深入理解叙述可视化中的顺序 (A Deeper Understanding of Sequence in Narrative Visualization)

在传统的叙述中,讲述的顺序对于读者的理解和记忆是有很大影响的,顺序安排的好,循序渐进,会让人更容易理解和记忆。但是在叙述可视化中,可视化出现的顺序是否对理解和记忆有影响我们就知之甚少了。本文首先研究了大量优秀的叙述可视化案例,对可视化进行分类总结;随后提出了一个基于图的寻找有效的叙述可视化序列的方法,并做用户实验分别验证了此方法在局部和全局最优上的效果。

叙述是指讲述一个故事,叙述可视化则是用可视化来讲故事。传统的叙述顺序对于故事的理解和记忆是很有影响的,常见的有顺序,倒序,插叙。但是我们却不了解叙述可视化中顺序是否关系着用户对整体内容的理解,是不是某些顺序可以让用户更容易理解,而有些则加大了阅读的难度呢?

我们现在可以从网络上找到很多优秀的的叙述可视化,这些作品大多出自专业设计师之手,例如受过专业新文学训练、精通图形设计和统计学的人。而普通人(市场分析师或者数据咨询师),他们能够找到想要展示的内容的关键信息,并把这些信息可视化出来,然后顺序的展示在PPT上,但很难做到让读者或者听众容易理解和记忆。为了从优秀的叙述可视化案例中学习他们设计的规律,本文做了一个定性的分析。

定性分析

为了从专业设计师那里学习设计策略,我们分析了42个专业的叙述可视化案例。并且在实验开始的时候提出了以下几个关于顺序的问题:

  • 在线性叙事可视化中那些类型的变化驱动了可视化之间的过渡?
  • 这些过渡之间有没有共性的特征?
  • 局部过渡(一个可视化对一个可视化)与全局过渡(涉及多个局部过渡的模式)相比有什么区别?

这42个案例是从2006到2012年之间,选自纽约时报、可视化博客(visualizing.org)、知名新闻来源(BBC)、Guardian Interactives(见图1)等出处。

guardian interactives

图1. Guardian Interactives 网站上的可视化作品

从这些优秀案例中我们从接触可视化过渡的几种常见的类型,对话型:从问到答;时间型:顺序、逆序、未来等等。而过渡变化之前和之后的可视化我们称之为叙述可视化状态。除了两个可视化之间的过渡,还有一种过渡平行,它会重复某一些过渡类型,得到几个平行的模式,如图2所示。使用这种并行过渡通常是为了是的展示的结构更均衡。从这个定性分析中我们可以得到以下启发:

  • 局部过渡经常基于数据维度的少量变化
  • 平行序列模式能够在全局层面观察到以保持整体的一致性
transition types

表1. 过渡类型

parallelism

图2. 并行过渡。这是纽约时报的一篇新闻中的可视化“哥本哈根:排放,条约,影响:可能带来的影响”。这是三组从一般到特殊的过渡。

叙述可视化序列算法

首先,我们定义一个可视化为一个节点,两个可视化之间的变化类型为一条边。变化的数目为边的权值,用户还可以为边的类型设置偏好,如图3所示。若要衡量一个序列是不是最易于理解的,我们需要设定一个衡量方法,这里称作目标函数。为了保持逻辑上的连续性,目标函数设为所有过渡的权值之和。

algorithm

图3. 基于图的叙述可视化序列算法。每个可视化表示节点,两个可视化之间的变化(过渡)表示边,边的变化类型是标签,变化的数目是花费,星号代表用户对这种变化类型的偏好。

评估用户对序列的感知度

局部过渡:转换花费和过渡类型权重

我们在亚马逊Mechanical Turk做了一个用户调研实验,给定一个可视化和两个选项,问用户哪个选项更适合放在给定可视化之后人们更容易理解。实验室之前我们提出了两个假设:

  • 用户会持续的倾向与变化小的过渡
  • 与其他测量过渡相比用户会持续的倾向维度、时间、粒度。

实验室结果是大多数用户选择了与给定可视化变化最小的选项。因而用户会持续的倾向与变化小的过渡这个假设得到了肯定。而对于过渡类型用户的倾向按以下排序。

时间>(维度|测量)>粒度

local

图4. 局部过渡实验室示例。Graph 1为给定的可视化,Graph 2a 和 Graph 2b 为选项,用户可选择最容易理解的一个放在Graph 1后面。

序列:并行的影响(全局过渡)

此实验结果验证了用户认为逆序会增加理解难度;对待不进行比较的问题没有差异;非逆序的序列有助于记忆。

综上所述,本文通过研究优秀的叙事案例建立了一个可视化过渡类型的分类,并从中总结了一些策略。提出了基于图通过最优化目标函数的序列算法,第一个用户实验验证了用户倾向于选择变化小的过渡,以保证局部最优的正确性,但全局最优还有待改进。

[1] Jessica Hullman, Steven Drucker, Nathalie Henry Riche, Bongshin Lee, Danyel Fisher, Eytan Adar. A Deeper Understanding of Sequence in Narrative Visualization. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (InfoVis’13), 19(12):2406-2415, 2013.

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