，也就是把所有的原色用黑色遮蓋來產(chǎn)生黑色調(diào)。油墨和染料的相互疊加，會減去紙中的白色。CMYK色彩模式產(chǎn)生的色域比RGB色彩模式更小，因此只有在設計印刷品時才會使用到此色彩模式。主要色彩模式RGB和CMYK以不同的處理方式展示顏色，這會影響我們在設計中可使用的整體顏色范圍。RGB色彩模式可以展示更鮮明的色調(diào)，而CMYK色彩模式則無法復制出相似的色值。特別色和印刷色也會影響設計中使用的顏色，這些色彩系統(tǒng)之間可用的色域是截然不同的。印刷時，特別色顯得更強烈和均勻，而印刷色是使用CMYK點制成，因此色彩范圍有限。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.33.顏色基礎挑選衣服、用品，選擇圖表的顏色，人們隨時隨地都在選色，即使是不自覺地。通常選色是本能的，但事實上其背后有一套稱為色彩理論的科學。色彩理論闡述了各種顏色之間的相互關聯(lián)，以及將顏色融入多種配色法時產(chǎn)生的視覺效果。色彩理論的一個分支是探索色彩和情感的色彩心理學。在探討色彩理論的本質之前，讓我們先來了解一些基本術語。（1）基本術語①色相（Hue）指的是色輪所示的純飽和色。②淺色（Tint）是將單一色融入白色元素，使其變亮或去飽和度而成。淡化后的顏色通常比飽和的顏色更平靜。③色調(diào)（Tone）是在一個色相中加入灰色，使整體色度變暗而成。④色度（Shade）是將不等比例的黑色加入單一色調(diào)而成，以調(diào)配出更暗的色相。⑤飽和度（Saturation）指的是一個顏色的總體強度或色度。一個純色相會比其淺色或色調(diào)更飽和。⑥色值（Value）指的是一個顏色的整體亮度或暗度。淺色相的色值比深色相的色值更高。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-32顏色要素（2）色輪色輪是一種說明圖示，如圖1-33所示。用圓圈顯示12種顏色，用于表示每種顏色之間的相互關系。在色輪中相對排列的兩色為互補色。而相鄰的顏色則具有共同的特性，通常很適合作配色。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-33

色輪①原色（PrimaryColors）原色是原始的顏色，由紅色、黃色和藍色組成，如圖1-34所示。通常無法通過混合其他顏色來調(diào)配出這些顏色。這個強大的三原色塑造了我們所知的色彩理論的基礎。這三種色素是廣泛的顏色范圍，又稱色域的基石。把這些顏色調(diào)配在一起時，就會產(chǎn)生二次色和三次色以及介于兩者中間的所有色相。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-34原色②二次色（SecondaryColors）二次色是由兩種不同的原色等比例調(diào)配而成的顏色，如圖1-35所示。黃色和藍色混合就會創(chuàng)造出綠色，黃色和紅色混合就會創(chuàng)造出橙色，而藍色和紅色混合創(chuàng)造出的是紫色。在色輪上，二次色會介于用來創(chuàng)造它的兩種原色的中間并與之等距。二次色以三個顏色為一組，形成一個等邊三角形。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-35二次色③三次色（TertiaryColors）三次色是透過混合相鄰的原色和二次色調(diào)配而成，如圖1-36所示。例如，把一個原色如黃色和二次色如綠色混合就會創(chuàng)造出黃綠色。每種三次色的名稱都是以相鄰的原色加上相鄰的二次色命名。你不會看到綠黃色這個色名，只會看到黃綠色。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-36三次色（3）配色使用色輪可以制作任何配色或組合，但有些配色會比其他配色更美觀。就像通過混合顏色來創(chuàng)造新的顏色一樣，顏色搭配得好就可以創(chuàng)造出令人賞心悅目的組合。更多時候我們并不必花好幾個小時嘗試每種顏色組合來找到好看的配色，可以使用現(xiàn)成的配色來找到適合的組合。①單色配色法（MonochromaticColors）單色配色法是以單一顏色為焦點，通常透過混合一個色相的淺色、色調(diào)和色度作搭配變化，如圖1-37所示。這種配色表聽起來可能很單調(diào)，但卻提供了多元的色值，為你的構圖增添趣味和多樣性。這種配色方案可以有非常多變化，而且很美觀。在設計中使用多種顏色通常會使觀者眼花撩亂，并使設計的色調(diào)失去風采，但是單一色相的細微顏色變化有助于簡化設計，使其不過于單調(diào)。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-37單色配色②無彩配色法（AchromaticColors）缺乏色度和飽和度的顏色，如白色、灰色和黑色，都稱為無彩色，如圖1-38所示。許多藝術家偏好在無彩色的環(huán)境中創(chuàng)作，因為這些顏色能透過具有張力的陰影和亮部直接地呈現(xiàn)色值。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-38無彩配色③相似色配色法（AnalogousColors）相似色是在色輪上相鄰的三色或四色的顏色組合。「Analogous」的意思是「密切相關」，因此這些顏色的搭配有著類似于單色配色的和諧美感。在為你的構圖選擇相似色組合時，最好只以一種色調(diào)為主，即冷色調(diào)或暖色調(diào)。挑一種主色，再用對應的相似色襯托。，如圖1-39的極光配色使用在色輪上相鄰的兩色，從綠色巧妙地漸變成藍色。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-39相似色配色④互補配色法（ComplementaryColors）互補色是色輪上位置相對的兩色，其中一色通常是原色，而另一色則為二次色。主要的互補色是藍橙、紅綠和黃紫。如圖1-40所示，在構圖中搭配互補色，以增加對比度和視覺強度。橙色柑橘類水果在淺藍色背景的襯托下顯得更鮮明。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-40互補色配色⑤補色分割配色法（Split-ComplementaryColors）補色分割的配色看起來有點類似互補色，但這種組合混合了一種顏色和其互補色相鄰的兩色，例如黃色與藍紫色和紅紫色的搭配，如圖1-41所示。這種配色具有類似互補色的視覺魅力，但少了強度。帶入相似色可以使得互補色的鮮明對比更柔和。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-41補色配色⑥矩形配色法（Tetradiccolors）互補色在本質上已經(jīng)很強烈，雙重互補色，又稱矩形配色，使用兩組互補色讓效果加倍。矩形配色往往使用難以調(diào)和的豐富色值，如黃色和紫色搭配綠色和紅色，如圖1-42所示。選擇一個主色，并降低其他顏色的飽和度或強度有助于維持構圖的平衡。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-42矩形配色⑦三等分配色法（Triadiccolors）三等分配色是由三種顏色組成，這三種顏色在色輪上的位置彼此等距，形成了如圖1-43左圖所示的等邊三角形。三等分配色可包含三種原色、二次色或三次色。由黃色、藍色和紅色形成鮮明的三等分配色不容易取得平衡。選一個顏色作為亮點，就像圖1-43右圖中車子的黃色一樣，再用其他三等分顏色做襯托，例如在車頂上的藍色和紅色海灘裝備。在設計時要掌握一個很好的基本原則就是建立層次感。指定一種主色，然后點綴襯托色，而不讓顏色相互爭艷。任務1.3可視化的基本原則1.3.3設計基礎1.3圖1-43三等分配色（4）色彩與心理色彩心理學研究色彩的象征和意義，以及色彩及其搭配如何影響人類的情緒。色彩心理學的原則可以應用于各行各業(yè)，如幫助行銷人員有效率地塑造品牌，或新屋主為他們的飯廳選擇適當?shù)念伾?。每種顏色都會喚起觀者的特定情緒反應，塑造消費者對展示品整體設計的感知。在產(chǎn)品開發(fā)、行銷和品牌推廣方面，這種正面的品牌認知能影響消費者的購買決定并最終提高業(yè)績。①暖色調(diào)暖色調(diào)如紅色、橙色和黃色能夠刺激感官，并以其鮮明度引發(fā)愉悅感。這些色彩蘊藏了豐富的情感意義，但如果被用來當作構圖的主色，一不小心就會令人眼花撩亂。暖色相的淺色、色調(diào)和色度是我們的最佳利器，因為它們有助于降低一個色相的飽和度而不削減其正面效果。?紅色的意義：紅色搶眼和活潑的特質能引起觀者強烈的情緒反應?？捎脕硖岣呤秤⑴d奮度和焦慮感。餐廳常常會將紅色融入品牌元素中，有助于增加食欲。有些品牌還會利用紅色調(diào)來散發(fā)刺激和冒險的調(diào)性。紅色是一種大膽而有力的色調(diào)，因此在與其他活力充沛的色調(diào)搭配使用時，需特別小心使用。過強的紅色會削弱設計并激起錯誤的情緒，甚至有挑釁的意味。完全飽和的紅色最好用于強調(diào)品牌元素的細節(jié)。當用作主色時，可利用淺色或色調(diào)使畫面更柔和。任務1.3可視化的基本原則1.3.3