基于Processing编程技术的可视化设计研究

来源:用户上传      作者: 张林康

　　摘要：现今社会的不断发展，人们对数据信息进行整理和归纳的需求大幅度上升。Processing是一个开源的设计工具，具有快捷方便的优势，其为数据的整理和分析提供了强大的技术支持。文章研究目的是以马戏团行业现状为背景，将分析全息马戏团和传统马戏团的数据对比作为基础，运用Processing编程技术与信息可视化结合的方法将这些数据进行模块化、交互化、动态化的可视化设计，拓宽了信息呈现的形式，为马戏团行业的创新发展提供参考。
　　关键词：Processing；信息可视化设计；马戏团现状；互动性
　　中图分类号：TP311 文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2022）30-0092-03
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　现如今动物保护的话题热度不断上升，动物保护协会将舆论焦点聚集在马戏团行业上，再加上疫情的影响使马戏团行业暗淡无光。马戏团行业的相关人员急需在这样严峻的背景下找到解决方案，来改变现状。现如今马戏团行业被分为传统马戏团和全息投影马戏团两种形式并存的局面，马戏团行业的管理者对这两者的发展前景掌握不清。因此该可视化设计是通过比对全息马戏团和传统马戏团的优缺点，来为行业人员提供数据参考，方便他们寻找创新性方案来改善马戏团的悲惨现状。
　　1 Processing在可视化设计中的特点
　　信息可视化设计是通过利用图形图像方面的技术与方法，将抽象的数据信息落实下来，帮助人们理解和分析数据。包括信息图形设计、动态信息影像（MG动画）、交互信息设计、数据可视化。侧重用视觉化的方式，归纳和表现信息与数据的内在联系、模式和结构。信息可视化最基本的模型是“数据、信息、知识、智慧”DIKW层次模型，数据、信息、知识这三者是对过去进行数据分析，而智慧是对未来提出正确的方案。该文的研究内容正是DIKW模型的前三个层面，通过对马戏团的过去和现在进行数据调查，做成可视化设计，来为马戏团行业相关人员提供帮助。
　　Processing是一款可用于视觉艺术的编程语言[1]，大量扩展的API得到开发，为数据可视化设计提供了算法动画和实时交互的技术支持，足以支撑其在可视化方面的应用。从统计和数据处理的角度来讲，针对马戏团现状所调研的数据信息可以很好地利用Processing进行图形处理，加之以动态效果作为展示，呈现出马戏团的发展过程、全息马戏团与传统马戏团的比对等动态信息，打破了常规软件进行可视化设计的单一效果，促进不同风格形式的融合，更能吸引用户无意识的注意。
　　2 可视化设计的原则
　　2.1 内容模块化
　　信息可视化设计要求设计本身具有模块化、图形化、精准化的特点。文本、图形、色彩作为信息可视化设计的基本要素，就要求我们在进行设计时要以此为视觉原则来指导实践，要根据信息的主次进行层级的区分，达到视觉层级清晰的效果。在视觉设计中，扁平化是可视化设计的主流，我们在进行可视化设计时将整体风格采取了扁平化的处理方式，这种形式便于可视化图像的加载与传递，减轻了人们的审美负担，所表达的形象也可以直观地展示给用户。
　　2.2 视觉形式化
　　化与统一[2]。统一是指各个元素之间的相关性，在进行Processing的可视化设计的代码编程时，可以把颜色、造型控制在有序的数值范围内，使整体的信息图形与色彩有关联性，呈现视觉上的统一。变化是一种特征的表现，是作品生命力的体现，突出信息图表的形象差异性。通过这些变化给人们造成视觉上的跳跃感和新鲜感，使人们的情绪跌宕起伏。
　　比例与尺度。比例是各个体之间或个体与整体之间的数量关系，受到数值关系的影响；尺度是将元素的大小给出一个参照物，依据参照物来衡量其他元素的大小关系。将数据信息进行可视化设计，必须要用到比例关系，要规定一定的量为参考，根据数据信息的变化进行各种量的变化，从而以图形的形式展示给用户。把握住可视化设计中数据间的比例关系，能够使所呈现的内容更加准确性、严谨性。
　　3 Processing编程在信息可视化设计中的实践
　　3.1 数据分析与统计设计
　　将马戏团行业现状作为信息背景，进行可视化设计。马戏团行业在运作模式上分为两大类，一类是传统马戏团，另一类则是全息投影马戏团。发现问题抓典型，通过分析大苹果马戏团、太阳马戏团、桥马戏团、玲玲马戏团这四家大型传统马戏团，得出制约马戏团发展的因素不只是动物协会的反对，也要面临动物表演的危险性、疫情、运营成本等问题。而全息投影马戏团以德国龙卡利马戏团为首，所存在的问题则是设备技术、专业人员的缺失等。将这些数据进行统计和归类，可以划分为三大模块：马戏团行业的发展趋势、传统马戏团目前所存在的问题以及优势、全息投影马戏团目前所存在的问题以及优势。
　　马戏团的发展趋势。以我国桥马戏团为代表，桥共有马戏团400余家[3]，从业人员近2万人，年收入高达4亿元，一家马戏团一年的净收入高达15万元。而在2010年以后，国家出台了关于保护野生动物、禁止虐待性动物表演的相关政策，随后疫情的到来，导致马戏团无法进行演出。太阳马戏团于2020年6月申请破产保护。纽约大苹果马戏团于2016年11月申请破产保护，玲玲马戏团于2017年5月21日被迫关闭，桥马戏团也逐渐销声匿迹，马戏团行业日渐衰落，已是不争的事实。
　　传统马戏团面临的问题以及优势。所存在的问题：（1）动物表演危险系数高，国内、国外动物表演伤人案件频发，以我国马戏团动物表演伤人事件为例：2014年10月，重庆皇家马戏团剧场一名女孩被老虎咬伤头部身亡；2015年1月，莆田马戏团一名小孩被老虎抓伤；2017年11月，洪洞县马戏团两名儿童被老虎抓伤。（2）在运营成本方面[4]，以桥马戏团为例，一只狮子一天吃掉的肉食近80元，一个中型马戏团一年在饲养动物的成本上就要花费接近60万元，再加上人工费用，衣食住行每天接近3200元，而当时票价为成人20元、小孩15元，则要每天演出3场以上，才能有所盈利。（3）疫情的影响使马戏团不能营业，以太阳马戏团为例，受疫情的影响裁员超4600人，占总员工95%，面临9亿美元的债务危机。（4）动物协会的施压与抗议。在这种形势的影响下，中国现存的马戏团比之前少了50%。传统马戏团的优势：形式多样性，团队人员有着不同的文化内涵，碰撞出无限创意的火花，每场演出都能带给人们视觉盛宴。

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　　全息马戏团所面临的问题以及优势。以德国Roncalli马戏团为例，全息马戏团的所面临的问题在于要求马戏团具有高技术手段，以及精密的设备和专业的技术人员共同演绎，进行一次全息动物表演需要由15个3D画像以及相关技术团队协作完成，使用11架双镭射投影机，3000台云端处理器同步运算，这就导致那些普通的个人马戏团想要完成从传统到创新的改变需要有足够的资金支持购买技术。而它的优势主要有：（1）全息投影马戏团动物表演危险系数大大降低。（2）全息投影马戏团则需要前期购买设备的费用，动物建模所需的费用等，相比较传统马戏团来说，后期运营所花费的资金频率少。（3）全息投影马戏团所需要的场地可以根据环境的需求，进行设备的调节，但是传统马戏团馆的场地需求则比较固定。
　　3.2 数据可视化
　　根据以上得到的数据，在procreate里绘制1：1的草图方案。尺寸大小采用680*1010的L方形构图，适合电脑展示。将草图进行模块化分区，分为三大模块。第一模块为传统马戏团的现状，第二模块为传统马戏团的问题以及优势，第三板块为全息马戏团的问题以及优势。再根据可视化设计的原则，确定好画面的文本、配色、图形。
　　文本方面，确定好一级标题、二级标题、三级具体信息，从字体大小、字体颜色去进行层级的划分。给出字体代码myFont1 = createFont（"微软雅黑"，40，false）;myFont2 = createFont（"宋体"，15，false）。如马戏团行业现状为一级标题，采用白色、myFont1（微软雅黑字体），60号字；传统马戏团的现状为二级标题，采用黑色、myFont2（宋体字体），24号字；存在的具体问题和具体优势为三级标题，采用黑色、myFont2，15号字；具体的内容为四级标题，采用灰色宋体，10号字。填充颜色代码fill（0），指定字体代码为textFont（myFont1，30），字体大小代码为textSize（15），然后输入文字信息代码text（“马戏团现状”，21，180）。通过信息之间的层级关系，来引导用户的阅读逻辑，为用户打造良好的获取信息的氛围。
　　图形方面，进行了扁平化设计，图形是对文字信息的二次解释，帮助用户更直观地理解画面。扁平化的设计手法是对事物造型特征进行概括，包括线条、颜色、造型，给用户带来更直接的感受。在进行马戏团可视化设计时，将马戏团的外观进行扁平化处理，从马戏团中提取色彩和造型，同时对数据图表也进行扁平化的处理方式。
　　色彩方面，根据马戏团的特征提取色彩元素。在配色方面，选用了马戏团的传统颜色，绿色和橘红色，碰撞在一起充满滑稽可爱的特点，一级信息采用了红色配黑色的颜色，使第一层级信息被用户第一眼看到，二级信息采用灰绿色，三级信息采用浅黄色，背景选用白色。将每个板块颜色进行合理搭配，使数据更加清晰地传达给受众。同时加入了马戏团的亮片特效，输入代码for（int x=155；x=575；x+=140）对灯光的颜色变化限定范围，保持作品的随机性优势。
　　动效交互方面，为了呼应马戏团主题，动效的加入要尽量与马戏团的特征相吻合，即滑稽性。从马戏团小丑的五官和道具出发，将小丑的眼睛和自行车轮胎进行扁平化、动态化、交互化处理。将画面中的马戏团拟人化，加入两只眼睛动效，眼球会随着鼠标而转动，充分体现了马戏团的娱乐性。通过对眼球增加变量，同时限定转动范围void update（int mx，int my），且将角度给出变量angle=atan2（my-y，mx-x），如图1-2。自行车轮胎在界面打开之后，轮胎上的小方块会一直转动，代表轮胎的动态效果，具体代码为填充方块颜色fill（255，217，71）;进行转动translate（325，470），设定角度rotate（radians（angle））;rect（0，0，24，24）;以及转动的角度频率angle+=0.8。
　　4 Processing在可视化设计应用的价值
　　Processing在语法上相比于Java语言简易许多，并且具有较完善的人性化设计，不需要太复杂的语言代码，也能设计出较完美的图像和交互作品。在具体的可视化设计过程中，Processing软件为交互概念的落实起到了支撑作用，设计者可以将抽象的数字信息生成动态的图形效果。同时设计者可以利用IDE[5]快速地将自己的概念想法以图像的形式落实在电脑上，同时也能更快速地发现设计过程中存在的问题，方便设计者准确有效地改善设计作品，具有高效的特点。
　　基于Processing的信息可视化设计提高了用户的互动体验性，在设计制作的过程中实现了视觉感官和触觉感官的结合，给用户带来了全方位的体验感受。Processing的互动体验还表现在随机性上，随机性是其他的设计软件所不能比较的，相同的代码无法展现出相同的效果，所呈现的效果具有唯一性，用户和设计师都无法明确成品最终的设计形态，因此用户也能够始终保持着新鲜感和好奇心去感受作品本身。
　　5 结束语
　　在信息可视化设计的未来发展中，信息可视化设计要始终以用户为中心，从用户需求出发，发现用户所面临的问题、用户需要的数据和功能，设计者要满足用户最多的信息需求，为用户的下一步规划提供价值参考。另外，设计者在进行信息可视化时也要根植于社会文化内涵，以社会文化为理论支撑，根据社会的需求进行可视化设计，解决现如今社会所面临的突出问题，提升可视化设计的文化价值，达到服务于人，服务于社会的要求。
　　参考文献：
　　[1] 陈桢，陈媛媛.基于Processing的新媒体生成艺术交互设计实验研究[J].艺术科技，2021，34（10）：4-6.
　　[2] 李媛.界面设计中形式美法则的运用[J].西部皮革，2018，40（2）：5.
　　[3] 侯俊杰，刘海龙，田慧丽.桥马戏团现状的调查与分析[J].宿州学院学报，2017，32（7）：87-89.
　　[4] 沈寅飞，周静雅，邢汝飞.马戏团生存现状调查[J].方圆，2018（9）：22-25.
　　[5] 葛雯.交互式图形编程语言Processing应用浅析[J].产业科技创新，2020，2（24）：35-36.
　　【通联编辑：光文玲】

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