格式塔理論在數(shù)據(jù)可視化設(shè)計中的應(yīng)用

繆冬昕 郁舒蘭

摘 要：在數(shù)據(jù)可視化的過程中，信息的傳達(dá)依賴受眾的視覺感知和認(rèn)知能力。格式塔理論是研究人們在觀察時如何理解信息的心理學(xué)理論。格式塔理論的原則可以優(yōu)化視覺圖形設(shè)計，使其更高效、美觀地傳達(dá)信息。本文以格式塔理論中的原則為指導(dǎo)，探究用戶的視覺感知和認(rèn)知規(guī)律，討論格式塔理論在數(shù)據(jù)可視化設(shè)計中的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)可視化;格式塔理論;視覺圖形

0 緒論

格式塔心理學(xué)是對視覺設(shè)計影響最大的理論之一。格式塔心理學(xué)起源于德國，后于美國發(fā)展壯大?！案袷剿痹醋缘抡Z，意為“整體，完整”，因此格式塔心理學(xué)也被稱為完形心理學(xué)。格式塔理論認(rèn)為，人們在感知事物時是將其作為整體而非個體的相加。用戶所感知的整體不僅由每一個單體元素構(gòu)成，而且與元素與元素之間的內(nèi)在特性有關(guān)，并且，用戶會趨向于對事物進(jìn)行內(nèi)容簡化、有序化、完整化感知。

數(shù)據(jù)可視化是依賴用戶視覺感知和認(rèn)知系統(tǒng)的信息傳達(dá)技術(shù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過可視化后轉(zhuǎn)變?yōu)楦子谟脩衾斫獾囊曈X符號。將格式塔理論中的原則應(yīng)用于數(shù)據(jù)可視化中，可以優(yōu)化數(shù)據(jù)的視覺編碼，使信息傳達(dá)更高效、準(zhǔn)確、美觀、簡潔。本文通過對格式塔理論中不同原則的具體分析，探討格式塔理論在數(shù)據(jù)可視化設(shè)計中的應(yīng)用方法。

1 圖形與背景

圖形與背景是兩個相輔相成的視覺元素，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖形相對突顯，背景相對后退，圖形是一張圖中的重點元素，圖形和背景的差異越大，就越能抓住用戶的注意力。因此，在同一張可視化圖表中，要盡量拉開背景與內(nèi)容的關(guān)系，否則會造成用戶視覺感知上的混亂。另外，在可視化圖表中也可以利用這一原則引導(dǎo)用戶關(guān)注關(guān)鍵數(shù)據(jù)。例如，可以選用高飽和、高亮度且具有視覺張力的色彩如紅色、黃色等來表示關(guān)鍵數(shù)據(jù)，選用低飽和、低亮度且較為冷淡的顏色如藍(lán)色、綠色等來映射其他數(shù)據(jù)，讓其他數(shù)據(jù)后退為背景，襯托關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

2 接近原則和相似原則

接近原則和相似原則主要用于對數(shù)據(jù)的分組，揭示數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間屬性上的差異。接近原則強(qiáng)調(diào)的是視覺元素空間距離上的屬性，距離較近的對象容易被劃分為一個整體。這一原則主要應(yīng)用于信息層級的管理，當(dāng)信息過多時，可以將同一主體的圖文信息之間的距離縮小，不同主題信息的間距拉大，使信息主題劃分一目了然，畫面簡潔有序。但是，使用接近原則時會受到許多限制，比如，在地理信息可視化中，視覺對象的地理位置由實際坐標(biāo)決定，不能人為地決定視覺標(biāo)記之間的距離。

相似原則是指人們根據(jù)對象視覺特征上的相似性進(jìn)行感知分組，用戶通常會根據(jù)對象在顏色、形狀、紋理上的相似性決定分組。相似原則在使用上擁有更大的自由度和可辨認(rèn)度，不受數(shù)據(jù)在空間距離屬性上的限制，是可視化設(shè)計中普遍使用的分組方法。需要注意的是，當(dāng)一組數(shù)據(jù)有多個屬性類別時，針對同一對象利用相似原則分組的標(biāo)記方法不宜過多，否則會降低相似原則的可辨認(rèn)度，造成用戶視覺上的混亂。

3 連續(xù)原則和閉合原則

用戶在感知視覺對象時，更傾向于將多個離散的、不完整的、不閉合的對象結(jié)合作為完整的整體認(rèn)知。連續(xù)原則和閉合原則就是這一理論的兩個具體方面。連續(xù)原則意為用戶會根據(jù)事物的邊界、運(yùn)動趨勢，將不連續(xù)的事物認(rèn)知為連續(xù)的整體。連續(xù)原則通?？梢娪谏Ⅻc圖中，用戶可將離散的點作為線理解，從而認(rèn)知散點圖數(shù)據(jù)的規(guī)律與趨勢。如果數(shù)據(jù)點變化趨勢復(fù)雜，則會影響用戶的判斷力，設(shè)計者可以作一條擬合數(shù)值變化趨勢的輔助線，幫助人們理解。

閉合原則指的是用戶會將不完整、不閉合的圖形根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行組合感知，找到一個近似的匹配圖形，自動填補(bǔ)空缺，并將其理解為一個整體而忽略未閉合這一特征。在可視化設(shè)計中，可以將閉合原則應(yīng)用于視覺的隱喻和象征的手法上。設(shè)計者只需要用視覺元素組成某一視覺形象的一部分，就可以向用戶傳達(dá)一個完整的視覺形象。

4 對稱原則

用戶的視覺感知和認(rèn)知系統(tǒng)更喜歡有秩序的形狀，在識別事物時也更傾向于將物體識別為對稱體。對稱的圖形的平衡性、秩序性、穩(wěn)定性可以給用戶帶來更好的視覺體驗。在可視化設(shè)計中，不用刻意使視覺對象完全對稱，只需要使其在畫面上對稱分布，就可以保證畫面整體的視覺平衡性。此外，當(dāng)視覺對象以對稱的形式出現(xiàn)時，用戶會優(yōu)先將成對的對稱圖形劃分為一組。也就是說，相較而言，對稱原則比接近原則更具有優(yōu)先性。

5 結(jié)語

格式塔理論揭示了用戶的感覺和認(rèn)知系統(tǒng)是解讀外界信息并重新編碼的過程，格式塔理論的核心思想是整體不等于部分之和，人們在認(rèn)知事物時會自動將其簡化、完整化、有序化。因此，在設(shè)計可視化的視覺效果時，設(shè)計者不能將各個視覺對象割裂開來，而要從整體的角度出發(fā)，結(jié)合用戶在視覺感知上的經(jīng)驗，讓一個畫面內(nèi)的可視化元素和諧共存。此外，在運(yùn)用格式塔理論時還要與可視化編碼的設(shè)計原則相結(jié)合，不能盲目堆砌使用，正確使用格式塔原理進(jìn)行設(shè)計，才能讓用戶更好地解讀信息，使得數(shù)據(jù)可視化更加高效、準(zhǔn)確、簡潔、美觀。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳為，沈則潛，陶煜波.數(shù)據(jù)可視化[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[2] 任新宇，關(guān)惠元.生態(tài)設(shè)計視角下的城市公共設(shè)施設(shè)計思考[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2015，31（10）：189-193.

[3] 劉瑋，吳智慧.黔東南苗族動植物刺繡紋樣的設(shè)計語義解讀[J].藝術(shù)評論，2016（11）：157-160.

[4] 王瑋，韓鵬，蘇靜.南京夫子廟景區(qū)文化創(chuàng)意產(chǎn)品現(xiàn)狀分析與研究[J].創(chuàng)意設(shè)計源，2018（01）：63-67.

[5] 趙寅.具有禪韻的老齡化家具風(fēng)格創(chuàng)新研究[J].大眾文藝，2018（09）：91-92.

[6] 范平平，林曉雯，詹涵涵，劉俊哲.以市場為導(dǎo)向手工紙質(zhì)照明產(chǎn)品設(shè)計研究[J].大眾文藝.2018（11）：82-84.

[7] 李宇可，劉遵月.高校文化宣傳載體研究——以校服設(shè)計為例[J].戲劇之家，2018（33）.

[8] 李晶，薛澄岐.基于視覺感知分層的數(shù)字界面顏色編碼研究[J].機(jī)械工程學(xué)報，2016，52（24）：201-208.

作者簡介：繆冬昕（1997—），女，江蘇南京人，南京林業(yè)大學(xué)本科生，主要從事產(chǎn)品設(shè)計方面的實踐與研究。

通訊作者：郁舒蘭（1969—），女，南京林業(yè)大學(xué)教授，主要從事產(chǎn)品與信息交互設(shè)計方面的研究。