[科普中国]-高阶视觉

感知心理学通常将视觉分为低阶视觉和高阶视觉两种类型。低阶视觉与物体的物理性质有关，包括深度、形状、边界、表面材质等。高阶视觉包括物体的识别和分类，属于人类的认知能力的重要组成部分，其中，低阶视觉已经在信息可视化和可视分析的研究中得到了广泛的验证。

感知与认知感知是指客观事物通过人的感觉器官在人脑中形成的直接反映。人类感觉器官包括眼、鼻、耳以及遍布身体各处的神经末梢等，相应的感知能力分别成为视觉、嗅觉、听觉和触觉等。其中与可视化密切相关的主要是指视觉感知。与感知对应的概念是认知，认知心理学将认知过程看成是由信息的获取、分析、归纳、编码、概念形成、提取和使用等一系列阶段组成的按一定程序进行信息加下的系统。

心理学上的双重编码理论，即人类的感知系统由负责语言和其他非语言信息（特别是视觉感知方面）的两个子系统组成，此外，大脑对于视觉信息的记忆效果和记忆速度要好于对语言的记忆效果和速度。这也是可视化有助于数据信息表达的一个重要的理论基础1。

格式塔理论格式塔理论最基本的法则是简单精炼法则，认为人们在进行观察的时候，倾向于将视觉感知内容理解为常规的、简单的、相连的、对称的或有序的结构。同时，人们在获取视觉感知的时候，会倾向于将事物理解为一个整体，而不是将事物理解为组成该事物所有部分的集合。格式塔法则又称为完图法则，主要包括：贴近原则、相似原则、连续原则、闭合原则、共势原则、好图原则、对称性原则、经验原则。因此格式塔的基本思想是：视觉形象首先是作为统一的整体被认知的，而后才以部分的形式被认知，也就是说，人们先看见一个构图的整体，然后才看见组成这一构同整体的各个部分—可视化设计必须遵循心理学关于感知和认知的理论研究成果1。

视觉感知的相对性人类认知系统的下作原理决定于对所观察事物的相对判断。例如，在日常生活中，人们在描述一个物体的外观（如长度、高度、重量等）的时候通常会采用另外一个众所周知的物体为参照物。人类感知系统将可察觉的刺激强度的变化表达为一个目标刺激强度的百分比。在可视化中，通过相对判断而精确地揭示数据尺度等信息需要一定的前提条件。一般而言，如果物体使用相同的参照物或者相互对齐，则会有助于人们做出更加准确的相对判断2。

视觉通道可视化将数据属性采用不同的视觉通道进行编码，由于各个视觉通道的特性的差异，当可视化的结果呈现于用户时，用户获取信息的难度和所需要的时间不尽相同。人类感知系统在获取周围信息的时候，存在两种最基本的感知模式 第一种模式感知的信息是对象的本身特征和位置等，对应的视觉通道类型为定性或分类。第二种感知的信息是对象的某一属性的取值大小，对应的视觉通道类型为定量或定序。

通常认为空间、标记、位置、尺寸、颜色、亮度、饱和度、色调、配色方案、透明度、方向、形状、纹理和动向是常用的视觉通道类型，某些视觉通道被认为属于定性的视觉通道，如形状、颜色的色调或空间位置，而大部分的视觉通道更加适合于编码定量的信息，如直线长度、区域面积、空间体积、斜度、角度、颜色的饱和度和亮度等。当然，视觉通道的类型不具有明确的界限。

视觉通道的类型决定了可视化不同的数据可能采用的视觉通道，而视觉通道的表现力和有效性则指导可视化设计者如何挑选合适的视觉通道，实现对数据信息完整而具有目的性地展现3。

本词条内容贡献者为:

李宗秀 - 副教授 - 黑龙江财经学院