数据可视化设计中简单图表的视觉思维

1  视觉思维的概念

视觉是人类最复杂重要的感官之一，通过眼睛，能将外界所接触到的信息传入大脑，从而感知外界。人们对外界信息的感觉，最重要的通道就是视觉。

1.1  颜色视觉要素与用户的联结

1800年，杨格提出了第一个关于颜色视觉的理论——常人的眼睛有红、绿、蓝3种颜色感受器，而其他颜色则是透过这3种颜色混合所得的，外界的颜色透过感受器经过大脑加工而形成视觉。基于这个理论，色盲就是因为缺少其中一两种感受器而导致的。但是，这一理论并不能有效解释色盲患者无法区分色彩的原因（红绿、黄蓝），于是，引出了另一个理论——海林的拮抗加工理论。该理论是，所有的视觉体验产生于3个基本体系，每个体系包含2种对立分子，即红绿、黄蓝等，当其中某一种色值受到过多的刺激时，就会产生它所对立的色值。

1.2  明度视觉要素与用户的联结

明度是眼睛对光源和物体表面明暗程度的感觉，它主要是由光线强弱和眼睛的适应状态决定的一种视觉经验。科学研究发现，影响明度视觉的一个要素是周围环境的光线强度，即在黑背景下，同样明度的物体看起来比较明亮，反之，要想使物品显得较为明亮，则需要使其与背景明度保持较大的差别。另一个对明度有影响的要素是眼睛的适应状态，其又可分为光适应和暗适应。人眼从暗处转向亮处即光适应，这个过程很快，大约不到1 min，而从亮处转向暗处，其适应性相对较慢，大约需要30 min甚至更长才能完全适应。

2  视觉思维的本质

不同于语言思维或者逻辑思维，视觉思维是一种创造性的思维方法，它所起到的作用更像是一座桥梁，连接感性思维与理性思维，从而贯通全局。它是从最基本的感性信息的“捕捉”到获得普遍的理性概念的连续统一的过程。

3  数据图表与视觉思维的关联性

现代数据可视化设计不仅仅是单向的视觉设计或是单纯地针对用户的可用性研究设计，它已经对视觉与可用性操作提出了混合化的要求。对数据可视化的设计需求进行了心理学、视觉设计、交互设计的进一步解读，将视觉思维理论作用于数据图表设计中，使用户能够通过视觉灵敏地捕捉到屏幕信息轨迹，使大脑能够快速从不同抽象平面水平上获取意象，实现表象形态感知与抽象思维的连接，从而获取有效的数据信息。

3.1  用户在视觉思维中的本能需求

根据格式塔心理学研究，本能需求因素归结于用户的本能视觉思维偏好。人的大脑分左右脑，一主一辅来主导视觉。调查显示，单一右脑型人群能够独立思考，运用想象力把信息图像化、色彩化，具有很强的信息联想力；单一左脑型人群的语言能力和计算能力较为出色，善于逻辑思考和推理。成功运用视觉思维理论数据可视化设计进行视觉指导，能成功地规避这2类单一性用脑人群，发挥他们各自的视觉特长，将艺术与逻辑较好地结合起来，成功引导双方交互。

3.2  用户视觉思维的文化差异需求

对于特定情况下的用户需求设计，要考虑在不同文化领域之间还是在同一文化领域之间的差别，这些差别受地域、民族、性别、年龄层次和特定专业等的影响。在这些因素的作用下，本能的思维慢慢会发展成为复合型的偏用右脑型人群或偏用左脑型人群。

3.3  与视觉思维的关联性

为了更好地给用户呈现信息，需要在整个数据图表的设计过程中引入视觉思维分析模式来规范指导设计。对整个设计过程中一系列层级结构进行视觉归纳，考虑用户自身视觉思维系统的特点和整个数据可视化产品的视觉认知效果。

4  视觉思维在数据图表设计中的应用

在早期的数据可视化设计中，视觉设计并没有被开发商和用户重视，仅仅依靠单调的线框、基本颜色和文字组合进行简易的人机交互。在数据爆发的今天，单一的数据变量已经很难给用户表达出所要呈现的复杂信息，如果想要产品在市场中更具竞争力，那么，开发商和设计师就需要针对用户需求设计出更具有视觉直观理解能力的数据图表。

5  拾色器HSB取色

该方法适用于未知数量、变量的简单图表，利用简单图表表达多数据量的复杂信息，比如饼图等。例如，想用1个饼图来表示淘宝卖家的地域分布，总数小于5%的属于其他。从视觉的角度来看，其基础量大于10个地域，如果仅仅依靠不同颜色区分它们，将其放在1个饼图中，则会因为颜色过多而显得混乱；如果多个饼图同时出现，也会因为杂乱难以分清主次，所以，考虑利用拾色器HSB的取色方法。此方法通过固定色相（H）在拾色器中形成了一张以饱和度（S）为X轴、明度（B）为Y轴的平面，在平面上找到1条端点色彩清晰、自然的线段，然后将线段等分，得到每个点的坐标，最后通过前端的代码转换得到每个端点的RGB，即得到了切开后的饼图的颜色。具体的步骤是：①通过色盘取色（方法一）找到想要的色相；②找出1条端点色彩清晰、自然的线段，得到坐标；③根据需求，等分该线段，得到每个点的坐标；④通过HSB和RGB的转换得到具体的色值。如果在多少等分都不清楚的情况下，可以给前端2个端点坐标，再通过代码计算其中的等分情况。

6  结论

当储存在大脑中的信息与外界信息相结合时，就会得出信息结果。在数据爆发的今天，信息的呈现越来越依靠计算机这个载体，而视觉思维则通过文字、图形、色彩更加直观、明了地把数据信息呈现给用户。这方面的研究不仅局限在设计学上，它属于跨学科范畴，其中，还会涉及到对心理学、符号学和哲学等方面的研究。同时，此次研究体会目前还只停留在理论分析层面，对于提出的解决方案还需要在后续的实践中加以验证和改进，将理论与实践相结合，多多总结，试图寻找更新的视角。

〔编辑：白洁〕