信息可視化設(shè)計中的美學(xué)、認(rèn)知與情感

魏婧婧 （湖北工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院 430000）

一、信息可視化設(shè)計發(fā)展概況

自十八世紀(jì)后期數(shù)據(jù)圖形學(xué)誕生以來，抽象信息的視覺表達(dá)手段一直被人們用來揭示數(shù)據(jù)及其他隱匿模式的奧秘。信息可視化的英文術(shù)語“information visualization”是由斯圖爾特?卡德（Stuart K.Card）1、約克?麥金利（Jock D.Mackinlay）2和喬治?羅伯遜（George G.Robertson）3于1989年創(chuàng)造出來。二十世紀(jì)90年代期間新近問世的圖形化界面，使人們能直接與可視化的信息進(jìn)行交互，造就和帶動了十多年來的信息可視化研究。

在信息圖形領(lǐng)域，十八世紀(jì)末期威廉?普萊費爾是最早采用線和面之類的抽象視覺資源來可視化地表達(dá)數(shù)據(jù)的人之一。1967年，雅克?貝爾坦率先發(fā)表了圖形學(xué)理論，確定了構(gòu)成圖形的基本要素，并且描述了一種關(guān)于圖形設(shè)計的框架。1983年，愛德華?塔夫特發(fā)表了關(guān)于數(shù)據(jù)圖形學(xué)的理論，強(qiáng)調(diào)有用信息密度的最大化問題。后來，貝爾坦和塔夫特的理論聞名遐邇并富于影響力，使信息可視化發(fā)展成為了一門學(xué)科。

在統(tǒng)計學(xué)領(lǐng)域，1977年美國著名統(tǒng)計學(xué)家約翰?圖基發(fā)起了一項影響整個數(shù)據(jù)圖形學(xué)領(lǐng)域的運動，從統(tǒng)計學(xué)上利用圖片來迅速實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)的深入洞察。威廉?克利夫蘭在其1988的著作《Dynamic Graphics for Statistics》（意為“統(tǒng)計學(xué)動態(tài)制圖法”）中詳細(xì)闡述了這方面新的數(shù)據(jù)可視化手段。在科學(xué)可視化領(lǐng)域，1986年美國國家科學(xué)基金會基于布魯斯?麥考梅克的工作成果，發(fā)起了一項具有重要意義的首倡計劃。1990年舉辦了首屆IEEE可視化大會，初次組建起了一個由地球資源科學(xué)家、物理學(xué)家以及超級計算方面的計算機(jī)科學(xué)家組成的學(xué)術(shù)群體。在人工智能領(lǐng)域，約克?麥金利的學(xué)位論文對數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)形式的自動化設(shè)計發(fā)揮了促進(jìn)作用。在用戶界面領(lǐng)域，2003年本?什內(nèi)德曼提到了圖形學(xué)、視覺設(shè)計、計算機(jī)科學(xué)以及人機(jī)交互，以及新近出現(xiàn)的心理學(xué)和商業(yè)方法。

九十年代以來，將認(rèn)知心理學(xué)應(yīng)用于設(shè)計領(lǐng)域的研究逐漸增多。九十年代初，信息設(shè)計先驅(qū)、耶魯大學(xué)教授愛德華?塔夫特（Edward Tufte）提出以認(rèn)知心理學(xué)原理為依據(jù)制定數(shù)據(jù)可視化的法則；美國認(rèn)知心理學(xué)家唐納德?諾曼（Donald Arthur Norman，1935年）認(rèn)為：設(shè)計一個有效的界面，必須始于分析一個人想要做什么，而不是顯示一種觀念，強(qiáng)調(diào)以使用者為中心的設(shè)計哲學(xué)，希望設(shè)計師在注重設(shè)計美感的同時，不要忽略安全好用永遠(yuǎn)是競爭的關(guān)鍵；克利夫蘭州立大學(xué)副教授簡?維索基?歐格雷迪（O＇Grady.J.V.）引用認(rèn)知心理學(xué)原理分析人類的認(rèn)知、記憶、識別、搜索過程，探索在信息大爆炸時代提高信息傳輸清晰度、易讀性、有效性的方法；美國GUI設(shè)計先驅(qū)Jeff將設(shè)計準(zhǔn)則與認(rèn)知科學(xué)高度統(tǒng)一，提出：設(shè)計應(yīng)專注于用戶和他們的任務(wù)，而不是技術(shù)；同濟(jì)大學(xué)范圣璽教授，多年從事認(rèn)知心理學(xué)在設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用研究，探討關(guān)于人性化產(chǎn)品設(shè)計、操作性與人類的輸出系統(tǒng)、認(rèn)知性與人類的輸入系統(tǒng)、感性與人類的內(nèi)心世界、設(shè)計與行為等多方面問題。

二、信息可視化設(shè)計中的美學(xué)

美學(xué)原理是一切依靠視覺進(jìn)行信息傳達(dá)的設(shè)計門類不可忽視的重要準(zhǔn)則。設(shè)計結(jié)果最終以視覺形態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn)，客戶對設(shè)計產(chǎn)品的最初感知也來源于視覺呈現(xiàn)。視覺呈現(xiàn)的差異可能會決定客戶是否對這款產(chǎn)品有深刻、積極的印象，以及是否選擇或繼續(xù)使用這款產(chǎn)品。對美學(xué)基本原理的把握可以幫助設(shè)計師更好的處理視覺元素，避免基本的視覺錯誤。

1.結(jié)構(gòu)

用網(wǎng)格組織內(nèi)容、劃分層次，是設(shè)計中的重點。當(dāng)設(shè)計信息量龐大、需要反復(fù)修改、截稿緊迫時，網(wǎng)格系統(tǒng)就顯示出它的優(yōu)越性。它可以幫助設(shè)計師大批量、快速的處理信息，使所有信息保持層次清晰、有條理，這種系統(tǒng)性所帶來的信息層級的一致性對設(shè)計的功能極其重要。在網(wǎng)格系統(tǒng)中，隱藏的對齊和間距能引領(lǐng)讀者視線，將信息集連接。合理的信息群組讓讀者相信這些放置于同一區(qū)域的信息是相關(guān)的，設(shè)計師可利用這一原理，將相關(guān)信息并置在一起以加強(qiáng)信息聯(lián)系，或?qū)⒉幌嚓P(guān)的信息位置分開以避免信息誤讀。在網(wǎng)格的規(guī)范化下，讀者對信息的呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)有清晰的把握，信息接收速度就會更快。

2.易讀性

對比與設(shè)計的關(guān)系如同鹽與烹飪，沒有對比的設(shè)計淡而無味，太多對比的設(shè)計苦澀難咽。對比極大的影響了設(shè)計作品的易讀性。4其中色彩、形狀、位置對比是較為常用的方法。通過色調(diào)、明暗度、飽和度的變化，通過形狀、大小的變化，通過方向、位置的變化，都可以改變信息要素的視覺對比度。比如，研究認(rèn)為文字和背景間的對比度達(dá)到70%最為清晰; 淺色背景上的深色文字更清晰易讀。設(shè)計師可以通過將設(shè)計文件臨時調(diào)整為黑白模式，來檢查作品的對比度。同時，對比度應(yīng)該恰到好處，而不是干擾閱讀。

三、信息可視化設(shè)計中的認(rèn)知原則

認(rèn)知心理學(xué)的基本原理是信息可視化設(shè)計的邏輯框架，是滿足功能性需求的基本原則。這部分主要用認(rèn)知的訊息處理模式——信息加工的觀點研究人類接受、貯存和運用信息的過程，了解信息傳達(dá)如何開始、通過怎樣的途徑傳輸、如何對傳達(dá)對象發(fā)生作用、以何種形式完成傳達(dá)過程、媒介的改變對傳輸過程產(chǎn)生的影響等，從而更好的滿足信息可視化設(shè)計的功能性需求。信息設(shè)計師需要了解信息接收者如何接收、分析、理解信息，對認(rèn)知科學(xué)的初步了解，會讓設(shè)計師與單從美學(xué)角度考慮做出截然不同的決定。

1.信息的感知和識別

對信息感知和識別的能力讓我們能充分理解外界的刺激，從認(rèn)知角度研究該能力的決定因素，可以幫助信息設(shè)計師更好的傳遞信息。格式塔心理學(xué)，又叫完形感官法則（The Gestalt Principles of Perception），認(rèn)為人類常將感知的對象作為整體集合而非單個構(gòu)成來理解。主要包含：接近法則（The Principle of Proximity），在空間或時間上彼此臨近的物體會被視做一個整體；相似法則（The Principle of Similarity），在形狀、大小、 顏色、肌理、運動方向上具有相似性的物體，會被從認(rèn)知角度組合在一起；閉合法則（The Principle of Closure），大腦會將帶有視覺暗示的物體靠攏、合并、重構(gòu)；主體——背景法則（The Principle of Pragnanz），占顯性位置的物體會被感知為主體，占隱性位置的物體會被看作背景，較小物體在較大視野中通常被理解為主體。 這一理論在學(xué)界有所爭議，可選擇性的應(yīng)用于信息可視化設(shè)計過程中，幫助設(shè)計師更合理的安排視覺元素之間的關(guān)系。

2.信息的組織與呈現(xiàn)

圖表是信息設(shè)計師常用的工具之一，它可以把數(shù)據(jù)清晰有條理的呈現(xiàn)。美國印第安那州普度大學(xué)統(tǒng)計學(xué)、計算機(jī)科學(xué)教授克里夫蘭（Willian S.Cleveland）認(rèn)為用戶閱讀圖表時會經(jīng)歷兩種不同的心理階段：圖形知覺（Pattern Perception）階段，讀者通過圖表可獲得大體陳述的整體趨勢，清楚的理解某一趨勢和動向，得到圖表內(nèi)容的即時概覽；表格查找（Table Lookup）階段，讀者可對單一主體做出判斷，并通過具體細(xì)節(jié)發(fā)現(xiàn)個體及其它信息之間的關(guān)系。功能良好的圖表可實現(xiàn)兩個目的：更快速的整體判斷；詳盡、清晰、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)查找。不準(zhǔn)確的信息設(shè)計會導(dǎo)致事實和概念的曲解，良好的信息呈現(xiàn)可以提升閱讀體驗。

四、信息可視化設(shè)計中的情感

情感表達(dá)是信息可視化設(shè)計的高層次要求，包涵了設(shè)計師的創(chuàng)作熱情。這部分通過對用戶內(nèi)心中產(chǎn)生的更深度的情感、意識、個人經(jīng)歷、文化、環(huán)境等交織在一起造成的影響的控制，使信息的視覺呈現(xiàn)不再枯燥乏味，更自然的啟發(fā)人們接受信息，而不是說服或強(qiáng)加于人。

1.情感的價值

情感，包含情緒（情緒是情感有意識的體現(xiàn)，通常具有特定的原因和對象），可以幫助我們快速辨別周圍環(huán)境中的好與壞、利與弊、安全與危險，引導(dǎo)我們趨利避害，為我們的決策提供重要幫助，同時改變我們的思考方式，指引我們做出恰當(dāng)?shù)难哉勁e止。我們所做的每一件事都受情感影響，盡管在很多情況下是潛意識的。情感系統(tǒng)控制著身體的肌肉，通過化學(xué)的神經(jīng)傳遞元改變大腦的反應(yīng)。肌肉反應(yīng)讓我們能做好準(zhǔn)備隨時應(yīng)對，并通過我們的肢體語言和面部表情向他人傳遞出情緒的信號，以便于溝通。心理學(xué)家艾麗絲?伊森（Alice Isen）認(rèn)為：正面情感有助于對抗壓力、激發(fā)好奇心、拓展思維、啟發(fā)創(chuàng)造力、保持求知欲、使大腦處于開放和高效的學(xué)習(xí)狀態(tài)。認(rèn)知心理學(xué)家唐納德?A?諾曼認(rèn)為：當(dāng)人們處于負(fù)面情緒影響之下，感到緊張、悲觀、焦慮時，思路會變得狹窄，過分關(guān)注和問題直接相關(guān)的部分，直至找到解決方案。

2.美學(xué)與情感

美的東西使人感到愉悅，審美改變其情感狀態(tài)。如前所述，正面情感有助于對抗壓力、激發(fā)好奇心、拓展思維、啟發(fā)創(chuàng)造力、保持求知欲、使大腦處于開放和高效的學(xué)習(xí)狀態(tài)。于是，美改變了認(rèn)知系統(tǒng)的工作模式，改變?nèi)四X解決問題的方式，最終影響了人們的行為。

以日本跨領(lǐng)域“超級技術(shù)專家” 藝術(shù)團(tuán)隊teamlab為例，他們創(chuàng)作于2015年的互動聲光裝置作品《Crystal Universe》（水晶宇宙），采用“交互4D影像技術(shù)”，使觀者可對178200盞LED燈施加影響，體驗宇宙的存在和對人類的回應(yīng)，引發(fā)人們重新定位、審視自身作，以及為浩瀚宇宙中的微小的分子如何與之共生。搭配療愈系統(tǒng)的音樂，增強(qiáng)作品冥想性，使焦灼的心靈得到慰藉，享受好似回到母體般的寧靜與安詳。通過探索身處信息時代的人類行為和對當(dāng)下人類情感進(jìn)行體察，對新型社會的發(fā)展演變提出創(chuàng)新的模式與思考。

3.認(rèn)知與情感

人類自身的官能演化歷經(jīng)了數(shù)百萬年，感知系統(tǒng)、運動系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)化得很好，能使我們在地球上持續(xù)生存。人類所做的任何事情都包含認(rèn)知與情感的成分。情感系統(tǒng)和認(rèn)知系統(tǒng)都是信息處理系統(tǒng)，但功能各異：認(rèn)知負(fù)責(zé)詮釋、判斷、理解這個世界，增進(jìn)智識；情感是認(rèn)知不可分割的必要組成部分，認(rèn)知賦予事物以意義，而情感則賦予其以價值。二者相互影響：認(rèn)知可以驅(qū)動情感，情感也可以影響認(rèn)知。它們相互作用，互為補充，協(xié)同工作。

因為信息接收能力與情緒狀態(tài)相關(guān)，困惑和挫折會導(dǎo)致信息接收能力下降。對用戶能力、所選工具、技術(shù)熟悉度的預(yù)見，與恰到好處的美學(xué)有機(jī)結(jié)合，有助于信息更好的傳達(dá)。就信息設(shè)計而言， 共同點使確定感增強(qiáng)，不同點使確定感減弱。因此循序漸進(jìn)的發(fā)展變化往往比革命性、戲劇性的變化更有利，漸進(jìn)式的變化由于依然讓人感到熟悉，所以更易于接受。用熟悉的方式介紹新概念，當(dāng)新的內(nèi)容與大家所喜歡的或已體驗過的內(nèi)容相結(jié)合的時候，它才有可能被用戶所關(guān)注。

五、結(jié)論

在美學(xué)角度，通過對結(jié)構(gòu)和易讀性的研究，在布局、色彩、對比等方面為設(shè)計師一直以來關(guān)注的視覺美學(xué)增加新的價值；在認(rèn)知心理學(xué)角度，過認(rèn)知的訊息處理模式，了解信息傳達(dá)如何開始、通過怎樣的傳輸途徑、如何對傳達(dá)對象發(fā)生作用、以何種形式完成傳達(dá)過程、媒介的改變對傳輸過程產(chǎn)生的影響等，從而更好的滿足信息可視化設(shè)計的功能性需求；在情感角度，通過對用戶心中更深度的情感、意識、個人經(jīng)歷、文化、環(huán)境等的影響的控制，使信息的視覺呈現(xiàn)不再枯燥乏味，更自然的啟發(fā)人們接受信息。信息可視化設(shè)計不能只從美觀角度進(jìn)行設(shè)計，需要秉承用戶友好的設(shè)計理念，在滿足美學(xué)基礎(chǔ)上，通過對用戶認(rèn)知、識別、記憶、索搜行為的把握進(jìn)行設(shè)計，保證用戶功能需求、提高效率、易用、保證安全。當(dāng)下的媒體更新速度大大區(qū)別于傳統(tǒng)時代，隨著平板電腦、智能手機(jī)、車載系統(tǒng)等信息媒介的發(fā)展，對信息可視化設(shè)計從美學(xué)到認(rèn)知與情感的研究可為信息呈現(xiàn)提供新的解決方案。

注釋：

1.歐柏林學(xué)院文學(xué)學(xué)士，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)心理學(xué)博士，斯坦福大學(xué)教授，PARC施樂帕羅奧多研究中心用戶界面研究組區(qū)域經(jīng)理，出版有三本書、七十多篇論文、22項專利。

2.加州大學(xué)伯克利分校數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)學(xué)士，斯坦福大學(xué)計算機(jī)科學(xué)博士，1986加入施樂帕羅奧多研究中心，在那里與用戶界面研究組開發(fā)了計算機(jī)圖形學(xué)的許多新應(yīng)用，創(chuàng)造了信息可視化。

3.卡內(nèi)基梅隆大學(xué)教員，施樂帕羅奧多研究中心首席科學(xué)家，1996以來任微軟可視化和交互組首席研究員。

4.《信息設(shè)計》（《The Information Design Handbook》），【美】簡?維索基?歐格雷迪（O＇Grady.J.V.），鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)、譯林出版社，2009年12月第1版，P116；

參考文獻(xiàn)：

[1][美]簡?維索基?歐格雷迪（O＇Grady.J.V.）.《信息設(shè)計》（《The Information Design Handbook》）.鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)、譯林出版社，2009年12月第1版.

[2][美]唐納德?A?諾曼（Donald Arthur Norman）.《設(shè)計心理學(xué)》（《The Design of Everyday Things》）.中信出版社，2010年3月第1版.

[3][美]唐納德?A?諾曼（Donald Arthur Norman）.《設(shè)計心理學(xué)3——情感設(shè)計》（《Emotional Design》）.中信出版社，2012年6月第1版.

[4][美]龍尼?利普頓.《信息設(shè)計實用指南》.上海人民美術(shù)出版社，2008年1月.

[5]《大容量信息整合設(shè)計》，拉克什米?巴斯卡蘭 （Lakshmi Bhaskaran），上海人民美術(shù)出版社，2006.

[6][美]羅伯特?L.索爾所 、 M.金伯利 ?麥克林、 奧托?H.麥克林.《認(rèn)知心理學(xué)》.上海世紀(jì)出版社股份有限公司，2008年7月第1版.

[7][美]Jeff Jhonson.《認(rèn)知與設(shè)計》（《Designing with the Mind in Mind》）.人民郵電出版社，2011年9月第1版.