为什么要改变视图
数据集通常足够大和复杂，在一个单一的静态视图中显示所有内容会导致压倒性的视觉混乱。 处理复杂性有五个主要选项
- 一个随时间变化的视图； 派生新数据；
- 将数据划分为多个视图或层；
- 减少显示的数据量； 在单个视图中嵌入焦点和上下文。
视图如何改变的可能性可以基于任何其他的设计选择来构造一个习惯用法：改变编码、改变排列、改变顺序、改变视点、改变哪些属性被过滤、改变聚合级别等等。
排列
重新排序的力量在于空间位置作为最高级视觉通道的特权地位。在空间上重新排序数据使我们能够调用视觉系统的模式查找部分来快速检查新的配置是否传达了新的信息。
它可以与任何分类属性一起使用。相反，对于已经有了给定顺序的有序属性，重新排序是没有意义的。
改变对齐
改变阵容中的对齐方式。
- (a)经典叠杆。
- (b)根据所选属性发散堆叠条。
- (c)订购堆叠酒吧。
- (d)分开排列的条形图：小的多个条形图。
当对齐方式改变时，将在两种状态之间发生动画转换。
增加动画过渡
动画转换的好处在于，它们通过明确显示第一种状态下的物品如何移动到第二种状态下的新位置来帮助用户保持两种状态之间的上下文感，而不是强迫用户使用内部认知和记忆资源自己跟踪物品。
当变化量有限时，这些过渡是最有用的，因为如果许多项目在整个框架中以不同的方式变化，人们就无法跟踪发生的所有事情。
当少量对象发生变化而其余对象保持不变时，或者当一组对象以相似的方式移动在一起时，它们都能很好地工作。
元素选择
一个基本的设计选择是要选择的元素类型：数据项、链接、属性。
在属性中按级别进行选择也很常见；也就是说，共享该属性唯一值的所有项。当数据跨多个视图分面时，视图本身也可以是选择目标。
独立选择类型的数量也是一种设计选择。在最简单的情况下，只有一种选择：元素要么被选中，要么不被选中。
支持两种选择也很常见，例如，在某些情况下，鼠标单击产生一种选择，鼠标悬停（光标经过对象）产生另一种选择。
高光
选择应该触发高亮，以便为用户提供即时的视觉反馈，以确认他们的操作结果与他们的意图相匹配。 可以独立变化的两种不同的设计选择：用户如何选择元素的交互习惯用法和如何突出显示所选元素的视觉编码习惯用法。 如果使用颜色，应确保视觉弹出效果达到足够的色调，亮度，或饱和度对比。通过颜色变化来高亮的一个限制是现有的颜色编码被暂时隐藏。 另一种设计选择是使用大小通道，例如通过增加项目的大小或链接的线宽。对于链接，通过将实线更改为虚线来突出显示形状通道也很常见。这些选择可以组合在一起，例如，通过增加宽度和改变颜色来突出显示线条。也可以考虑减少非选中项目的显著性。
保持上下文的视觉链接
链接被绘制成曲线，在vis中现有元素之间仔细路由。 路由考虑到四个标准之间的权衡：最小化链接长度，最小化突出区域的遮挡，最大化链接颜色与现有元素颜色之间的差异，以及最大化链接捆绑在一起。
选择的结果
选择通常是多阶段序列的第一步，允许用户指出应该成为下一个操作目标的特定元素。
- 选中的项目可以被过滤或聚合，或者它们的可视编码可以被更改。
- 一组选定的区域或项目可能会在视图中重新排序。
- 可以构造导航轨迹，以便在动画转换结束时将选定的项目置于视图的中心。
导航
大型和复杂的数据集往往不能从单一的观点来理解。许多交互式可视系统支持导航，类似于物理世界。空间布局是固定的，导航改变了视点。导航一词指的是改变绘制事物的角度。潜在的隐喻是一个虚拟的相机，位于一个特定的地点，瞄准一个特定的方向。当摄像机视点改变时，摄像机框架中可见的项目集也会改变。 导航可以分为三个部分
- 焦使相机离飞机更近或更远。拉近镜头会显示出更少的物品，而这些物品看起来更大。缩小镜头，使镜头离得更远，会显示出更多的物品，而且它们会显得更小。
- 平移照相机使其与图像平面平行，上下或左右移动。
- 旋转使相机绕自己的轴旋转。旋转在二维导航中很少见，但在3D运动中更为重要。
缩放
几何缩放与我们在现实世界中走近物体的体验相对应。在2D的情况下，这个比喻是将一张纸移近或远离我们的眼睛，同时保持它与我们的脸平行。
使用语义缩放，对象的表示将适应对象所占用的图像空间区域中可用的像素数。
文本文件的抽象可视化表示可能始终是一个矩形框，但其内容可能会发生很大变化。
- 当框很小时，它将只包含一个带有文件名的短文本标签。
- 一个中等大小的方框可以包含完整的文档标题。
- 一个大的方框可以容纳文件内容的多行摘要。
如果表现形式没有改变，那么当盒子很小时，多行文本就会变得难以辨认。
语义缩放
用于分析大型时间序列数据集合的LiveRAC系统，在本例中用于大规模系统管理的资源使用情况。
约束导航
有了不受约束的导航，相机可以移动到任何地方。 在3D空间中使用6个自由度进行导航并不是大多数人都具备的技能；飞行员是个例外。 受限导航习惯用法限制了相机的可能运动，例如限制缩放范围，这样相机就不能缩小到比整个绘制场景可见的距离更远的地方，或者缩小到比最小对象的尺寸更远的地方。 当与多个视图之间的链接导航结合使用时，约束导航特别强大。 例如，表格视图或列表视图可以按许多可能的属性进行排序。这些视图很好地支持搜索，其中唯一项的名称是预先知道的。在列表视图中单击该对象可以触发导航，以确保感兴趣的对象被置于另一个为浏览本地社区而设计的视图中，其中的项目以非常不同的空间编码进行布局。
属性约简
使用虚拟相机进行导航的几何直觉也导致了一组减少属性数量的设计选择：slice、cut和project。 虽然这些习语的灵感来自于在3D场景中操纵虚拟摄像机的方法，但它们也适用于高维空间。 这些习惯用法通常用于空间字段数据集，但它们有时也可以有效地应用于抽象数据。
切片
使用切片设计选择，从要消除的维度中选择一个值，并且只提取与该维度值匹配的项目，以包括在低维切片中。 当将空间数据从3D减少到2D时，切片是一个特别直观的比喻。选择的值是高度，提取的信息是与该高度匹配的每个点的2D位置和颜色。 在这里，切片平面与人体的一个主要轴对齐，这也是用于收集数据的原始尺寸。 轴向切片的一个好处是，它们可能对应于观察者所熟悉的视图：例如，医科学生学习解剖学时，会根据标准冠状面、矢状面和水平面的横截面来学习。
cut的交互习惯用法允许用户定位一个将观看量分成两部分的平面，并且不显示最靠近摄像机视点的平面一侧的所有内容。切割通常用于查看3D体内部的特征。切割平面被设置为与之前的切片相同的水平。切割设计选择比单独的2D切片显示更多信息，因为切割平面后面的周围3D环境也是可见的。
HyperSlice
视觉编码是一组视图，显示在矩阵中排列的所有可能的正交二维切片。
图(a)显示了系统背后的直观，这是一个简单的三维例子，三个平面以直角相交。视图与高维空间的链接导航协调，其中每个视图既是显示又是控件：用视图拖动会根据其维对改变切片值。
图(b)显示了一个更复杂的四维数据集，其中函数值用亮度编码。
估算
对于项目设计选项，将显示所有项，但不显示要排除的特定维度的信息。例如，物体在墙上或地板上的阴影是从3D到2D的投影。 投影有很多种；一些保留了被删除维度的部分信息，而另一些则完全删除了这些信息。 这个术语通常用于到低维空间的线性变换。在本单元的后半部分，我们将学习非线性投影的概念。 投影的一种非常简单的形式是正交投影：对于每个项目，排除维度的值被简单地删除，并且不保留有关被排除维度的信息。 标准建筑蓝图显示了3D XYZ场景的轴对齐2D视图的三种可能视图：XY维度的平面图，YZ的侧面视图和XZ的正面视图。
透视图
一种更复杂的投影形式是标准透视投影，它也可以从3D投影到2D。这种转换在我们的眼睛中自动发生，并在计算机图形虚拟摄像机中使用的透视转换中进行数学建模。 虽然关于深度的大量信息丢失了，但通过透视失真的缩短效果保留了一些信息，在图像平面上，远处的物体比附近的物体更接近。
多视图
分割显示
显示视图的一个选项是并排并置它们，从而导致如何协调这些视图的许多选择。 另一种选择是将视图作为层相互叠加。当视图显示不同的数据时，一组选项涵盖了如何跨多个视图划分数据。 并置视图的主要设计选择包括如何协调它们：它们之间共享哪些视觉编码通道，它们之间共享多少数据，以及导航是否同步。 其他并置选项是何时显示每个视图以及如何排列它们。 分区的设计选择包括使用多少个区域、如何将数据划分为多个区域、使用属性进行分区的顺序以及何时停止。 如何叠加的设计选择包括元素如何在层之间划分，使用多少层，如何相互区分，以及层是静态构造还是动态构造。
为什么使用多视图
多个并排并置的视图在空间中展开，这是一种替代不断变化的视图，其中呈现给用户的信息随着时间的推移而分散。比较同时可见的两个视图相对容易，因为我们可以在它们之间来回移动我们的眼睛来比较它们的状态。相比之下，对于一个不断变化的视图，将其当前状态与之前的状态进行比较需要用户查阅他们的工作记忆。并置视图的显著成本是并排显示这些多个窗口所需的显示区域。展示面积是一种稀缺的外部资源。叠加层不需要更多的屏幕空间。
视觉分层是在复杂的视觉编码中控制视觉混乱的一种方法，它可以使视图比没有任何层的单一视图更整洁。叠加的一个限制是，创建视觉上可区分的层对视觉编码的选择施加了严重的限制：两个是非常可行的，三个是可能的，但更多是困难的。
exploratory data visualiser (EDV)
EDV系统具有视图之间链接突出显示的习惯用法，这里是一个棒球统计数据集，具有链接的条形图、散点图和直方图。
在图(a)中，用户在右上方的平滑直方图视图中选择了高薪球员。
在图(b)中，用户在助攻-输出字符中选择了底部组中的球员
数据共享
有三种选择：对于共享数据，两个视图都可以显示所有数据；使用overview-detail，一个视图可以显示另一个视图的子集，或者使用较小的倍数，视图可以将数据集的不同分区显示为不相交的部分。在每个视图中显示所有数据在多表单系统中很常见，其中视图之间的编码不同。 使用overview - detail，其中一个视图显示有关整个数据集的信息，以提供所有内容的概述。一个或多个附加视图显示查看器从概览中选择的数据子集的更详细信息。
鸟眼图
概览中的一个小矩形显示了在详细信息视图中可查看的区域。通常，链接是单向的，当用户在大细节视图中平移和缩放时，概览中矩形的位置和大小也会更新。使用双向链接视图，还可以在小视图中移动矩形，以更新大视图中显示的区域。
多种形式的概述-细节微阵列
支持生物学家对微阵列时间序列数据进行可视化探索的工具。
五个任务：找到在整个时间段内开启或关闭的基因，找到在特定时间窗口内价值上升或下降的基因，找到具有相似时间序列模式的基因，将所有这些集与已知功能组的基因联系起来，并将结果导出用于其他工具
小型多重图
小的倍数表示每个视图中数据集的不同分区。共享的视觉编码意味着视图有一个共同的参考框架，这样它们之间的空间位置比较就有了直接的意义。小的倍数通常被对齐到一个列表或矩阵中，以支持最高精度的比较。选择小多视图与选择多形式视图相反，因为编码是相同的，但数据不同。 小倍数的缺点是需要占用屏幕空间来同时显示所有这些视图。当前大约一百万像素的显示器的操作限制是几十个视图，每个视图中有几百个元素。小多视图的优势在于使数据集的不同分区同时并排可见，允许用户以最小的交互成本和内存负载快速浏览它们。 小倍数通常被用作动画的替代方案，其中所有帧同时可见，而不是一个接一个地显示。当每帧之间的变化量很复杂并且分布在场景中的许多点之间时，动画会施加大量的内存负载。
Improvise
Improvise系统支持不同视图类型的复杂组合。该演示展示了使用多个视图的人口普查数据。除地理信息外，每个县的人口信息包括人口、密度、性别、年龄中位数、1990年以来的百分比变化以及主要民族的比例。该系统具有地理视图、散点图视图、平行坐标视图、表格视图和矩阵视图等多种形式。这些多形式视图都共享相同的双变量顺序-顺序颜色编码，并在中间底部使用图例进行记录。 一组小倍数视图以散点图矩阵的形式出现在左下角，其中每个散点图显示一对不同的属性。所有的视图都通过高亮显示连接起来：蓝色选中的项目在一些视图中紧密相连，在另一些视图中展开。通过按属性对数据进行分区，产生一组小倍数可重排序的列表视图。列表视图允许根据感兴趣的属性进行直接排序和选择。左上角视图中的地图是一个小概览，与中上方的大地理细节视图链接导航。
分割
如何将多变量数据集划分为有意义的组的设计选择对用户可见的模式类型具有重要影响。这种选择使用空间接近编码关联，这是一种高排名的信道。 要进行多少次分割：分割可以通过尽可能多的属性继续进行，直到达到每个项目的一个区域的最简单情况，并且可以使用单个标记进行编码，或者可以在每个区域中有更复杂的结构的更高级别停止； 使用属性进行分割的顺序； 要使用多少视图；虽然这个决定通常是由数据驱动的，但它可以提前确定。 分区属性通常是一个只有有限数量的惟一值的分类变量。它可能是一个关键变量，但不一定是。为了将分区与可视编码选择联系起来，可以将每个分区组放置在空间区域内。 然后需要对这些区域进行排序，并经常对齐。例如，将空间细分为区域后，可以在1D列表或2D矩阵中对它们进行对齐和排序。递归细分允许这些区域彼此嵌套；这些嵌套区域可以使用与它们的封闭区域相同的选择或不同的选择来排列。
List alignment
在分组条形图中，在标准条形图中只绘制一个标记的每个区域内绘制多条形符号。在图(a)中，区域是各州，每个字形中的条形图表示人口统计类别。小倍数设计选择只是显示几个标准条形图，每个视图一个。 在图(b)中，每个视图显示一个人口统计类别，各州沿着每个标准条形图轴分布。分组条形图便于在属性之间进行比较，而小的多个条形图便于在单个属性内进行比较。
Matrix alignment
Trellis系统将多变量数据集划分为多个视图，并在二维矩阵对齐中对它们进行排序。
图中显示了大麦产量的数据集和点阵图。三个分类属性充当关键。site属性有六个独特的等级，即大麦生长的地方。大麦的品种属性有十个等级。year属性只有两个级别。该数据集还有第四个量化属性，即产量。第三排莫里斯遗址的地块与其他遗址不匹配，这表明年份可能被调换了。
叠加层
叠加系列的设计选择涉及到通过在单个复合视图中直接将多个层堆叠在一起来将它们组合在一起。所有的图纸都有相同的水平和垂直范围，并且混合在一起，就好像单个图纸是完全透明的，没有任何标记存在。
静态层
在静态图层中，所有图层同时显示；用户可以通过视觉注意的选择性方向来选择关注的对象。这种方法经常用于地图。区域标记形成一个背景层，用三种不同的不饱和颜色区分水、公园和其他土地。
线条标记形成了道路网络的前景层，主要道路用完全饱和的红色宽线编码，小道路用较细的黑色线编码。这种分层效果很好，因为不同层上元素之间的亮度对比，如图(b)所示。
叠加折线图
这种简单的叠加效果很好，因为唯一的标记是一条细线，大部分与其他标记不相交。遮挡的数量非常小，只有三条线。这个成语甚至可以用在近十几个叠加的项目上。然而，这种方法不能扩展到几十个或几百个项目。
动态图层
对于动态层，与视图的其余部分不同的显著层是交互式地构建的，通常是响应用户选择。动态创建前景层，该层随着用户移动光标而不断更新。当光标直接在一个节点上时，前景层显示它的单跳邻居：这在视觉上用完全饱和的红色来强调，以创建一个在视觉上与背景层不同的前景层，背景层只有低饱和度的颜色。前景标记也有更大的线宽。
