这是我参与「第四届青训营 」笔记创作活动的第15天。
第二十节课「大数据可视化理论与案例分析」的内容主要包含 4 个方面：定义、原理、案例、学习。这篇文章主要介绍可视化设计、交互和动画。
可视化设计
认知（Cognition）与知觉（Perception）
关于知觉感知的研究总结，我们可以抽象人们识别可视化的三个步骤：
- Perception of raw visual signals,e.g. color, shape, etc. 原始信号感知
- Pattern recognition 模式识别
- Reasoning and Analysis 推理分析
可视化设计的目标就是要在以上三个步骤中，缩短人类的认知过程，达到准确高效的传递信息的目的。
- 编码：合理准确的可视化编码，可以提高人们在感知过程中各个步骤的速度和准确性。
- 格式塔理论（Gestalt Laws）：较为系统的对人类如何发现图形元素之间的相关性进行了全面总结，被广泛的应用在了视觉设计当中，利用格式塔理论进行设计将有助于用户快速识别图形符号所构成的“群组模式”。
- 节省墨水：为了减少冗余可视化元素对读者的影响，在设计过程中，要尽量让每一个符号都有数据意义。
- 准确度：很多可视化设计会出现扭曲数据的情况，我们需要对夸张程度（或者准确程度）进行度量。
可视化编码
我们基于数据集类型来选取合适的可视化形式，接下来需要根据具体的数据条目（Item）的特性来确定合适的图元（Mark），最后根据性（Atrribute）来配置合适的视觉通道，对图元进行修饰。
Mark
根据数据条目的不同，将Mark分为两个类别：
Items / Nodes：points, lines, areas
Links：connection, containment
通道（Channels）
选取了 Mark 之后，需要进一步描述 Mark 的具体视觉特性，这些特性称之为视觉通道（Visual Channels）
视觉通道有很多，下图以6种通道和3种Mark相组合，可以很直观的体会二者之间的关系。
编码（Encode）
从数据到视觉通道的转换过程，被称之为视觉编码（Visual Encoding)。不同的数据属性需要用不同的通道来进行编码才能达到更好的效果。
编码有效性（Effectiveness）
由于人类感知系统的特点，在不同场景下需要设计不同的编码策略，来提升感知速度和准确性。
格式塔理论
格式塔针对人类对特定视觉模式的识别给了很好的分类，该理论同样适用于数据可视化设计。
- 邻近原则（proximity）：空间中距离相近的元素有被看作一体的趋势。人们会很自然的根据距离来对视觉对象进行分组。
- 相似原则（similarity）：刺激物的形状、大小、颜色、强度等物理属性方面比较相似时，这些刺激物就容易被组织起来而构成一个整体。
- 连通性原则（element connectedness）：如果一些元素与其他元素相连时，我们认为这些元素是统一体。
- 连续性原则（good continuation）：如果一个图形的某些部分可以被看作是连接在一起的，那么这些部分就相对容易被我们视为一个整体。
- 封闭的原则（closure）：有些图形是一个没有闭合的残缺的图形，但主体有一种使其闭合的倾向。
- 共同命运原则（common fate）：如果一个对象中的一部分都向共同的方向去运动，那这些共同移动的部分就易被感知为一个整体。
交互（Interaction）
静态的数据展示并不能满足用户需求，很多时候我们需要提供交互形式，使得用户可以对数据进行多维度的探索。
《Visualization Analysis & Design》一书对交互进行了分类，分为以下9种
- Change 改变
- Juxtapose 并列
- Filter 过滤
- Select 选择
- Partition 拆分
- Aggregate 聚合
- Navigate 导航
- Superimpose 叠加
- Embed 镶嵌
动画（Animation）
动画在可视化作品中的作用受到的关注越来越多，目前人们比较关注的作用有如下几个方面：
- 体现数据变化过程
- 引导观众的注意力
- 增强美观度
图元动画
- 图元进场：缩放、渐变、生长、飞入……
- 图元退场：渐变、模糊……
- 图元更新：缩放、变形、融合/拆分、颜色、位移、旋转、文本更新、数字更新……
全局动画
- 遮罩、镜头变换、鱼眼变形、缩放、展开、闪烁、渐变、粒子、波纹、流光、路径
个人总结
了解了数据可视化的可视化设计（包括认知与知觉、可视化编码、格式塔理论）、交互和动画。
