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数据可视化:浅析图表设计中的时间表达

数据可视化 PPV课 116℃

时间是图表设计中的一项重要因素,在很多图表中,它直接搭建起了整个图表的结构,其他的图形设计都需在其基础上进行系统化。本文即是从图表设计中时间表达着手,尝试分析时间在图表中的秩序化和可视化

20 世纪六七十年代,经济学、社会学的专家们看到了信息在影响生产格局、社会结构和人们生活方式中所能起到的巨大作用,一时间,信息社会(Information Society)和知识产业(Knowledge Industry)等概念成了讨论的热点。对于我们而言,近20 年来的信息爆炸也使得对信息的编辑和设计成了显学。选择什么样的信息,如何清晰地传达给受众,在各个设计门类中都是值得考虑的问题。其中,信息图表的设计理所当然地受到了更多的关注。信息图表是用可视化的图像来表现数据、传达知识的手段。爱德华• 塔夫特(EdwardTufte)将这一过程描述为是多维世界向二维图像的转化。按照这样的理解,信息图表的历史甚至可以追溯到史前:岩画就是人类最初表现对多维自然的理解和期许的方式,而天文历法、地图测绘、人体经络、机械制图、技术流程等等图解也都可以归算到图表的范畴中。不同的是,现代意义的图表设计不限于某个单独的学科中,其兴盛伴随的是现代新闻媒体业的兴起,受众面更广,相对于文字在细节描述中的优势,它的要求是让人直接搭建起现象与原因的逻辑关系,更易传播,因此可视化是其关键;其次,不同于先前单纯的空间类、流程类等图表,社会现象的复杂性决定了它的初始信息更为多元,这意味着它难以固守在原来的图式中,需从事件逻辑和讲述逻辑两方面重新考虑信息的组织形式。东汉张衡有“图者,心之谋,书之谋也”的论述,“心”即是理解,“书”即是表达,也恰好符合我们今天的认识。下图就是最典型的时间表达型信息图:

信息图

一、图表中时间的可视化

我国古代的制图思想大部分都是对空间的归纳,西晋地图学家裴秀总结了6 条原则,分别是分率、准望、道里、高下、方邪、迂直,称之为“制图六体”,都是关于面积比例、起伏高低和相对距离的总结。有时间线索的图表很少,即使有,时间表现也不明显,自然缺乏相应的论述。即使是手艺流程图,也是按照阅读顺序来布置关键的操作动作,“图”的意义远超过“表”。然而,我们扩大一下视野,古人早就有对时间的表现,沙漏、日晷、钟表等都是将抽象的时间形象化的过程,沙漏是通过容量的变化来显示,日晷、钟表则利用了角度的变化。图表对时间的表现则略有不同,它不需要及时记录时间的动态,其目的是要将有长度、有密度的时间在有限的二维空间中展现出来。在时间轴上还得有条件、事件或是数据的表现,它往往是串起整个图表的视觉线索,是图表中的结构性要素,非常关键。
本文以“格致时间”为题,有两层含义。其一,格物致知意为“穷究事物道理,致使知性通达至极”,是儒学的重要概念。理性知识的获取需从对物象的考察开始,格致时间也就意味着对事件中脉络的了解和掌控,在时间流中抓出事件节点,总结出规律来。其二,“格致”在字面上可以理解成表格化,因此题目也有在图表中将时间可视化的意思。

二、时间的线性表现

我们常把历史和时间都比喻成长河,因为我们所能感知的时间是线性的,有着明确的指向性。在习惯中我们常以X 或Y 轴指代时间,相应的另一轴则用来表现数据随着时间的变化。比如阿伦• 加内什(Arun Ganesh)设计的这幅印度班加罗尔地区火车出行频率表(图1),纵向是火车线路上的各个城市,横向即为当日早上5 点到次日凌晨1 点的时间轴,表格中斜线与水平线的夹角是推导出来的关键数据,可以直观地显现出行的效率。由于人口密集的班加罗尔地区铁路并不发达,人们出行以公路为主,该图用来论证和表现班加罗尔地区发展铁路交通的有效性,确实容易让人信服。

1.印度班加罗尔地区火车出行频率表

这种线性再加拓展,条带状的图形其实都适宜于表现时间。比如这幅美国汽车史的图表(图2),用一条蜿蜒曲折的公路代指一百年的时间轴,再划分出棋格,标识出颜色,就像棋盘一样。系统的形象化要素还有汽车简图、交通指示牌、油桶和绿植,分别表示经典的款型,提示公路建设发展的关键信息,日均耗油量以及环境破坏程度。这样的图表虽不像上述火车出行图那样精密,却在信息的简化之后显得更易传达。它第一眼即可让人领会图表的主题;细读之后,也很容易看出公路、耗油和污染等数据之间的相互关系。时间的表现直接规定了整张图表的结构,图形设计都是依据基本结构的细化,这张图表在可视化方面非常成功。

2. 美国汽车史的图表

同样的,生物进化史图解(图3)以简洁的语言描绘出地球生命的起源和发展。螺旋形从地球开始由细到粗地在空间中铺展出来,格栅就像是地球仪上经纬线的延展,纵向的三条分别表示地质时间、水生生物和陆上生物,相对于悠长的地球历史,生命的出现是近几亿年的事情,在之后的很长时间内生命才逐渐丰富。因此,这种逐渐变宽的条带状结构非常适合表现这一内容,避免了早期大量空白期占据页面,充分展现了地球生命旅程的丰富程度,也合理地对比显现出地球的历史。

3. 生物进化史图解

三、时间的弱线性表达

在很多图表中,依附于时间流的信息密度不高,表现的是不同时间区间的数据对比,或是流程中步骤的先后,线性就可能不是最恰当的结构方式。比如2010 南非世界杯赛程图表(图4),展现了2010 年南非世界杯的比赛时间、分组、流程等信息。整个表格是一个圆形的构图,图形中间醒目地呈现出的圆形“足球”,整个形态明确了图表的主题,同时,圆形本身具有信息高承载性和高延续性,在图表设计中一般以直接圆、间接圆、复合圆等几类形式出现。整个图表设计成多个可视化同心圆,一般不会有过多冗余的复述,信息面也较为适中,因此大部分的阅读者不会对此类的图表有过大的解读压力。在图表设计中还使用了不同的色彩层级来强化信息,将参赛的国家队等分为A、B、C、D、E、F、G、H 八个区,来显示不同的赛区,线条粗细的层次,用鲜艳的色彩来传达,易读性很好。图表中间用鲜艳的粗彩条穿插在相邻的两个区域,标识出相邻两个区之间的赛事。在图表的左下角用灰度提示出整个赛事的时间结构,由外向内表明了赛事的进程,时间流就隐藏在同心圆中。

4. 2010 南非世界杯赛程图表

同样是圆形的图表,1858 年呈献给英国维多利亚女王的英国东部军队伤亡原因报告(图5)则是另一种策略。时间线索以钟表刻度的样式排列,每一格显示一个月份,红色是战亡人数,蓝色是可避免的因病死亡人数,黑色是其他原因的死亡人数,面积的对比非常明显,可以提示女王增加军队开支,改善军队的生活和医疗条件。图表并不需要表现数据随着时间的明显变化,而要表现某项数据持续在高位的走势,显然要是用XY 轴的坐标图就没有图5 那样的冲击力。

5. 英国东部军队伤亡原因报告

四、动态的时间

图表是通过视觉的传递来完成信息的传递,一般认为,静态的图表不及动态的图表那么容易引起受众的注意,好的动态图表能像动态画面一样吸引观众注意,它可为指定的报告提供针对所有指标的多维度分析。因此,为了更加有效地传递信息,必须考虑到受众的欣赏和审美情趣,提高信息传达的感染力、丰富性及交流的效率。

动态图表是图表的较高级形式,一旦从静态图表跨入动态图表,则分析的效率和效果都会进入另一个境界,可以让用户进行交互式的比较分析。图表若是动态的,时间表现的条件也就优越多了。比如2009 年欧洲杯信息结构设计(图6),图表以表盘为基本形态,中间背景为世界地图,在图表中整合了多个维度的信息。12 点方向是比赛的具体时间,3 点方向是比赛的球场,6 点方向是比赛的不同阶段,9 点方向是参加比赛的队伍,每一个坐标上做出选择,对应的其他3 个方向的列表中的焦点都会发生相应的变化。可以随意地按队伍、场地、时间、赛事阶段查知所要的信息。这样的图表营造了动态的可视化感官体验,帮助受众快速浏览,数倍地提高信息的使用效率。这样的图表很适于表现体育赛事的赛程。

结语

信息图表的可视化是当前一直在讨论的问题,但可视化并不意味着信息的装饰,过多地强调图形的趣味性,不尊重信息自身的逻辑和讲述的逻辑,图表的作用也就丧失了。张衡的“心之谋,书之谋”对当前的图表设计来说是很有意义的总结。

信息图表是人们应对信息社会的一种手段,可以让世界秩序化、条理化、可视化。然而,信息爆炸不仅意味着信息量的增多,也意味着信息的维度越来越多元,时间越来越多地扮演起图表的结构性因素,本文谈“格致时间”,其实也想更好地了解信息中的时间流,尝试性地分析图表设计中的时间表达,总结出时间表达的几种类型,希望能对设计者们有所助益

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