色彩在視覺通道設計中的應用分析

繆冬昕 郁舒蘭

摘 要：數據可視化是將數據轉化為可視元素的過程，即用視覺符號表示數據，并用視覺通道對符號進行調控。色彩是視覺通道中重要的一員，它可以傳達大量信息，還能使受眾獲得良好的審美體驗。本文從色彩運用的角度出發，對視覺通道的設計進行討論，希望能夠提供更優的數據可視化方案。

關鍵詞：色彩;視覺通道;數據可視化

1 視覺通道簡述

數據可視化是大數據時代的核心技術，其主要內容是把文本數據按照一定原則轉化為視覺元素，即把數據映射為圖像的編碼過程。視覺通道是以人眼為感受器的感覺通道，負責接受和傳達用戶視覺上受到的刺激。在數據可視化的過程中，設計者通過賦予元素一個或多個視覺通道向用戶展現大量信息。準確無誤地傳達數據信息是可視化的首要原則。在此原則下，設計者應該盡量選擇呈現效果與原數據信息相符合的視覺通道。因此，設計者首先需要了解不同視覺通道的屬性和特征，才能在可視化編碼時正確地運用。

2 色彩引導的三種視覺通道

2.1 色相

色相指的是色彩呈現的基本視覺特征，如紅色、藍色等。色相中的三原色可以混合調制出其他所有色相，因此色相在當作視覺通道時可以用三原色的比例數值進行表示。色相的辨識度很強且色相之間不存在先后次序，因此一般被用來區分數據的類型。一個可視化系統中如果出現過多的色相會顯得比較雜亂，建議盡量將色相的個數控制在三個左右，如果數據的類型過多，可以選擇用色彩亮度或形狀對其進行編碼。

2.2 色彩亮度

色彩亮度是對色彩明暗程度的描述。在可視化設計中，通常會將原數據數量或時間上的順序關系映射為色彩亮度的層級順序。[1]色彩亮度作為視覺通道受到的限制較大：同一界面上出現的亮度等級不宜過多，否則會削弱用戶對不同等級亮度的辨認能力。還有一點需要注意的是，亮度的選取有閾值上的限制，過亮或過暗都會使用戶產生不良的視覺體驗。

2.3 飽和度

色彩的飽和度也叫色彩的純度，也就是通俗意義上的顏色鮮艷程度，可以用該色彩中摻雜的灰色含量的數值來表示。使用較高的飽和度作為視覺通道可以吸引用戶的注意力，但過多的高飽和度色彩容易使人產生視覺疲勞。建議只在少數視覺符號上使用高飽和度的色彩，與其他視覺元素形成強烈對比。這樣可以有效引導用戶的關注點，告訴用戶哪些是首先需要關注的數據。

3 色彩的綜合應用

色彩在實際應用中通常會同時涉及兩種以上的視覺通道。文章第三節以此為基礎，探索分析了色彩在綜合應用時，色相、色彩亮度、飽和度三種視覺通道相互的制約與影響，以及使用色彩時的其他注意事項。

3.1 亮度與飽和度的綜合運用

亮度和飽和度是關系極為緊密的兩種視覺通道，飽和度越高的顏色其亮度也越高。在編碼時可以將二者結合使用，增加視覺通道的層次、加強元素之間的對比、提高視覺效果的可辨認度。亮度與飽和度作為視覺通道一般使用在以面為標記的可視化圖形中，如條形圖、餅圖、氣泡圖等。在以點或線為標記的圖表中其層級順序則不宜識別，如折線圖、散點圖。[1]

3.2 色調搭配

色調搭配涉及色彩飽和度、亮度和色相三個元素之間的綜合運用。色調在色相上的組成包括主色、輔色和點綴色。主色是在可視化編碼中大面積使用的色相，是色調中的核心色。主色在使用時通常會被賦予亮度和飽和度上的變化，以編碼數據的次序屬性。輔色是配合主色使用的色彩，可以選擇主色的補色色相與主色形成對比，也可以選擇黑色、白色、灰色色相來襯托主色。點綴色出現的頻率很小，用于加強色調整體的豐富程度，使色調更具有層級感。

主色和輔色決定了整體色調給用戶帶來的感受。例如，以高明度的藍色為主色、白色為配色時，整體的視覺效果清新自然，使人產生舒適、穩定等良好的心理感受，常用于金融、科技和教育領域的可視化。再比如，飽和度較高的紅色為主色，搭配較暗的灰色，通常給人穩重、正式、現代的視覺體驗，常用于政府部門等較為正式的可視化領域。設計者應該根據具體情況，盡量選擇與可視化主題相符的色調搭配。

3.3 色差

當使用不同的設備查看可視化圖表時，就必須要考慮到色差對視覺通道帶來的影響，其中最明顯的是在色相上的差別。例如，電子設備和印刷品由于使用的色彩模型不同，在色相上也有很大差異。[1]此外，各類顯示設備在分辨率等性能上的不同也會造成在亮度和飽和度上形成色差。因此，設計時應該充分考慮可視化成果的傳播媒介，以選擇適合的色彩模型。如果需要在投影等設備上播放，應該盡量不使用飽和度和明度過高的色彩，避免造成受眾在識別顏色上的障礙。

4 結語

色彩作為視覺通道，不僅能夠將數據編碼為可視元素，而且能夠使可視化成果更具美觀性，提升用戶體驗。但是，色彩在具體運用上會受到許多方面的限制。設計者應該充分了解色彩的原理和特點并加以利用，做出更加準確優美的數據可視化設計。

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[10] 李若輝.基于“互聯網+”的設計專業課程教學改革途徑研究[J].設計，2018（13）：94-95.

作者簡介：繆冬昕（1997—），女，本科生，主要從事產品設計方面的實踐與研究。

通訊作者：郁舒蘭（1969—），女，教授，主要從事產品與信息交互設計方面的研究。