[科普中国]-可视化

简介定义

可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、1计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。目前正在飞速发展的虚拟现实技术也是以图形图像的可视化技术为依托的。

应用领域可视化技术最早运用于计算机科学中，并形成了可视化技术的一个重要分支——科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing)。科学计算可视化能够把科学数据，包括测量获得的数值、图像或是计算中涉及、产生的数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在研究者面前，使他们能够观察、模拟和计算。

来源科学计算可视化自1987年提出以来，在各工程和计算机领域得到了广泛的应用和发展。

发展最近几年计算机图形学的发展使得三维表现技术得以形成，这些三维表现技术使我们能够再现三维世界中的物体，能够用三维形体来表示复杂的信息，这种技术就是可视化（Visualization）技术。

可视化技术使人能够在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作，和计算机直接交流。这种技术已经把人和机器的力量以一种直觉而自然的方式加以统一，这种革命性的变化无疑将极大地提高人们的工作效率。可视化技术赋予人们一种仿真的、三维的并且具有实时交互的能力，这样人们可以在三维图形世界中用以前不可想象的手段来获取信息或发挥自己创造性的思维。

机械工程师可以从二维平面图中得以解放直接进入三维世界，从而很快得到自己设计的三维机械零件模型。医生可以从病人的三维扫描图象分析病人的病灶。军事指挥员可以面对用三维图形技术生成的战场地形，指挥具有真实感的三维飞机、军舰、坦克向目标开进并分析战斗方案的效果。

更令人惊奇的是目前正在发展的虚拟现实技术，人们对计算机2可视化技术的研究已经历了一个很长的历程，而且形成了许多3可视化工具，其中SGI公司推出的GL三维图形库表现突出，易于使用而且功能强大。利用GL开发出来的三维应用软件颇受许多专业技术人员的喜爱，这些三维应用软件已涉及建筑、产品设计、医学、地球科学、流体力学等领域。

随着计算机技术的继续发展，GL已经进一步发展成为OpenGL，OpenGL已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准，包括ATT公司UNIX软件实验室、IBM公司、DEC公司、SUN公司、HP公司、Microsoft公司和SGI公司在内的几家在计算机市场占领导地位的大公司都采用了OpenGL图形标准。值得一提的是，由于Microsoft公司在Windows NT中提供OpenGL图形标准，OpenGL将在微机中广泛应用，尤其是OpenGL三维图形加速卡和微机图形工作站的推出，人们可以在微机上实现三维图形应用，如CAD设计、仿真模拟、三维游戏等，从而更有机会、更方便地使用OpenGL及其应用软件来建立自己的三维图形世界。

虚拟现实技术目前正在发展的虚拟现实技术，它能使人们进入一个三维的、多媒体的虚拟世界，人们可以游历远古时代的城堡,也可以遨游浩翰的太空。所有这些都依赖于计算机图形学、计算机可视化技术的发展。

虚拟现实技术4将一种复杂和抽象的数据以非量化的、直观的形式呈现给用户，使用户以最自然的方式实现与用户的交互技术，复杂场景的可视化仿真是虚拟现实的重要领域，其目的在于场景的实时生成并显示。

可视化仿真系统，交互形式丰富、具有仿真效果好、开发流程快、用户真实感强易于掌握等优点。在场站设计、官网改造、教育培训、宣传展示等时机应用中发挥着显著作用。

引导技术中的可视化简介引导（facilitate)一次研讨会时，需要时时牢记：可视化原则。

就短时记忆而言，成年人一次只能记忆7±2个观点/事物/细节/元素，过多的观点成年人无法一一记住，因此，研讨会时，研讨者无需记忆，引导者将大家的注意力集中于思考、创新观点方向。

无论是为了追求达成共识的研讨会，还是进行一次创意的研讨会，还是二者的综合，可视化都是一个重要的原则。

定义及时记录发言人的观点，称为“可视化”，也即：将正式发表的观点（声音）转化为文字或图形/简笔画/草图。其他可视化的做法：借助于投影仪将单页PPT/PDF/图片/EXECL投影于全体研讨者面前；如果PPT/PDF/图片/WORD等是多页的，或者投影无法一次显示完整信息的（如EXECL表格），应将之打印出来，呈现在全体研讨者面前。

可视化的原则忠于发言人的语言：只能如实记录发言人的原话，应口语化，不宜予以过度加工、过度书面语。

能图形化时，尽可能使用图形化、草图化。

兼顾效率：不擅长画图的facilitator（引导者）可采取文字记录的方式。

可视化的注意事项大多使用大白纸记录（或A1幅面的大白纸，或称海报纸，或专用的56cm×85cm白板纸，注意，是用于白板的“白板-纸”，不是印刷行业专用的“白色-板纸”，后者因为是板纸，厚度惊人、重量不菲，使用不便）。

视不同情形，会结合使用报事贴（post-it，或称“便利贴”），尤其是需要将讨论内容移动位置时，采取报事贴会比较方便。

善用颜色：最常用的方式是使用3种或3种以上颜色的白板笔，以利于全体研讨者能看清。一般会规定每种颜色的用途，以统一风格。常用的方式：蓝色笔书写标题，黑色笔书写正文，红色笔用于标注/修订等。不使用记号笔的原因：避免无意中的污染，难以清理。

关注细节：字体要足够大，若研讨人数达到30人以上时，需考虑最后一排人群应该能够看清文字；字体建议使用楷体或行楷，避免使用草书等难以辨认的字体；报事贴不要用反、旋转，保持统一、美观，避免干扰思考。

可视化的意义展现全貌：很多讨论所涉及的主题都是包括多个元素，其中一个元素会影响到多个其他元素，如果不采取可视化，则无法看到全貌、也无法进行真正的讨论。

增强理解、便于对话、探索、交流。

简化复杂性，增强审视。

处理异议：在讨论过程中，出现观点不同时，争论的双方看到自己的观点得以记录并展现于众时，情绪会逐渐趋于缓和。