科普類MG動畫中的數(shù)據(jù)可視化研究

摘" 要：科普領(lǐng)域越來越受到各方面廣泛關(guān)注，MG動畫憑借其生動、高效的傳播方式，對信息可視化高度拆分、融合且創(chuàng)新的視覺設(shè)計效果，在科普教育中占據(jù)重要位置。在科普類MG動畫中，數(shù)據(jù)是信息傳達中重要的組成部分。為探究如何將數(shù)字、統(tǒng)計圖表、流程展示等客觀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成生動的動態(tài)圖形形式，在對MG動畫表現(xiàn)手法、數(shù)據(jù)可視化特征、塑料污染科普知識充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合塑料污染科普類MG動畫的具體案例，從數(shù)據(jù)內(nèi)涵、數(shù)據(jù)可視化的特點以及數(shù)據(jù)可視化的設(shè)計方法三個方面入手，研究數(shù)據(jù)可視化在科普類MG動畫中的具體表現(xiàn)，總結(jié)數(shù)據(jù)動態(tài)可視化的創(chuàng)作規(guī)律。

關(guān)鍵詞：科普；MG動畫；數(shù)據(jù)可視化；環(huán)境保護；信息設(shè)計

一、科普類MG動畫

（一）定義

MG動畫（Motion Graphics），又叫做動態(tài)圖形，通常依賴于幾何形式、排版、徽標(biāo)和其他平面設(shè)計元素，插圖、抽象圖形、圖表、地圖、照片等，其選擇取決于市場、產(chǎn)品和潛在受眾?？破疹怣G動畫是指用來描繪、交流和解釋科學(xué)概念的MG動畫，通常用于傳達從人類遺傳學(xué)到音樂物理學(xué)的廣泛科學(xué)主題，娛樂式學(xué)術(shù)教學(xué)、提高認(rèn)識。動畫已被世界普遍認(rèn)為是講述故事的生動途徑，就像任何故事一樣，科學(xué)以好奇心為動力，接受信息者都急切地想要找尋答案，比如海洋有多深或者宇宙能延伸多遠(yuǎn)，科普知識與MG動畫的結(jié)合是讓讀者以有趣和平易近人的方式了解現(xiàn)代科學(xué)復(fù)雜性的寶貴方式，用虛構(gòu)的娛樂形式向非專業(yè)觀眾解釋專業(yè)概念[1]?？破疹怣G動畫不是埋在靜態(tài)和冗長的教科書、課堂筆記或演講稿的細(xì)節(jié)和術(shù)語中，而是在幾分鐘內(nèi)圖文并茂地提供了易懂、精確和引人入勝的科學(xué)觀點，可以促進科學(xué)知識長期在記憶中保留，幫助非專業(yè)性大眾人群提高科學(xué)素養(yǎng)，并幫助打破藝術(shù)和科學(xué)之間的障礙。

（二）可視化表達特點

1.形式的趣味性

科學(xué)是理性的，是對一個具體方向的深入鉆研，其內(nèi)容往往包含冗長的實驗數(shù)據(jù)和復(fù)雜的邏輯推演。而藝術(shù)是感性的，帶有自由、繽紛、趣味等特質(zhì)。冗長的講座式和說教式的科普在網(wǎng)絡(luò)化的信息時代并不受年輕化的主體人群歡迎。在高壓浮躁的現(xiàn)代生活背景下，人們更愿意接受輕體量的流媒體娛樂圖式的信息渠道，觀看能夠快速達到釋放壓力、放松精神效果的內(nèi)容。因此，為了準(zhǔn)確高效地傳遞科學(xué)知識，有必要以有趣的方式包裝科學(xué)[2]。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)可以減少人腦對枯燥的內(nèi)容和復(fù)雜的數(shù)據(jù)的解讀難度，內(nèi)容幽默、富有感染力和韻律性，使單調(diào)乏味的科普知識以生動有趣的方式呈現(xiàn)，有效減輕文本和圖表對觀者的閱讀和理解帶來的困難和抵觸心理，引起觀者的共鳴和探索心，便于觀者的閱讀和記憶。

2.信息的精簡性

在面對大量的科學(xué)內(nèi)容時，數(shù)據(jù)可視化可以簡化數(shù)據(jù)，例如大段的物理概念，其本身是十分抽象的，同時這是一個很長的閱讀過程，需要耗費信息接收者相當(dāng)大的精力與時間[3]。但通過可視化的圖形設(shè)計，觀者可以很容易地找得想要的有效知識和核心內(nèi)容。科普類MG動畫將零散的科學(xué)知識以合理多層次的形式進行分類，將晦澀的知識直觀化的視覺呈現(xiàn)，將海量的資訊裹挾在緊湊的時間單元中。因此，可視化的關(guān)鍵科普信息，不但可以極大地減少當(dāng)代習(xí)慣于流媒體短視頻的科普受眾的信息接受時間，而且能在很短的時間內(nèi)快速地吸引觀者的注意力。視覺在處理信息時，將所見的東西進行簡單的加工，以尋求其有序性和結(jié)構(gòu)特點，以便使龐大復(fù)雜的科學(xué)信息更容易辨認(rèn)和記住。因此，科普類MG動畫更需要對每一幀畫面對信息量和基本邏輯都做出最精準(zhǔn)、簡潔的取舍設(shè)計。

3.概念的直觀性

相比較于其他內(nèi)容類別的MG動畫，科普類MG動畫本身不可抗地含有許多抽象的固有概念，如科學(xué)法則、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、地圖、化學(xué)公式、流程圖、物理原理等，這些內(nèi)容很大程度上需要觀者有一定的基礎(chǔ)或者間接的學(xué)習(xí)過程，因此在大量運用符號化圖形元素的時候，要提取符合觀者認(rèn)知基礎(chǔ)的圖像結(jié)構(gòu)特點，讓需要理解的概念更加直觀地展現(xiàn)，從而降低信息接收者的認(rèn)知負(fù)荷[4]。在結(jié)構(gòu)特點的提取上，設(shè)計者需要盡量使用社會中約定俗成的易于識別指索表達含義的象征符號，比如用煙霧代表氣體污染、用貨幣符號代表金錢等，減少觀者因為個體背景和聯(lián)想領(lǐng)悟能力的差異而出現(xiàn)的對圖形含義，也就是科學(xué)概念的誤解。用可視化圖像來展示深奧的科學(xué)概念和繁雜的推演過程，比起僅用數(shù)據(jù)和圖表來展示數(shù)值讓信息接受者更有代入感，能夠直線般將抽象的信息用具體化的可讀圖式呈現(xiàn)出來，有效地增加觀者對科普內(nèi)容的理解度。

二、科普類MG動畫的數(shù)據(jù)內(nèi)涵

（一）定義

數(shù)據(jù)（Data）狹義上是指數(shù)字，廣義上是指對客觀事物進行記錄并鑒別的符號，是用于表示未經(jīng)加工的客觀事物的原始素材，如圖形符號、數(shù)字、字母或者抽象關(guān)系等。數(shù)據(jù)經(jīng)過加工后就成為了信息。在科學(xué)普及的具體語義下，數(shù)據(jù)是在現(xiàn)有社會基礎(chǔ)上，通過科學(xué)手段及物理觀察得來的事實和概念，是關(guān)于現(xiàn)實世界中的地方、事件、其他對象或形式的描述，是實際研究得出的一定意義的數(shù)字、字母、符號和模擬量等要素的通稱，它是一個極其龐大而復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)體系，可以是連續(xù)的也可以是離散的，具有豐富社會屬性和具體內(nèi)涵。社會化的科普數(shù)據(jù)往往規(guī)模宏大、富有生機，基本特點是：社會性、時代性和群眾性?？破諗?shù)據(jù)來自于科技進步和社會發(fā)展的方法論總結(jié)，而它又為科學(xué)普及不斷提供新的生長點和生命力。

（二）數(shù)據(jù)的分類

1.按性質(zhì)分類

按性質(zhì)分為：（1）定位的，如各種坐標(biāo)數(shù)據(jù)；（2）定性的，如表示事物屬性的數(shù)據(jù)（居民地、河流、道路等）；（3）定量的，反映事物數(shù)量特征的數(shù)據(jù)，如長度、面積、體積等幾何量或重量、速度等物理量；（4）定時的，反映事物時間特性的數(shù)據(jù)，如年、月、日、時、分、秒等。

2.按表現(xiàn)形式分類

按表現(xiàn)形式分為：（1）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，如各種統(tǒng)計或量測數(shù)據(jù)；（2）模擬數(shù)據(jù)，由連續(xù)函數(shù)組成，又分為圖形數(shù)據(jù)（如點、線、面）、符號數(shù)據(jù)、文字?jǐn)?shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)等。

3.按記錄方式分類

按記錄方式分為地圖、表格、影像、磁帶、紙帶。按數(shù)字化方式分為矢量數(shù)據(jù)、格網(wǎng)數(shù)據(jù)等。在地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的選擇、類型、數(shù)量、采集方法、詳細(xì)程度、可信度等，取決于系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)、功能、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理、管理與分析的要求[5]。

（三）數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系

狹義上，數(shù)據(jù)邏輯也是數(shù)理邏輯，可以通過運算行為實現(xiàn)集合之間的映射，如加、減、乘、除、平方、開方、交、并、補、差、笛卡爾積等，也可以通過判斷行為實現(xiàn)集合之間的比較，如等于、大于、小于等。廣義上，數(shù)據(jù)邏輯是在大的科學(xué)范圍下，可以是連續(xù)的值，比如聲音、圖像，稱為模擬數(shù)據(jù)；也可以是離散的，如符號、文字，稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的關(guān)系需要考慮時間、空間、社會體系、經(jīng)濟環(huán)境、人類活動等多種可變因素，通常有增減、對比、法律規(guī)則、時間軸、行為流程、擴散趨勢等難以預(yù)測的邏輯關(guān)系。

三、科普類MG動畫的數(shù)據(jù)可視化設(shè)計

（一）可視化設(shè)計流程

設(shè)計流程如圖1所示。

（二）靜態(tài)信息圖設(shè)計

1.圖形轉(zhuǎn)化

圖形并非直接元素，而是由人通過信息讀取間接轉(zhuǎn)化成的具有外部輪廓線條的相對局限的可識別形狀，即繪制的直線、圓、矩形、曲線或處理后的圖像等。科普內(nèi)容中有很多抽象的概念需要細(xì)節(jié)表現(xiàn)、環(huán)境交代、理念傳達，在轉(zhuǎn)換為動態(tài)可視化信息時，需要運用形狀變化中賦予的符號表征功能來讀取。圖形不僅是藝術(shù)設(shè)計的重要元素，而且還包含非常豐富的狀態(tài)表征與內(nèi)涵，是人在日常的信息交流中重要的審美與表意工具。圖形作為一種特別的信息表現(xiàn)工具和表達象征的符號，通常是科普MG動畫中的主體部分，根據(jù)其動態(tài)效果發(fā)展成很多種類的科普數(shù)據(jù)傳輸?shù)目赡苄?，如顏色、大小、比例、擬態(tài)行為等可被信息接受者觀察到的可控制元素。轉(zhuǎn)化后的圖形具有極強的表現(xiàn)力、生動性和協(xié)調(diào)性，能夠跨越語言和知識積累等個體障礙，進行人類社會最基本的對知識的領(lǐng)會、傳遞、交融、匯聚。圖形的含義圖解存在于人的潛意識，使轉(zhuǎn)化后的科普信息迅捷傳遞到觀者，并且感染觀者的情緒。

2.文字直譯

在數(shù)據(jù)可視化中，文字信息和相應(yīng)的可視符號也具有象征意義的作用。利用動態(tài)影像技術(shù)，一套簡單的文字或數(shù)字，就能將數(shù)據(jù)信息的核心部分，直接地傳達給觀者，提升關(guān)注度。同時，運用情緒、語言、標(biāo)點等的巧妙結(jié)合，也能夠生成有趣和生動的數(shù)據(jù)顯示方案。MG動畫通過運用少量的文字和色彩豐富的圖形，使其表現(xiàn)形式更加豐富，既具有敘事和豐富圖像的功能，又具有直觀的形象性?？破疹怣G動畫中的文字不能太多，必須精選、準(zhǔn)確而簡潔，主要是強調(diào)客觀重點，更多的信息則依靠動態(tài)圖形去表達，少量的文字出現(xiàn)更能增強觀眾的注意力和記憶點。動態(tài)的文字在畫面上的移動和變換，具有一定的引導(dǎo)作用，可以使觀眾有針對性地注意到畫面的中心，使畫面的層次更加清晰。這種設(shè)計不但可以極大地減少文本的單調(diào)乏味，還可以增加文本的表現(xiàn)力，為讀者帶來更深刻的視覺體驗[5]。所以，在科普類MG動畫中，文本內(nèi)容的設(shè)計是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

3.圖表提取

在處理數(shù)據(jù)信息時，經(jīng)常會遇到信息量過大的情況，這種時候，需要使用圖表對海量數(shù)據(jù)進行對比分析、歸納提取。通常使用的平面圖表，例如餅狀圖、折線圖、條形圖等，在處理大量復(fù)雜的資料時，具有極大的優(yōu)越性。當(dāng)單純的數(shù)據(jù)被整理并匯總后，要傳遞出諸如“依賴程度超越界限”“用戶數(shù)量迅速增加”此類的信息時，單純依靠觀者接受文字、復(fù)雜數(shù)值實例等圖式加工元素進行內(nèi)容傳遞，前者太過單一，難以提供真實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；后者的內(nèi)容過于復(fù)雜，讓觀者難以從中提煉出更多的有用信息，傳播效率因此降低。根據(jù)所反映的數(shù)據(jù)的性質(zhì)和它們所表達的含義的差異，提取邏輯條理清晰的二維圖表來呈現(xiàn)科普內(nèi)容，不但能顯示出具體的數(shù)據(jù)，增強信息傳遞的可信度和權(quán)威性，而且還能有效地解決數(shù)據(jù)信息過于零散、數(shù)量龐大的問題，反映科普知識不同角度的信息并重新有機組合，減小觀者對科學(xué)知識的信息接受難度，從文字資料的堆積中解脫出來，實現(xiàn)信息的高效整合與傳遞。

（三）動態(tài)表達方式

1.主體物串聯(lián)

科普類MG動畫講述的是社會的普遍現(xiàn)象或客觀世界存在的科學(xué)真理，通常沒有固定的主角形象。為了整個動畫的動態(tài)演繹效果更加流暢，科普類MG動畫往往會存在一定主體物或者線索意象。如短片Micro-plastics Explained（如圖2）中的塑料微粒便是一個主體物的存在，在黑白為基調(diào)的畫面中使用彩色的碎屑表示，在人類生活場景和自然環(huán)境之間、人類與動物之間進行串聯(lián)，也充當(dāng)了圖表展示的背景圖形；既讓觀者自然地跟隨視覺鮮明的彩色碎屑找到描述過程的重點，也展現(xiàn)了塑料微粒的無處不在，給觀者以警醒。像短片Life of a Plastic Bottle（如圖3）則是以一個塑料瓶為主體物，通過宏微觀視角的切換，大到海洋產(chǎn)業(yè)小到細(xì)菌活動，跟隨塑料瓶在時間和空間上的變化，展示塑料的污染性和循環(huán)回收過程。

2.虛實轉(zhuǎn)化

科普類MG動畫里的元素有時可以從說明性表意符號轉(zhuǎn)化成敘事性實意物體。如短片The Story of Plastic（如圖4）中，畫面首先展示的是關(guān)于“能量與交通用途的化石燃料消耗變化”的折線圖表，折線的箭頭處于隨橫軸前進的運動狀態(tài)。鏡頭推進到箭頭位置，出現(xiàn)了人物形象，折線圖表中的前進箭頭此時變成了具備物理屬性可以承載人物重量的實物。黑色的箭頭正在呈下降趨勢，人物展現(xiàn)出驚恐的神態(tài)和抱頭的肢體動作表示一籌莫展，隨著人物跳到另一根橙色的上升趨勢的箭頭上，他的表情變得愉悅，黑色的箭頭也從鏡頭中消失。鏡頭拉遠(yuǎn)，人物形象消失，出現(xiàn)一個多人開會的場景。此時并沒有回到一開始黑色的化石燃料折線圖表畫面，而是變成了橙色的塑料折線圖表，并將折線圖表的關(guān)系進一步轉(zhuǎn)化，從一開始畫面中唯一存在的虛擬的數(shù)據(jù)圖像符號，轉(zhuǎn)變成場景中的畫中畫，成為架在畫板上的一頁紙，場景中人物將紙張撕掉的現(xiàn)實行為動作也替代了通過圖表抽象變形過渡動作才能實現(xiàn)的數(shù)據(jù)切換，這一撕紙的動作也更加生動地體現(xiàn)出開發(fā)商為了一己私利，輕易地將化石燃料轉(zhuǎn)換為利潤更大污染更嚴(yán)重的塑料能源。另一個片段是工廠加工的流程圖上展現(xiàn)了每個過程所導(dǎo)致的污染場景，緊接著這些污染場景都從虛擬的畫面轉(zhuǎn)化成帶有真實邊框的實體畫布，砸在開發(fā)商身上，傳達出“開發(fā)商最終要為生產(chǎn)行為的塑料污染后果買單”的理念，更加生動形象，避免了科普類內(nèi)容的平鋪直敘。

3.運動路徑的敘事

MG動畫有客觀的播放時間線，無法像靜態(tài)信息可視化圖片一樣，讓觀者全然自主地尋找圖表或者地圖的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，比如增長的方向、變化時間點、周期性、單位數(shù)量等，因此需要用到運動路徑來輔助敘事，讓觀者在短短幾秒內(nèi)配合文案了解可視化數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。如短片A Brief History of Plastic（如圖5）中，使用虛線的動態(tài)增長路徑表現(xiàn)地圖中工廠向自然的尋找方向；短片Plastic Pollution- How Humans are Turning the World into Plastic（如圖6）中的統(tǒng)計圖表，通過改變運動路徑的增長速度，直觀地表現(xiàn)出塑料生產(chǎn)的增速逐年遞增。動態(tài)效果為可視化信息增添了動感和韻律，也讓原本錯綜復(fù)雜的信息層次更加清晰，加強了觀者的視覺和心理刺激，具有引導(dǎo)和調(diào)度的作用。

4.敘事型隱喻

科學(xué)知識是數(shù)據(jù)化、概念化、抽象化的。MG動畫不僅可以在視覺上圖形化抽象的數(shù)據(jù)，用容易理解的符號還原應(yīng)用場景，讓觀者能根據(jù)自己的已有知識積累迅速接受信息。它還可以用故事性敘事的手法對抽象的概念進行闡釋，使用隱喻的手法，在常見的生活場景的暗示之下借助心理、語言和文化等行為感知、體驗、想象、理解與科學(xué)概念相似的邏輯結(jié)構(gòu)。在短片The Story of Plastic（如圖7）中，設(shè)計者在解釋“從源頭治理塑料污染”這一概念時，使用了生活中的浴缸放水的場景，將數(shù)量龐大不可具體統(tǒng)計的塑料垃圾污染比作浴缸里不斷冒出的水，把數(shù)量縮小到可以讓觀者感知的范圍內(nèi)，將人類對塑料垃圾的捕撈比作茶匙舀水，“茶匙”的大小是生活中的常識，觀者可以瞬間體會到捕撈行為與舀水行為等同的徒勞感。跟隨畫面故事的進展，在觀者的情緒體驗里，關(guān)掉水龍頭成為順理成章的事情，關(guān)掉塑料制造機也是如此，設(shè)計者想要論證的“從源頭治理塑料污染”這一觀點也變得合理化。用知識解釋知識不容易和受眾產(chǎn)生共鳴，也不符合科普MG動畫的自身定位，而場景代入——將知識作為本體、生活實踐作為喻體，更能讓受眾找到知識跟自身經(jīng)歷相關(guān)聯(lián)的點，在迅速理解概念的同時加深對此項知識的記憶。

四、結(jié)語

隨著人民物質(zhì)生活水平的提高，人民群眾的審美需求也越來越高。MG動畫在內(nèi)容、形式等方面的同質(zhì)化、模式化，也是造成了大眾審美疲勞的主要原因[6]。在科普教育領(lǐng)域，MG動畫在信息可視化的內(nèi)容與表達上越來越多元化，作為一個多學(xué)科領(lǐng)域交叉的產(chǎn)物，應(yīng)該以全新的角度、包容的態(tài)度，抓住自身承載信息量大、節(jié)奏快、體量小等特性，發(fā)揮優(yōu)勢，更清晰、準(zhǔn)確、高效地傳達科學(xué)知識。在信息瞬息萬變的新媒體時代，將龐雜的信息進行提煉、整理與再設(shè)計，最終呈現(xiàn)出生動有趣、邏輯清晰、精準(zhǔn)簡潔、引人入勝的科普類MG動畫作品，進而提高大眾的科學(xué)審美素養(yǎng)。

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作者簡介：

郝好，北京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院動畫與交互專業(yè)碩士研究生。研究方向：數(shù)字交互設(shè)計。

蔡東娜，博士，北京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院副教授。研究方向：動畫、數(shù)字媒體藝術(shù)。