数据基础视化应用 5

大数据可视化技术与应用第2章

大数据可视化原理本章学习目标了解光与视觉特性的含义了解色彩的概念了解视觉通道的含义了解数据可视化的流程了解数据可视化的设计技巧2.1光与视觉特性

光的原理光是一种肉眼可以看见的电磁波，它是人认识外部世界的工具，也信息的理想载体或传播媒质。正在发光的物体叫光源，光源可为人造光（如激光）和自然光（如太阳光）。

光源主要分为以下三类：热辐射产生的光，例如太阳光。原子跃迁发光，例如荧光灯发光。

物质内部带电粒子加速运动时所产生的光，例如，同步加速器工作时发出的同步辐射光。可见光实验证明，正常人眼对于波长为555nm（纳米）的黄绿色光最敏感，也就是这种波长的辐射能引起人眼最大的视觉，而越偏离555nm的辐射，可见度越小。波长光谱色380nm-430nm紫430nm-450nm蓝450nm-510nm青510nm-580nm绿580nm-600nm黄600nm-630nm橙630nm-780nm红人眼的视觉特性1．人眼的构造人眼的构造相当于一架摄像机或照相机。前面，是由角膜、晶状体、玻璃体等共同组成的具备镜头功能的组合，把物体发出的光线聚焦到后面的相当与胶卷的用于检测光线的视网膜上。人眼的视觉特性是一个多信道模型。例如，对人眼给定一个较长时间的光刺激后，其刺激灵敏度对同样的刺激就降低，但对其它不同频率段的刺激灵敏变却不受影响。人眼类似于一个光学系统，但它不是普通意义上的光学系统，还受到神经系统的调节。2.2色彩

色彩是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。在千变万化的色彩世界中，人们视觉感受到的色彩非常丰富，按种类分为原色，间色和复色。原色。色彩中不能再分解的基本色称为原色。原色能合成出其它色，而其他色不能还原出本来的颜色。原色只有三种，分别是红色、黄色和蓝色。三原色可以混合出所有的颜色。间色。由两个原色混合得间色。间色也只有三种：分别为橙色、绿色和紫色。它是由2种原色，按照1：1调配出来的。其中红色与黄色混合得到橙色，红色与蓝色混合得到紫色，黄色与蓝色混合得到绿色。此外，在调配时，由于原色在份量多少上有所不同，还可以产生丰富的间色变化。复色。两个间色或一种原色和其对应的间色（黄与紫、蓝与橙）相混合得到复色，复色中包含了所有的原色成分，只是各原色间的比例不等，从而形成了不同的颜色。例如灰调色中的黄灰、绿灰；红调色中的紫红、品红等。色彩给人的视觉感受色彩本身并无冷暖的温度差别，是视觉色彩引起人们对冷暖感觉的心理联想。色彩的冷暖感主要包含暖色、冷色和中性色。在色彩理论中，颜色也有温度。这是指每种颜色的相对凉爽或温暖的特征。将色轮分为两半时，冷色以紫罗兰色开始并以黄绿色结尾，而暖色以黄色开始并以红紫色结尾。冷色：

蓝色和任何以蓝色为主要成分的颜色。颜色在色轮上与蓝色越接近（颜色越蓝），则颜色越冷。暖色：

黄色和任何以黄色为主要成分的颜色。颜色在色轮上越接近黄色（黄色越多），颜色就越暖。

中性色：

自然色的浅色或深色调，几乎没有色相。在色轮上，它们位于远处的中心和外围。中性色包括黑色，白色，灰色，棕色和棕褐色。

其中最流行的说法是，温暖的色彩本来就是正面的，而凉爽的色彩却是负面的。例如，红色是温暖的颜色，但在大多数色调中，尤其是具有较高的强度和纯度时，都会让人感到愤怒或危险。黄色是主要的暖色，可以唤起焦虑和紧迫感。

平静的颜色：

通常是较浅的蓝色和绿色，也是最柔和的配色方案。想想淡蓝色，薄荷色，淡紫色，玫瑰粉红色，浅黄色，特别是当与中性色（例如米色，白色和浅灰色）组合使用时。精力充沛的颜色

最明亮、最鲜艳的颜色，例如鲜红色、霓虹绿、洋红色、青色、鲜黄色、鲜蓝色。这些是刺激和激发活力的颜色，但也可能使人恼怒和疲惫。快乐的颜色：

温暖的粉红色、橙色和红色。它们可以是柔和的糖果色，也可以是充满活力和吸引力的。这些颜色最好使用高纯度，避免添加太多灰色。悲伤的颜色：

冷色的灰色，不饱和深色调。当色彩缺乏活力和温暖时，它们会让人感到空虚、孤独和沮丧。

该图中主要颜色是中性色（模型的肤色是基础），而红色，黄色和蓝色的三重组合通常被用作强调，完美对比并丰富了构图。

色彩的轻重感色彩的轻重感主要与色彩的明度有关。色彩的明度主要取决于本身对自然光的反射率。色彩的软硬感色彩的软硬感主要也来自色彩的明度，但与纯度也存在着一定的关系。色彩的纯度取决于它在反射和吸收光时对光谱成分选择的宽窄程度。色彩的前后感色彩的前后感是根据人们对色彩距离的感受而划分的类型，一般可分为前进色和后退色，前进色是人们视觉距离短、显得凸出的颜色，反之是后退色。教育中心的视觉标识，作者将经典的蓝色和黄色组合融入了创新和专业的外观。

一个街头艺术风格的设计，在洋红和嫩绿之间赋予了它们有趣的关系。两种颜色在浅灰色的背景上形成了强烈的对比。

薰衣草紫+日暮黄

通过石色与红色相结合，很好的展示出了探索财富与地位氛围的元素。白石色+血棕色

产品设计上比较好的色彩搭配的例子

粉红色和橙色结合的除臭剂。

较粉红色的橙色与粉红色，蓝色和金色形成对比。

2.3视觉通道

数据可视化的核心内容是可视化编码，它是将数据信息映射成可视化元素的技术。可视化编码由两部分组成：几何标记（图形元素）和视觉通道。1）几何标记

几何标记是指可视化中常见的一些几何图形元素，例如：点、线、面、体等。2）视觉通道

视觉通道是指用于控制几何标记的展示特性，包括标记的位置、大小、长度、形状、方向、色调、饱和度、亮度等。1．用于定性的和分类性质的视觉通道1）位置2）色调3）形状4）图案5）方向2．用于定量的或者定序性质的视觉通道1）坐标抽位置2）尺寸3）饱和度4）亮度5）图案密度视觉通道与视觉原理1.潜意识处理2.格式塔视觉原理3.爱德华·塔夫特原则人的感知2.4数据可视化流程

数据可视化是一个系统的流程，该流程以数据为基础，以数据流为导向，还包括了数据采集、数据处理、可视化映射和用户感知等环节。数据可视化整体流程是包含用户操控的整体闭环。从数据空间到可视空间的映射，中间包含了数据处理的各阶段以及可视化处理中从布局到样式的选择，最终展现出可交互式数据图表。数据可视化流程实施步骤1.数据采集

数据可视化的基础是数据，数据可以通过仪器采样、调查记录等方式进行采集。数据采集又称为“数据获取”或“数据收集”2.数据处理

采集得来的原始数据一方面不可避免含有噪声和误差，另一方面数据的模式和特征往往被隐藏。因此，通过数据处理能够保证数据的完整性、有效性、准确性、一致性和可用性。

数据处理可以认为是可视化前期工作，其目的是提高数据质量。3.可视化映射

可视化映射是可视化流程的核心环节，它用于把不同数据之间的联系映射为可视化视觉通道中的不同元素，如标记的位置、大小、长度、形状、方向、色调、饱和度、亮度等。4.用户感知

用户感知从数据的可视化结果中提取有用的信息、知识和灵感。用户可以借助数据可视化结果感受数据的不同，从中提取信息、知识和灵感，并从中发现数据背后隐藏的现象和规律。2.5数据可视化设计原则与技巧数据可视化设计原则概述在现今的大数据可视化作品中，无论是风格、元素、配色、文字、交互上还是细节上，人们的可视化作品都越来越注重用户的视觉体验。数据可视化的首要任务是准确地展示和传达数据所包含的信息。在此前提下，针对特定的用户对象，设计者可以根据用户的预期和需求，提供有效辅助手段以方便用户理解数据，从而完成有效的可视化。具体包括：数据到可视化的直观映射，恰当的视图选择与交互、展示合适的信息密度、美学聚焦与平衡、可视化隐喻等。数据可视化设计原则实施1）为用户设计作品2）为作品的内容分类3）版式中的元素对齐4）视觉要素的重复/统一5）作品内容的对比/强调6）表述准确、简洁数据可视化设计技巧1）建立视觉层次，用醒目的颜色突出数据，淡化其他元素2）高亮显示重点内容3）提升不同区域的色阶跨度4）借助场景来表现数据指标5）将抽象的不易理解的数字转换为容易被人感知的图表

6)尽量让图表简洁2.6本章小结（1）人能够看见物体是因为有光进入了人眼，光是一种肉眼可以看见的电磁波，它是人认识外部世界的工具，也信息的理想载体或传播媒质。光可以在真空、空气、水等透明的介质中传播.（2）人眼类似于一个光学系统，但它不是普通意义上的光学系统，还受到神经系统的调节。

（3）色彩是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。在千变万化的色彩世界中，人们视觉感受到的色彩非常丰富.

（4）