Visuelle Kodierung und Wahrnehmung

Visuelle Kodierung ist die Abbildung von Daten auf visuelle Eigenschaften wie Position, Länge, Farbe und Form, und ihre Wirksamkeit wird davon bestimmt, wie das menschliche visuelle System diese Eigenschaften wahrnimmt.

Definition

Visuelle Kodierung ist die Zuweisung von Datenvariablen zu visuellen Kanälen grafischer Zeichen, wie z. B. der Position, Länge, Fläche, Farbe oder Form von Punkten, Linien und Regionen; die Wahrnehmungsforschung ermittelt, welche Kanäle welche Arten von Daten am genauesten übermitteln.

Scope

Dieses Thema behandelt, wie Datenattribute als visuelle Zeichen und Kanäle kodiert werden und warum einige Kodierungen genauer gelesen werden als andere. Es umfasst Ranglisten der Kanaleffektivität, Prinzipien der präattentiven Verarbeitung und des Farbgebrauchs sowie die perzeptive Grundlage für die Wahl von Kodierungen. Es behandelt nicht die Interaktionstechniken, die statischen Kodierungen überlagert sind und separat behandelt werden, noch die höherstufigen analytischen Arbeitsabläufe der visuellen Analyse.

Core questions

• Welche visuellen Kanäle werden für quantitative Daten am genauesten gelesen?
• Wie ermöglicht die präattentive Verarbeitung, dass einige Merkmale sofort hervorstechen?
• Wie sollte Farbe zur Kodierung kategorialer und geordneter Daten verwendet werden?
• Wie können Kodierungsentscheidungen bewertet und sogar automatisiert werden?

Key concepts

• Zeichen und Kanäle (marks and channels)
• Positions-, Längen-, Flächen-, Farbkodierungen
• Rangfolge der grafischen Wahrnehmung
• präattentive Verarbeitung
• Farbskalen (kategorial, sequenziell, divergierend)
• Ausdruckskraft und Effektivität (expressiveness and effectiveness)
• Gestalt-Gruppierung
• perzeptive Genauigkeit

Key theories

Ranglisten der grafischen Wahrnehmung

Cleveland und McGill ordneten elementare Wahrnehmungsaufgaben experimentell nach Genauigkeit und fanden, dass die Position entlang einer gemeinsamen Skala am genauesten war und Fläche, Farbe und Winkel weniger genau, was eine empirische Grundlage für die Wahl von Kodierungen lieferte.

Ausdruckskraft und Effektivität von Kanälen

Mackinlay formalisierte Ausdruckskraft, die alle und nur die Fakten in den Daten kodiert, und Effektivität, die Kanäle verwendet, die Menschen gut lesen können. Diese Prinzipien wurden später im Marks-and-Channels-Framework organisiert, um Datentypen geeigneten Kodierungen zuzuordnen.

Wahrnehmung für das Design

Das Visualisierungsdesign basiert auf den Mechanismen des menschlichen Sehens, einschließlich präattentiver Merkmale, Farbwahrnehmung und den Grenzen des Arbeitsgedächtnisses, die bestimmen, was schnell gesehen werden kann und was Verwirrung stiftet.

Clinical relevance

Die Wahl perzeptiv effektiver Kodierungen macht Diagramme und Dashboards schneller und genauer lesbar und verringert die Wahrscheinlichkeit, dass sie in die Irre führen; dies ist überall dort wichtig, wo Daten Entscheidungen beeinflussen, einschließlich wissenschaftlicher Berichterstattung, Geschäftsanalysen und öffentlicher Kommunikation von Statistiken.

History

Die Experimente von Cleveland und McGill aus dem Jahr 1984 stellten die grafische Wahrnehmung auf eine empirische Grundlage. Mackinlays Arbeit von 1986 formalisierte Ausdruckskraft (expressiveness) und Effektivität (effectiveness) und automatisierte das Präsentationsdesign. Spätere Texte, insbesondere von Ware und Munzner, synthetisierten die Wahrnehmungswissenschaft zu Designrichtlinien, die modernen Visualisierungswerkzeugen zugrunde liegen.

Key figures

• William S. Cleveland
• Robert McGill
• Jock D. Mackinlay
• Colin Ware

Seminal works

• cleveland1984
• mackinlay1986
• ware2020

Frequently asked questions

Warum ist die Position eine bessere Kodierung für Mengen als die Farbe?

Experimente zur grafischen Wahrnehmung zeigen, dass Menschen die Position entlang einer gemeinsamen Skala sehr genau beurteilen, während sie Farbwerte und Flächen viel weniger präzise schätzen. Daher übertreffen positionsbasierte Kodierungen wie Balkenlänge oder Punktposition bei der Darstellung exakter Mengen in der Regel farbbasierte Kodierungen.

Was ist präattentive Verarbeitung in der Visualisierung?

Präattentive Verarbeitung ist die Fähigkeit des visuellen Systems, bestimmte Merkmale, wie z. B. einen einzelnen roten Punkt unter blauen, fast sofort und parallel zu erkennen, bevor die fokussierte Aufmerksamkeit einsetzt. Designer nutzen dies, um wichtige Elemente hervorzuheben, aber es funktioniert nur für eine begrenzte Anzahl von Merkmalen, die sparsam eingesetzt werden.