视觉思维之眼睛和大脑

Alberto Cairo 在the functional art 一书中写到:”任何图表与可视化的首要和最终目的是作为协助我们的眼睛和大脑挖掘现象背后隐藏信息的一种工具…….如果我们将信息图表与可视化作为交流工具,而不是简单地看作传统的图表艺术品,那么研究眼睛与视觉大脑的内部工作原理就显得非常重要。”

视觉感知工作原理图

视网膜

视网膜上的感光细胞有4 种不同类型,3种锥状细胞和1种杆状细胞,这些细胞对光线作出反应,产生电信号,通过视神经到达大脑的视觉1区(初级视皮层)。

中央凹和眼睛运动

抬起左手与身体垂直,再对自己竖个大拇指,在这一臂长的距离上,我们能看清的区域只有拇指指甲那么大。你会说怎么可能啊?周围的东西我都能看得到啊 !

只能看到拇指指甲那么大的,是因为视网膜中央有个很小很小的区域叫中央凹 。我们要看清楚眼前的特定事物,必须通过快速的眼睛运动让关键的信息落在高分辨率的中央凹上。

周围的东西都看得到,是因为我们没有感觉到眼睛在运动。大脑控制眼睛的运动,眼睛运动时间非常短,大约只有1/10秒。当我们需要关注某样东西时,就会去获取与这样东西有关的特征信息。

中央凹测试

如果眼睛不动,盯着中间的2个数字(107.3和106.3)。你会发现周围的数字都是模糊的。

盲点

盲点就是视网膜上没有感光细胞的那个地方,有眼动静脉(血管)和视神经通过。左侧图1为视网膜,2是神经纤维,3是视神经,4是盲点的位置。右侧图是头足纲动物(如章鱼、乌贼)的视网膜是正向的,它们的感光细胞位于视网膜的正面,神经纤维位于感光细胞后面,因此头足纲动物没有盲点。

Caerbannog – Own Work, based on Image:Evolution_eye.png created by Jerry Crimson Mann 07:07, 2 August 2005 UTC (itself under GFDL).

用2个眼睛看东西的时候,每只眼睛盲点看不到的地方,会被另一只眼睛弥补掉,所以我们不会感觉到盲点的存在

盲点测试

把头靠近屏幕的+处上,用手遮住你的右眼,左眼去看+处。盯着+处并慢慢向后垂直移动,你会发现消失了。继续慢慢往后移动,你会发现又出现。

视觉系统三阶段的模型

  • 低层特征分析
  • 图案处理
  • 目标识别

将信号从视网膜传输到大脑的视觉处理区域的过程我们我们称为自下而上处理。这一过程中相应地也包含了自上而下的处理(提取记忆中的信息并传输到大脑的视觉处理区域)。

总结

我们大脑具有形成图像的神奇能力。懂得大脑如何处理信息,我们就可以利用这些知识提高我们的数据可视化能力。

参考

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B2%E9%BB%9E_(%E7%9C%BC)

Visual Thinking: for Design (Colin Ware 2008)

不只是美:信息图表设计原理与经典案例(Alberto Cairo 2015)

 

 

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