Графика и уеб дизайн, базирани на принципите на Едуард Туфте

Original document: http://staff.washington.edu/larryg/Classes/R560/zz-tufte.html

Това е очертание на пионерската работа на Едуард Туфте за използването на графики за показване на количествена информация. Основно се състои от текст и идеи, взети от неговите три книги по темата, заедно с някои допълнителни материали от моя собствена. Тази страница е в текстов формат само: за да разберете понятията, които трябва да прочетете, защото концепциите не могат да се възприемат без илюстрациите и текущата технология за видео наблюдение е твърде ниска в разделителната способност, за да се справя с тях. Неговата работа е описана като “визуална струнна и бяла”.

В целия този контур съм включил препратки към илюстрациите в книгите му, които са обозначени със съкращенията VD-pp, VE-pp и EI-pp, където “pp” е номер на страница и:

VD е “Визуалният дисплей на количествената информация”
VE е “Визуални обяснения”
EI е “Представяне на информация”

Oчертание

1. #Въведение
2. #история от парцелите
3. #Разяснителната сила на графиката
4. #Основна философия на подхода
5. #графически Интегритет
6. #Данни Максимална гъстота
7. #Данни компресия
8. #Многофункционални графични елементи
9. #Максимално мастило за данни; минимизирайте мастилото без данни
10. #Малки двойки
11. #Chartjunk
12. #Цветове
13. #Обща философия за повишаване на разбирането на данни
14. #Техники за увеличаване на разбирането на данни
15. #Когато не използвате Графика
16. #Eстетика

Въведение

Тютюнопроизводителните работи разглеждат следните въпроси:

Проблемът: Проблемът е да се представя голямо количество информация по начин, който е компактен, точен, адекватен за целта и лесен за разбиране. По-конкретно, за да покажете причина и ефект, да се уверите, че са направени правилните сравнения и да постигнете желаните (валидни) цели.
Нейната значимост: Отпечатаната и графична информация е движещата сила на целия ни живот. Тя вече не е ограничена до специализирани работници в избрани области, но засяга почти всички хора чрез широкото използване на компютри и Интернет. Бързото и точно предаване на информация може да бъде въпрос на живот и смърт за много хора (пример за това е бедствието на Challenger). Степента, в която символите и графиките засягат нашия живот, се вижда от драматичното увеличение на резултатите от IQ във всички култури, които са придобили информационни технологии: в Съединените щати се наблюдава средно увеличение с 3 IQ точки на десетилетие през последните 60 години , за общо увеличение с 18 IQ. Няма известно биологично обяснение за това увеличение и най-вероятната причина е широкото излагане на текст, символи и графики, които съпътстват модерния живот. Както бе споменато по-горе, това увеличение се наблюдава при всички култури, изложени на информационните технологии.
Нейното приложение: Част от информацията е свързана с показването на статистическа информация, но много се отнася за всеки тип дисплей, дори обикновен текст.
Решението: Да се ​​разработи последователен подход към изобразяването на графики, което да подобри разпространението, точността и лекотата на разбирането.

История на парцелите

Първият известен парцел датира от 10-ти век (VD-28: първата позната графика). Това беше времето, когато Гуидо от Арецо развива двуизмерната музикална нотация, много подобна на тази, която използваме днес. През 15-ти век Николай от Куса развива графики на разстояние спрямо скорост. През 17-и век Рене Декарт създава аналитична геометрия, която се използва само за показване на математически функции. Основният инициатор за информативната графика беше Уилям Плейфър (1759-1823), който разработи линията, бара и диаграмите, както ги познаваме днес.

Разяснителната сила на графиката

Значението и обяснителната мощ на графиките могат да се видят в тези примери:

Илюстрация VD-13/14 показва 4 графики, които имат голям брой абсолютно идентични статистически мерки и свойства и въпреки това са много различни, както може да се види веднага от техните графики.
Катастрофата на Challenger: графиките за данни, показани на НАСА, не предадоха необходимата реална информация (VE-47 срещу VE-45). Ако НАСА бе видяла подходящите, но много прости графики, които показаха ефекта от ниската температура и повреда на солидните ракетни бустери, Challenger нямаше да бъде пуснат в този (много студен) ден.
Широката епидемия от холера на помпената станция през 1854 г. в Лондон, показана от Джон Сноу (VE-31: смърт от холера). Тази графика показва клъстери на смъртни случаи от холера около мястото на помпата.
Илюстрация VD-166: “общини във Франция” показва изключително гъст парцел, който показва границите на повече от 30 000 общини във Франция.

Основна философия на подхода

Важни правила и теми, които да използвате при представянето на графики:

Да приемем, че публиката е интелигентна (парафраза от Е. Б. Уайт). Дори публикации, като Ню Йорк таймс, предполагат, че хората са достатъчно интелигентни, за да четат сложна проза, но са твърде глупави, за да четат сложни графики.
Не ограничавайте хората, като “изглаждате” данните – позволявайте на хората да използват възможностите си, за да извлекат максимална полза от тях.
За да се изясни – добавете подробности (не пропускайте важни подробности, например, серифните шрифтове са по-подробни от шрифтовете на san serif, но всъщност са по-лесни за четене). А Айнщайн веднъж каза, че “обяснението трябва да бъде възможно най-просто, но не по-просто”.
Над всички останали, покажете данните. Графиката е “разузнаването е видимо”
Данни, богати на парцели, могат да покажат огромно количество информация от много различни гледни точки: причина и ефект, взаимоотношения, паралели и т.н. (VD-31: график на влаковете, VD-17: Хлороплетична карта, VD-41: космически боклук)
Парцелите се нуждаят от пояснение за показване на данни, ограничения на данни, удостоверяване и изключения (VE-32: текст на изключенията)
Не използвайте графика, за да украсите няколко числа

Графична цялост

В допълнение към “лъжи, проклети лъжи и статистика” графиките могат да бъдат използвани и за измама. Например измамните графики могат:

Сравнете периодите с пълна продължителност с по-малки периоди (VD-60: Нобелови награди, които сравняват 10-годишни периоди с един 5-годишен период)
Използвайте “коефициент на лъжа” [= (размер на графиката) / (размер на данните)], за да увеличите разликите или приликите
Използвайте пространствено или обемно представяне вместо линейни скали, за да увеличите разликите. Вижте VD-69: “Свикнал семеен лекар” като пример за това как да объркате хората, използващи сравнения с 1 спрямо 2- и 3-измерни размери. Показанията за площ и обем заблуждават хората със закона за квадрата / куба: увеличаването на линейния размер води до квадрат на увеличението за площи и куб на увеличението за обеми.
Неспособността да се коригира за ръста на населението или инфлацията във финансовите графики
Възползвайте се от вариациите в дизайна, за да затъмните или преувеличите варирането на данните (VD-61: преувеличаване на цените на ОПЕК)
Преувеличавайте вертикалната скала
Показвайте само част от цикъла, така че данните от други части на цикъла да не могат да се използват за правилно сравнение

Графичните грешки могат да бъдат по-чести днес, отколкото в миналото, поради лесната и честа употреба на компютри. Указанията за осигуряване на графичен интегритет включват следното:

Избягвайте chartjunk
Не деквантифицирайте: осигурете реални данни толкова точно, колкото е разумно. Например класирането на продуктите като по-добри или по-лоши според един критерий, когато са налице няколко фактора, често не е полезно, освен ако са посочени размерите на разликите.
Не преувеличавайте визуалните ефекти, освен ако не е необходимо да предадете информацията. Понякога такива преувеличения са от съществено значение: например, практически е невъзможно да се покажат както размерът, така и орбитите на планетите в правилния мащаб на една и съща диаграма. От друга страна, илюстрацията VE-24: “Преувеличена вертикална скала на Венера” ​​показва драматична погрешна информация, която един изследовател призова за формирането на “плоско общество на Венера”.
Избягвайте изчерпване на информация: дебелите околни кутии и подчертания текст на Сан Сериф правят четенето по-трудно
Внимавайте за ефектите от агрегирането: например точковите карти често са по-честни в това отношение, отколкото хлороплетичните карти, които групират резултатите въз основа на (понякога произволни) граници.
Задайте правилните въпроси:
1. Дали дисплеят казва истината?
2. Представено ли е точното представяне
3. Данните са ли документирани
4. Начинът на показване показва истината
5. Съществуват ли подходящи сравнения, контрасти и контекст

Данни за плътност

Графиките са най-добри, когато представляват много гъсти и богати масиви от данни. Tufte определя плътността на данните, както следва:

Плътност на данните = (брой на вписванията в матрицата с данни) / (област на графиката)

Имайте предвид, че ниските плътности на данните на компютърните дисплеи ни принуждават да разглеждаме информацията последователно, а не пространствено, което е лошо за разбиране. Графиките с добро качество са:

сравнителен
многовариантно
Висока плътност
Може да разкрива взаимодействия, сравнения и т.н.
И когато почти цялото мастило е действително мастило за данни

Примерните плътности на данни включват:

110 000 номера / кв-инч за астрономическа графика. Това е максималната известна плътност за графика. За повечето научни списания получаваме около 50-200 числа / кв-инч

150 Mbits = човешко око
8 Mbits = типичен екран на компютъра
25 Mbits = цветен слайд
150 Mbits = голяма карта за разгъване
28 000 символа = справочна книга
18 000 символа = телефонния указател
15 000 символа = нефигурация

Изключителен пример за графика за графика на влака (VD-31: график на влака), който показва началните и крайните времена, местоположенията, посоките, маршрутите, трансферите и скоростите на един лист хартия.

Компресиране на данни

Използвайте компресиране на данни, за да разкривате (не скривате) данни. Например, EI-22: “Слънцевидните цикли” показва слънчевите петна като тънки вертикални линии по посока на оста Y само, за да представят много такива петна за определен период от време на една графика
Използвайте компресията, за да покажете много информация в една графика, като например графика, показваща взаимодействията на оста на оста, на y-ос и на x / y. (VD-134: Pulsar сигнали, VE-111)
Изключете двустранната симетрия, когато тя е излишна (напр. Черни лица) или я разшири, когато помага за разбирането (50% по-голяма представа за света на световната карта осигурява обобщаващ контекст, който помага за разбирането). Изследванията показват, че често се концентрираме от едната страна на симетрична фигура и само поглед от другата страна.

Многофункционални графични елементи

Графичните структури често могат да обслужват няколко цели веднъж. Например,

Стъблата и листовите графики показват последователности от числа, които директно изобразяват структурата по физическата дължина на всяка последователност. (VD-140: стъбло / лист; VD-141: армейски дивизии; VD-143: нормална крива)
Списъкът с потребителски доклади за потребителските доклади (VD-174: Consumer Reports) разкрива микро / макро структура: цялостното изобразяване на черно мастило веднага разкрива кои автомобили са най-обезпокояващи, докато всеки отделен елемент на дисплея идентифицира особена слабост.
Самата информационна мрежа може да бъде данните, разкриващи както стойностите, така и координатната система в същото време (VD-152: маркери на базата на данни)

Максимизиране на мастилото за данни; Намаляване на мастилото без данни

Tufte определя съотношението на мастилото като:

Съотношение мастило на данните = (мастило за данни) / (общо мастило в графиката)

Целта е да се направи това толкова голямо, колкото е разумно. За да направите това, вие:

Избягвайте тежките решетки
Замяна на участъци от кутии с прекъснати линии (VD-125: графика на намалената кутия)
Заменете кутията за затваряне с решетка x / y
Използвайте бяло поле, за да покажете линиите на решетките в графичните графики (VD-128: бели полета)
Използвайте тикове (без линия), за да покажете действителните местоположения на данните от x и y
Прерязване на графиките чрез: замяна на барове с единични линии, изтриване на несъществено мастило; премахване на линиите от осите; стартиране на оси / о от стойностите на данните [диапазон от рамки])
Избягвайте претоварените решетки, излишните кърлежи, излишното представяне на прости данни, кутии, сенки, указатели, легенди. Концентрирайте се върху данните и не контейнерите за данни.
Винаги предоставяйте толкова мащабна информация (но в заглушен вид), колкото е необходимо

Малки Множества

Малките кратни са набори от графични изображения на една страница, които представляват аспекти на едно явление. Те:

Покажете сравнение, увеличете размерите, движението и са полезни за многомерните дисплеи (VD-114: импулс на частиците)
Поканете сравнение, контрасти и покажете обхвата на алтернативите или диапазона от опции (VE-111: медицински диаграми)
Трябва да използват същите мерки и мащаби.
Може да представлява движение чрез призраци на множество изображения
Те са особено полезни в компютрите, защото често позволяват действителното наслагване на изображения и бързото колоездене.

Chartjunk

Chartjunk се състои от декоративни елементи, които не дават данни и предизвикват объркване.

Туфте обсъжда правилото 1 + 1 = 3 (или повече): 2 елемента в непосредствена близост предизвикват видимо взаимодействие. Такива взаимодействия могат да бъдат много изморителни (напр. Moir? Модели, оптични вибрации) и могат да покажат информация, която всъщност не съществува (EI-60: данни, които не са там, VD-111:
В големи научни публикации виждаме вибрация от 2% до 20%. Например, в последните статистически и компютърни публикации chartjunk варира от 12% до 68%
Техниките за избягване на chartjunk включват замяната на crosshatching с (пастели) твърди или сиви, използвайки директно етикетиране, за разлика от легендите, и избягване на тежки контейнери с данни

Цветове

Цветовете често могат значително да подобрят разбирането на данните.

Нанасянето на цветове често е ефективно
Цветните решетки са форма на слой, който осигурява контекст, но който трябва да бъде ненатрапчив и заглушен
Чисто ярките цветове трябва да бъдат запазени за малки области и най-вече никога не се използват като фон.
Използвайте цвета като основен идентификатор на екрана на компютъра, тъй като различните обекти често се считат за едни и същи, ако имат един и същ цвят, независимо от формата, размера или предназначението си
Линии на контур, които променят цвета на фона на фона, без да създават ефекти 1 + 1 = 3
Цветовете могат да се използват като етикети, като мерки и за имитиране на реалността (например сини езера в картите).
Не поставяйте ярки цветове, смесени с бяло един до друг.
Цветните петна срещу светло сиво са ефективни
Цветовете могат да предават многоизмерни стойности
Скрол баровете трябва да са твърди пастелни цветове
Имайте предвид, че околните цветове могат да направят два различни цвята да изглеждат еднакви и два подобни цвята изглеждат много различни (EI-92/93: ефекти на контекста върху цветовете).
Нежните нюанси на цвят или сива скала са най-добри, ако са ограничени с фини линии на контур (EI-94: оттенъци с контури)
Имайте предвид, че 5-10% от хората са до известна степен сляпо цвят (най-често срещаният тип червено-зелен е синьо-жълт, който обикновено включва синьозелен)

Обща философия за повишаване на разбирането на данни

Високата плътност е добра: човешкото око / мозък може да избира, филтрира, редактира, групира, структурира, подчертава, фокусира, смесва, очертава, групира, обозначава, извлича, сортира, абстрахира, изглажда, изолира, хората, така че да могат да упражняват пълната си власт – не ги ограничавайте.
Несъответствието / объркването са пропуски в дизайна, а не в сложността
Информацията се състои от различия, които правят разлика: за да можете да “скриете” тези данни, които не правят разлика в онова, което се опитвате да изобразите
При показването на паралели трябва да се появяват само съответните разлики
Стойност и сила на паралелизма: след като сте видели един елемент, всички останали са достъпни
Важни понятия с добър дизайн: разделяне на фигура и фон (например, замъглено фоново изображение често привлича вниманието на преден план), наслояване и разделяне, използване на бяло пространство (напр. Китайски пейзажи подчертават пространството, както в художника известен като ” ъгъл Ма “, ориенталската музика често е там, за да подчертае тишината, а не звука).
Графиката трябва да подчертава хоризонталната посока

Техники за увеличаване на разбирането на данни

За да увеличите разбирането на данни, Вие:

Направете белези или етикети колкото е възможно по-малки, но колкото е възможно по-малки, за да останете ясни.
Избягвайте пай диаграми, тъй като те са с ниска плътност и не успяват да поръчат стойности по визуално измерение
Обикновено използвайте точкови карти вместо хлороплетични карти, защото те показват по-точни подробности
Тясно преплитане на текст и графики: прикрепете имената директно към части, поставете малки съобщения до данните, избягвайте легенди, ако е възможно, и отбележете данните директно върху графиката (VE-99: анатомия на шрифта)
Ако е възможно, избягвайте съкращения и използвайте хоризонтален текст
Използвайте серифни шрифтове в горната / долната част на буквите
Използвайте трансформации на мащабиране, ако те (честно) могат да разкрият информация, която иначе би могла да бъде пренебрегната.
Използвайте различни структури, за да разкриете 3D и движение, като разглобен шестоъгълник, истинско стерео и крайно намаляване на скоростта (както е на ръба на сферата: виж EI-15 “взривен шестоъгълник”)

Когато не използвате графиката

Често текстовите таблици могат да заменят графиките за прости данни; можете също да използвате 2D текстови таблици, където обобщенията на редове и колони са полезни. Несравнителните набори от данни обикновено принадлежат на таблици, а не на графики
Плановете за плакати са предназначени само за привличане на вниманието, за разлика от предаването на информация – обикновено те не са добри проекти за графики.
Ако дадена снимка не струва 1000 думи, по дяволите с нея (цитат от Ad Reinhardt – имайте предвид, че това е от първоначалния китайски цитат, че “една картина струва 10 000 думи).

Eстетика

Графичното отличие се състои от простота на дизайна и сложност и истинност на данните. За да постигнете това

Използвайте думи, числа, рисунки в непосредствена близост
Показване на достъпна сложност на данните
Нека графиките да разкажат историята
Избягвайте декорация без контекст
Използвайте линии с различни тегла като привлекателен и компактен начин за показване на данни (VD-185: Mondrian)
Използвайте симетрия, за да добавите красота (въпреки че някой веднъж каза, че “цялата истинска красота изисква известна степен на асиметрия”)

Shares