色彩在视觉通道设计中的应用分析

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　　摘 要：数据可视化是将数据转化为可视元素的过程，即用视觉符号表示數据，并用视觉通道对符号进行调控。色彩是视觉通道中重要的一员，它可以传达大量信息，还能使受众获得良好的审美体验。本文从色彩运用的角度出发，对视觉通道的设计进行讨论，希望能够提供更优的数据可视化方案。
　　关键词：色彩;视觉通道;数据可视化
　　1 视觉通道简述
　　数据可视化是大数据时代的核心技术，其主要内容是把文本数据按照一定原则转化为视觉元素，即把数据映射为图像的编码过程。视觉通道是以人眼为感受器的感觉通道，负责接受和传达用户视觉上受到的刺激。在数据可视化的过程中，设计者通过赋予元素一个或多个视觉通道向用户展现大量信息。准确无误地传达数据信息是可视化的首要原则。在此原则下，设计者应该尽量选择呈现效果与原数据信息相符合的视觉通道。因此，设计者首先需要了解不同视觉通道的属性和特征，才能在可视化编码时正确地运用。
　　2 色彩引导的三种视觉通道
　　2.1 色相
　　色相指的是色彩呈现的基本视觉特征，如红色、蓝色等。色相中的三原色可以混合调制出其他所有色相，因此色相在当作视觉通道时可以用三原色的比例数值进行表示。色相的辨识度很强且色相之间不存在先后次序，因此一般被用来区分数据的类型。一个可视化系统中如果出现过多的色相会显得比较杂乱，建议尽量将色相的个数控制在三个左右，如果数据的类型过多，可以选择用色彩亮度或形状对其进行编码。
　　2.2 色彩亮度
　　色彩亮度是对色彩明暗程度的描述。在可视化设计中，通常会将原数据数量或时间上的顺序关系映射为色彩亮度的层级顺序。[1]色彩亮度作为视觉通道受到的限制较大：同一界面上出现的亮度等级不宜过多，否则会削弱用户对不同等级亮度的辨认能力。还有一点需要注意的是，亮度的选取有阈值上的限制，过亮或过暗都会使用户产生不良的视觉体验。
　　2.3 饱和度
　　色彩的饱和度也叫色彩的纯度，也就是通俗意义上的颜色鲜艳程度，可以用该色彩中掺杂的灰色含量的数值来表示。使用较高的饱和度作为视觉通道可以吸引用户的注意力，但过多的高饱和度色彩容易使人产生视觉疲劳。建议只在少数视觉符号上使用高饱和度的色彩，与其他视觉元素形成强烈对比。这样可以有效引导用户的关注点，告诉用户哪些是首先需要关注的数据。
　　3 色彩的综合应用
　　色彩在实际应用中通常会同时涉及两种以上的视觉通道。文章第三节以此为基础，探索分析了色彩在综合应用时，色相、色彩亮度、饱和度三种视觉通道相互的制约与影响，以及使用色彩时的其他注意事项。
　　3.1 亮度与饱和度的综合运用
　　亮度和饱和度是关系极为紧密的两种视觉通道，饱和度越高的颜色其亮度也越高。在编码时可以将二者结合使用，增加视觉通道的层次、加强元素之间的对比、提高视觉效果的可辨认度。亮度与饱和度作为视觉通道一般使用在以面为标记的可视化图形中，如条形图、饼图、气泡图等。在以点或线为标记的图表中其层级顺序则不宜识别，如折线图、散点图。[1]
　　3.2 色调搭配
　　色调搭配涉及色彩饱和度、亮度和色相三个元素之间的综合运用。色调在色相上的组成包括主色、辅色和点缀色。主色是在可视化编码中大面积使用的色相，是色调中的核心色。主色在使用时通常会被赋予亮度和饱和度上的变化，以编码数据的次序属性。辅色是配合主色使用的色彩，可以选择主色的补色色相与主色形成对比，也可以选择黑色、白色、灰色色相来衬托主色。点缀色出现的频率很小，用于加强色调整体的丰富程度，使色调更具有层级感。
　　主色和辅色决定了整体色调给用户带来的感受。例如，以高明度的蓝色为主色、白色为配色时，整体的视觉效果清新自然，使人产生舒适、稳定等良好的心理感受，常用于金融、科技和教育领域的可视化。再比如，饱和度较高的红色为主色，搭配较暗的灰色，通常给人稳重、正式、现代的视觉体验，常用于政府部门等较为正式的可视化领域。设计者应该根据具体情况，尽量选择与可视化主题相符的色调搭配。
　　3.3 色差
　　当使用不同的设备查看可视化图表时，就必须要考虑到色差对视觉通道带来的影响，其中最明显的是在色相上的差别。例如，电子设备和印刷品由于使用的色彩模型不同，在色相上也有很大差异。[1]此外，各类显示设备在分辨率等性能上的不同也会造成在亮度和饱和度上形成色差。因此，设计时应该充分考虑可视化成果的传播媒介，以选择适合的色彩模型。如果需要在投影等设备上播放，应该尽量不使用饱和度和明度过高的色彩，避免造成受众在识别颜色上的障碍。
　　4 结语
　　色彩作为视觉通道，不仅能够将数据编码为可视元素，而且能够使可视化成果更具美观性，提升用户体验。但是，色彩在具体运用上会受到许多方面的限制。设计者应该充分了解色彩的原理和特点并加以利用，做出更加准确优美的数据可视化设计。
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　　作者简介：缪冬昕（1997—），女，本科生，主要从事产品设计方面的实践与研究。
　　通讯作者：郁舒兰（1969—），女，教授，主要从事产品与信息交互设计方面的研究。
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