信息可视化设计的相关科学
1.格式塔原理
格式塔学派是产生于20世纪德国的重要心理学流派之一，代表人物有魏特海默、柯勒、考夫卡。格式塔原理对现代美学具有基础性的影响。格式塔原理解释了人类视觉是如何工作的，并发现人类视觉是整体的，视觉会自动将它所看到的东西形成一个完整的形状，而不是仅仅看到不相连的形状，同时提出人类的视觉判断还受到经验的制约。因此，格式塔学派在视知觉研究方面作出了巨大的贡献。
魏特海默提出了格式塔知觉组织原则：靠近性原则、相似性原则、连续性原则、闭合性原则、主体与背景原则、简单对称性原则、共同命运原则。通过学习格式塔原则，可以为信息可视化设计提供理论支撑。
（1）靠近性原则：在感知领域中，对客体的感知是根据物体各部分之间的紧密程度来进行的。这两个因素越接近，就越有可能结合在一起。它显示了更强的关系。但是近距离也是有区别的，在一个复杂的设计中，必须在考虑它们之间内在逻辑关系的同时进行排版。例如以四行四列等间距排列状的小圆点为例（图1-26），当每列间距不动的情况下，每行的小圆点在原有基础上移动并靠近，这时人们的视觉会以“行”对这些原点进行分组；同样，行间距相同，只将列间距进行缩小，人们的视觉会以“列”对这些原点进行分组。
图1-26 靠近性原则图例
（2）相似性原则：当人们感觉到类似的东西时，只要不被接近因素的东西打扰，人们就会把它们放在一起。换而言之，相似的部分在知觉上形成群体（图1-27）。例如，当人们在公共场所小团体聊天时，人们能听到有人在喧闹声中说话，因为那个人的讲话音质总是相似性的。如果他的说话音质不断变化，就很难把他的话和场所噪声区分开来。总之，人们倾向于把具有明显共同特性的事物（如形状、大小、共同的运动、方向、色彩等）作为一个整体来考虑。具有类似视觉特征的元素被认为比没有类似视觉特征的元素更有联系性。
（3）连续性原则：在连续性原则下，人们的视觉感知倾向于感知连续的形状，而不是分散的碎片；即使形状是不相连的，人们的视知觉也会感觉它是相连的（图1-28）。它是人们生活中经常发生的事情，就像通常的拼图一样，即使它被打破了，人们仍然可以用常识和经验拼凑起来。
（4）闭合性原则：当我们看到一个熟悉的视觉形象时，人们会把不完整的局部形象作为一个整体，这种感知的结束被称为闭合。如果局部图像过于陌生或片面，则不会出现整体闭合联想。即使没有外形的限制，人们也能自动填补图形在大脑中形成整体形象。例如“卡尼萨三角”图形，初看可能会看到一个有黑边三角形，上面堆放着一个白色的倒三角形。事实上，图片中没有三角形，只有散乱的线条和三个有凹槽的圆形（图1-29），但人们的大脑认为图形有一个倒三角形。
图1-27 相似性原则图例
图1-28 连续性原则图例
图1-29 “卡尼萨三角”图例
（5）主体与背景原则：主体是指在界面中占据人们主要注意力的全部元素，此时其他的元素则为背景。当主体与背景重叠时，人的眼睛倾向于将小客体作为主体，将大客体作为背景，通过大小与图形的关系来表达人们想要表达的内容的不同层次。即当小图形与大图形重叠时，人们的视觉倾向于将小图形划分为主体，将大色块划分为背景（图1-30）。
图1-30 主体与背景原则图例
（6）简单对称性原则：在观察事物时，人们的第一印象往往是简单和对称的模式。对称的、规则的、光滑的、简单的图形特征往往形成一个整体。对称的元素通常被认为是属于一起的，不管它们相距多远，它们都会给人们一种坚实有序的感觉（图1-31）。
图1-31 简单对称性原则图例
（7）共同命运原则：除去共同命运原则外，其余原则主要涉及静止的形体和物体，但共同命运原则则涉及运动中的物体。共同命运原则与靠近性原则、相似性原则密切相关，这些原则都影响着人们是否能从群体中感知事物。共同命运原则认为：一起移动的物体被认为属于同一个群体或彼此相关（图1-32）。这一原理广泛应用于许多动态信息可视化设计中。
图1-32 共同命运原则图例
2.符号与传播学
视觉信息的生成和发展是在符号的编码和解码过程中进行的。人类通过图像、声音或空间来体验事物的意义。由于地理位置、时代、国家、语言、思维方式以及文化传统构成图像的方式不同，人们不需要把自己置于他人的语境中，因为人们有自己的解码方式。
人类是群体社会动物，所以交流行为是必不可少的，沟通是指人与人之间信息的交流。人们利用符号来实现意义的传递，这也是一个视觉符号化和视觉符号解释的完整过程，是人们在不同的空间和时间实现信息共享、行为协调的过程。在人际交往过程中，信息传播和交流的过程包括7个要素（图1-33）。
图1-33 信息传播和交流的7个要素
这7个要素相互连接，构成了传递信息传输的回路。其中视觉符号的产生和信息传递的完成过程主要由信息源、编码、信道和解码组成，即以信道为媒介的传播者编码过程和接收者解码过程。
（1）信息源即信息传播主体，从信源的传播技术看，传播必定要与科技相融合，数字化的采集与存储技术、人工智能、虚拟现实技术等都可为其提供技术支持；从信源的态度看，信息传播者能否主动、自觉、充分了解自己的传播内容、传播目的和传播对象，是信息传播能否取得效果的关键；从信源的知识和文化看，信息传播者与信息接收者的文化程度也对传播影响巨大；从社会系统看，国家政治、经济、文化制度是影响传播的外部环境，良好的社会氛围有助于提高传播者的传播意识，强化传播效果。
（2）编码是信息作为传播的客体进行内容、符号和处理的过程。在传播过程中，信息传播者需要将其“编码”，将内容、结构与成分予以艺术化呈现。信息传播者可根据不同的载体，如语言、图像、视频、音乐等，呈现出不同的表达方式，以更加具象化的形态激发接收者的共情效应，促使其理解信息的内在价值。当然，信息传播者对内容、符号的处理方式也会影响信息传播的传播效果。
（3）信息作为传播的客体主要包括内容、符号和处理。在可视化元素的传播过程中，信息传播者需要将其“编码”，将内容、结构与成分予以艺术化呈现。信息传播者可根据不同的文化载体，如语言、图像、视频、音乐等，呈现出可视化内容不同的表达方式，以更加具象化的形态激发接收者的共情效应，促使其理解信息的内在价值。当然，信息传播者对内容、符号的处理方式也会影响到信息传播的接受度和传播效果。
（4）通道作为信息传播的通道，主要指信息传播的技术通道与表现形式。早期传播因时间、地点、空间、人力、物力等多方面的因素，制约其传播的广度和深度。新时代的数字化艺术传播则可打破这些制约，通过数字媒介，打通受众的视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉等通道，从而使信息得到全方位的有效传播。
（5）信宿是影响信息传播效果的关键一环。信宿的传播技术、态度及其信息内容方面的相关知识、文化与社会背景等，对其接收信息并做出相应反馈具有重要影响。而且，信宿除被动获取信息外，还可对信息进行反馈和再传播。在传播过程中，信息可能会受损，也可能会被再次“编码”，原来的信宿就会变为新的信源，原来的信源则会变为新的信宿，实现信息交互。所以，信息可视化传播应注重大众对于信息的感受程度，加强与大众的互动联系，激发其主动吸收和传播信息。
（6）解码也称为译码，是指信息在思想传递过程中被重构的方式。解码是意义传达的另一个重要组成部分，是符号解读的过程。符号化的人类行为是从编码到解码、从发送到收讯的一个完整过程。发送者对思想和感情进行编码，信息的编码过程是有象征意义的。解码是对符号或符号表达方式的解释。解码与编码的关系反映了对主客体的认识和被理解。
（7）反馈指信息传送者和接收者之间的相互作用，是沟通成立的必要条件。是信息接收者在获得信息后或根据信息采取行动后会根据自己的理解、感受和经验提出自己的看法和建议。