Визуализация элементов интерфейса реферат

Обновлено: 04.07.2024

Различают аналоговые и дискретные методы выдачи измеритель ной информации. В обоих случаях простейшей формой выдачи является отображение результатов измерения на визуально считываемой шкале указывающего устройства. Для отображение тенденций изменения измеряемой величины существует ряд аналоговых и цифровых методов, более подробно описываемых ниже

Аналоговые приборы выдачи информации

Из показывающих приборов в настоящей главе описаны приборы магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамический систем. В измерительном: устройстве эти приборы могут быть использованы либо для непосредственного отображения измерительной информации, либо в качестве устройств, отображающих аналоговые значения преобразованных цифро-аналоговым преобразованием дискретных значений измеряемых величин. Регистрируемые приборы, называемые самописцами, устанавливают в тех случаях, когда необходимо фиксировать изменение измеряемых величин во времени. Диаграммные записи наглядны; при правильном выборе диапазона измерениям скорости перемещения бумаги они фиксируют существенные изменения измеряемых величин и являются надежным документом,, отражающим ход производственных процессов. В основном применяют точечные регистраторы и приборы с непрерывной записью, При повышенных требованиях к точности используют компенсационные регистраторы или устройства записи в координатахX—Y (координатные регистраторы).

В первую очередь к этой группе приборов относятся приборы с магнитоэлектрической системой, в которых жестко связанная со стрелкой поворотная рамка вращается в однородном поле постоянного магнита. Возникающий при протекании тока по рамке крутящий момент отклоняет ее до тех пор, пока развиваемое возвратной пружиной усилие не уравновесит его. Шкала прибора строго линейна. Направление отклонения стрелки зависит только от направления тока, так что нулевая отметка может находиться внутри шкалы. Минимально достижимые диапазоны измерения прецизионных приборов составляют примерно 0,3 мкА (или 0,3 мВ), а для щитовых приборов 1 мкА (или 10 мВ). Потребляемая мощность в наилучшее случае не превышает ~1 мкВт.

В электромагнитных приборах вращающийся железный сердечник, жестко связанный со стрелкой, и неподвижный сердечник намагничиваются полем охватывающей их катушки. Под действием сил взаимного отталкивания возникает вращающий момент, уравновешиваемый усилием возвратной пружины. Подбирая форму сердечников и обмотки, можно обеспечить примерно линейную градуировку шкалы, хотя зависимость между током в катушке и развиваемым выталкивающим усилием — квадратичная. Приборы электромагнитной системы измеряют эффективное значение тока и потому применимы для измерений как постоянного, так и переменного токов. Минимально достижимые диапазоны измерений составляют 1 мА (или 1,5 В). Потребляемая мощность ~0,1 В*А.

В приборах с поворотным магнитом плоский магнит, жестко соединенный с указателем, устанавливается в направлении результирующей полей, создаваемых неподвижной, обтекаемой током катушкой и устанавливающим магнитом. Шкала приблизительно линейна. Так как подвижный элемент не связан с токопроводящими проводами и не несет на себе возвратных пружин, он достаточно легок и виброустойчив. Минимально достижимые диапазоны измерений составляют ~400 мкА (или 4 В).

В точечных регистраторах свободно подвешенная стрелка (задающая душка) периодически прижимается к красящей ленте, установленной над диаграммной бумагой. Пишущая кромка образует хорду окружности, описываемой стрелкой измерителя, что обеспечивает достаточную линейность шкалы. Последовательность точек, образует линию, характеризующую значения изменения измеряемой величины. Метод регистрации позволяет использовать высокочувствительные механизмы, с малой потребляемой мощностью, развивающих малый крутящий момент. При регистрации медленно изменяющихся величин регистратор может быть использован для многоточечной регистрации. Одновременно с переключением контролируемых точек смещается красящая лента, в результате чего отдельные кривые записываются разными цветами. Потребляемая мощность ~10-7 Вт.

ИЗМЕРИТЕЛИ И РЕГИСТРАТОРЫ С НЕПРЕРЫВНОЙ ЗАПИСЬЮ

В регистраторах этого типа стрелка измерительного устройства жестко соединена с регистрирующим механизмом. Стрелка таких приборов должна обладать большей жесткостью, чем в точечных регистраторах, а измерительное устройство должно развивать большой крутящий момент, так как необходимо преодолеть трение между пером и бумагой. Прямолинейная запись достигается при помощи эллиптического выпрямляющею механизма. В приборах с непрерывной записью стрелка снабжается пером с капилляром; чернила подаются по тонкой трубке (шлангу) из специального баллончика. Такое устройство позволяет запасать линию длиной до 4500 м (потребляемая мощность 10-3 Вт, при наличии усилителя 10-7—10-9 Вт).

При выборе регистратора его чувствительность не всегда является ограничивающим фактором, поскольку существуют регистраторы со встроенными измерительными усилителями.

КОМПЕНСАЦИОННЫЕ РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ

Часто точность регистрирующих приборов прямого преобразования оказывается недостаточной. В этих случаях применяют автоматические регистраторы компенсационного типа. Такие самопишущие приборы выпускаются с точечной записью на 6 или 12 точек измерения и с линейной записью на 1-6 точек измерения.

Приборы выдачи цифровой информации.

В цифровой технике тоже применяют показывающие и регистрирующие способы представления информации, а также цифро-аналоговые преобразователи, позволяющие представлять цифровые величины и аналоговой форме.

Во многих случаях можно ограничиться выдали измерительной информации в виде визуально считываемых показаний, высвечиваемых на различного типа цифровых табло, В отличие от аналоговой формы цифровое представление измерительной информации выгодно тем, что оно ограничивает субъективные ошибки считываний.

Механические приборы цифровой индикации

Существующие механические приборы визуальной цифровой индикации обеспечивают выдачу данных цифрами высотой до одного метра. В общем случае показания приборов легко считываются и сохраняются при отключении прибора. Вследствие их механической инерционности эти приборы применимы только при измерениях медленно изменяющихся величин и потребляют большую мощность. Наиболее распространенными типами приборов являются приборы с цифровой лентой и с цифровым роликом. Цифры каждой декады нанесены на бесконечную движущуюся ленту. Отдельным цифрам измеренного значения, которые должны быть представлены в десятичном коде соответствуют контакты ступенчатого переключателя цифрового показывающего прибора. При соответствии между положением переключателя и имеющимся кодовым значением контакт реле отключает двигатель.

В приборах с цифровым роликом последний укреплен на поворотном магните трехкатушечного логометра и устанавливается в положение, соответствующее измеряемому значению, при помощи трех соединяемых звездой обмоток, переключаемых кодовым преобразователем.

Оптические цифровые показывающие приборы

В оптических цифровых показывающих приборах представление цифр осуществляется при помощи диапозитивов (проекционные цифровые показывающие приборы) или в виде цифр, выделяемых заливающим светом. Оба метода обладают крайне малым временем установления показаний по сравнению с механическими индикаторами. Однако они не обеспечивают запоминания. Максимальная высота цифр около 10 см.

В проекционных цифровых указателях нанесенные на диапозитив цифры от 0 до 9 проецируются каждая своей лампочкой и системой линз на матовое стекло. Другой способ предусматривает использование заливающего света. При этом цифры гравируются ан передней пластине из оргстекла и освещаются лампой помещенной у ее торца. Каждой цифре соответствует собственная пластинка; пластинки установлены друг за другом и являются световодами; свет излучается только в местах гравировки цифр, которые при этом становятся видимыми.

Электронные цифровые приборы.

Электронные цифровые приборы применяют наиболее часто. Используются, в частности, газоразрядные указатели — газонаполненные лампы с холодным катодом, указатели со свето-1иодами (LED) и указатели с жидкими кристаллами [LCD, liquid-crystal display ].

В газонаполненных лампах с холодными катодами против сетчатого анода для каждой цифры установлен соответствующей конфигурации катод из тонкой проволоки.

Анод и десять катодов (от 0 до 9) размещены в пространстве друг за другом. Ввиду высокого рабочего напряжения при управлении полупроводниковыми элементами необходимо уделять особое внимание выбору размеров. В цифровых приборах со светодиодами (из арсенида галлия) цифры образуются из точечных или штриховых сегментов. Световое излучение возбуждается в результате полупроводникового эффекта: под действием подводимой электрической энергии носители зарядов перемещаются на более высокий энергетический уровень. После короткой выдержки они вновь возвращаются на низший энергетический уровень, Этот процесс сопровождается рекомбинацией электронов и дырок, при которой часть энергии отдается в виде излучения (фотонов).

Введение соответствующих примесей в материал полупроводников обеспечивает излучение в видимой области спектра. Могут поставляться материалы с излучением следующих цветов: оранжевым (240 мЛб*/'Вт), желтым (3б0 мЛб/Вт) и зеленым (150 мЛб/В ).

Индикаторы на жидких кристаллах применяются во многих областях. Эти соединения представляют собой соединения с углеродом и кислородом, которые ниже определенной температуры являются кристаллами, а выше этой температуры превращаются в жидкость.

Преимущества применения этих элементов заключается в том, что не надо применять энергию для вызова световой эмиссии, а достаточно энергии самого падающего света. Потребляемая мощность очень мала всего 4* 10-6 Вт/см2 .У индикаторов со штриховыми сегментами наибольшая высота цифр составляет около 18 мм. У элементов в виде матрицы размером 6х7 точек высота может составлять примерно 13 см. Рабочая температура от – 25 до 85 С.

Дискретно – аналоговые преобразователи.

Наиболее часто применяемыми способами являются следующие: дискретно-аналоговый (цифро-аналоговый) преобразователь со ступенчатым делителем омического сопротивления, дискретно аналоговый преобразователь со ступенчатым делителем (разветвлением) токов и дискретно-аналоговый преобразователь с цепочками сопротивлений. Менее употребительны способы с модуляцией продолжительности импульсов или с косвенным интегрирующим (суммирующим) преобразованием. Каждый дискретно-аналоговый преобразователь содержит следующие конструктивные элементы: переключатель аналоговых величин, блок (сетка) сопротивлений и источник опорного напряжения. В качестве переключателей применяют диоды:, транзисторы и теперь все чаще интегральные схемы. Блоки сопротивлений состоят из проволочных или тонкослойных (пленочных) резисторов или же из элементов толстопленочной техники. Источники опорного напряжения, выполненные на интегральных схемах, обеспечивают в настоящее время точность ±0,005 % .

ПЕЧАТАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Решающее значение для расшифровки результата измерений имеет документирование и протоколирование измеренных данных при помощи соответствующих печатающих устройств. В связи со все более широким применением печатающих устройств в различных системах переработки информации — начиная от персональных компьютеров и кончая мощными ЭВМ — в технологии печатания 22 последние годы достигнут значительный прогресс. В частности применение микропроцессоров для управления различными функциями в печатающих устройствах позволило существенно расширить объем этих функций. Предложение различных печатающих устройств весьма широко, что видно уже по диапазону цен на них. Эти цены колеблются в пределах примерно от 1000 до 700 000 марок ФРГ.

Печатающие устройства могут быть подразделены на два класса: ударного и безударного действия. В печатающих устройствах ударного действия процесс печатания происходит в результате удара рычага с литерой или символом или игл (в матричных печатающих устройствах) на красящую ленту. Имеются следующие типы ударных печатающих устройств: с цилиндрической головкой, со сферической головкой с колесом в виде маргаритки (daisy-wheel), матричное, барабаня цепное и ленточное.

Скорость печатания устройств от 10 знаков в секунду до 2000 строк в минуту. В безударных печатающих устройствах процесс печатана заключается в физическом или химическом воздействии на специально подготовленную бумагу. Имеются следующие типытаких печатающих устройств: тепловые матричные, электрочувствительные, электростатические, ксерографические и лазерные, а также с непрерывной подачей краски и с подачей краски по требованию.

Скорость печатания здесь достигает от 300 до 45 000 строкв минуту. Далее показаны некоторые примеры примененных печатающие устройств для выдачи результатов измерений. Современные печатающие устройства отличаются высокой эффективностью в от ношении качества печати, быстроты печатания, выбора форматов (длины строк) и выбора различных шрифтов (нормальной прямого, курсивного, полужирного). Для управление этими функциями обычно применяется приборная схема с собственным "интеллектом" (микропроцессор). Интерфейс между системой переработки результатов измерений и этой приборной схемой обычно является параллельным восьмиразрядным, а интерфейс между приборной схемой и самим печатающим устройством является сериальным с постоянным током или же здесь применяется интерфейс типа v24/v28. Сериальная (последовательная) передача информации выполняется асинхронно по семиразрядному коду ИСО с одним разрядом контроля четности.

Процедура передачи система переработки результатов измерений — приборная схема — печатающее устройство осущес7вляется под контролем организационной программы (рис. 2.6—15). Чаще всего применяются матричные печатающие устройства, причем либо с игольчатым печатающим механизмом, либо с посылкой струи чернил (краски). В обоих вариантах применяется одинаковое матричное представление.

Для умеренных скоростей печатания (от 250 знаков в секунду до 200 строк в минуту) можно применить матричные печатающие устройства, описанные в литературе 115, 161.

Для высоких скоростей печатания (около 600 строк в минуту) необходимы барабанные печатающие устройства.

Все печатающие устройства управляются по процедуре передачи информации.

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ВИЗУАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Электронно-лучевые визуальные приборы (дисплеи) вместе со своей клавиатурой представляют собой универсальные устройства для ввода и выдачи информации в системах переработки результатов измерений. Наряду с алфавитно-цифровым вводом и выдачей текста они могут также наглядно показывать в графическом виде состояние процесса и ход изменения измеряемых величин. Возможны три метода:

При растровом способе, как и в телевизионной технике, выполняется развертка—электронный луч отклоняется по строчкам и столбцам. В результате формирования светлых и темных мест при сканировании получаются отдельные точки изображения, воспроизводящие требуемую информацию.

При методе светового карандаша электронный луч, вызывающий свечение при сканировании, воспроизводит на экране последовательности штрихов, отображающие требуемую информацию.

При профильном методе знаки (символы) изображаются масками.

В настоящее время -внедрен .преимущественно растровый метод, потому что для него могут быть использованы дешевые черно-белые и цветные мониторы. Имеются следующие возможности изображения: алфавитно-цифровой, полуграфический и полностью графический методы.

При всех трех методах изображения, как и в телевидении, исходят из тактового растр.

В отличие от метода чересстрочной развертки бытового телевидения с двумя взаимно переплетающимися полуизображениями нередко оба полуизображения записывают одно над другим. Вместо 625 строк в таком случае имеется только 311 строк, из которых вследствие искажения у краев используют только 288 строк.Если каждая строка имеет разрешающую способность, например, 488 точек, то все изображение представляет собой матрицу, состоящую из 129 024 точечных изображений. Чтобы не нужно было запоминать каждую точку в отдельности, на матрицу точечных изображений накладывают полевую матрицу, состоящую из 32 строк и 64 столбцов. Каждое поле может адресоваться и состоит из 7х9 точек. В каждом поле может быть изображен алфавитно-цифровой знак или символ. Знаки или символы хранятся в памяти знаков или символов и могут быть вызваны оттуда памятью воспроизведения изображений, которая содержит жит всю структуру изображения. При изображении кривых могут быть представлены семь кривых с 256 точками каждая с разрешающей способностью по амплитуде в 255 ступеней.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра информатики и вычислительной техники

ОСНОВЫ ВИЗУАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование.

Профиль Математика. Информатика

канд. физ.-мат. наук, доцент__________________________Т. В. Кормилицына

Визуальное программирование (от лат. visualis - зрительный) - это технология программирования, предусматривающая создание приложений с помощью наглядных средств.

Средствами визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода "написания программы" на метод конструирования.

Визуальное программирование, бесспорно, обладает достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования. Однако практически все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть представлены в виде графических конструкций и требуют текстового выражения. Визуальные средства дополняются специальными программами - "скриптами", написанными на различных языках программирования.

Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.

Основы визуального программирования

Визуализация - это процесс графического отображения сложных процессов или понятий на экране компьютера в виде графических примитивов. Визуализировать можно многие процессы: управления, построения, рисования и т.д.

Пользователи приложений привыкли к графическому интерфейсу приложений и зачастую даже не задумываются, что привычные элементы интерфейса представляют собой визуальные графические примитивы. Например, простейший вариант визуализации - линейка прогресса (прямоугольник, процент заполнения которого прямо пропорционален времени выполнения какой-либо операции). Глядя на нее, вы можете приблизительно оценить время окончания операции. Но, если бы было выведено значение времени исполнения в виде числа или процента без линейки прогресса, то такой вывод явился бы лишь отображением текущего значения, но не визуализацией процесса.

Сегодня принято визуализировать интерфейсы программного обеспечения. Визуализация снимает проблемы "общения" пользователем с программным продуктом. Графические изображения на элементах управления позволяют пользователю интуитивно разбираться в назначении этих элементов.

Для визуализации интерфейсов программного обеспечения существует целый ряд специально разработанных элементов интерфейса - визуальных компонент, позволяющих отображать различную информацию и осуществлять управление программой в целом. Простейший пример - визуальная кнопка на экране компьютера. Программная кнопка имитирует поведение обычной кнопки на пульте управления любого прибора. Кнопку можно "нажимать" как настоящую.

Возможно, именно наличие визуальных средств построения интерфейсов в таких языках, как Microsoft Visual Basic и Delphi, а также создаваемые с помощью этих языков визуальные программные интерфейсы, закрепили за ними термин "визуальное программирование". Безусловно, существует много других аналогичных продуктов (Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4, Symantec Visual Cafe, C++ Builder и др.), но они не смогли завоевать такой популярности, как Visual Basic и Delphi. Именно благодаря Visual Basic, мир узнал о возможности визуального построения интерфейсов программ для Windows.

В Visual Basic и Delphi выполняется визуальное построение интерфейса программы, но не самого кода. Определяющими элементами процесса визуализации являются:

Визуализируемая модель - модель, которая подвергается отображению с целью возможности изменения ее структуры или ее параметров (либо параметров ее отдельных частей).

Окно инструментов (ToolBox) - окно, содержащее набор элементов, из которых строится визуальная модель. Обычно элементы разделяются по их назначению на отдельные группы, размещающиеся на отдельных закладках окна инструментов.

Окно свойств (PropertyBox) - окно, в котором отображаются параметры (свойства) выбранного элемента визуальной модели. Термин "свойство" пришел из объектно-ориентированного программирования и обозначает параметр объекта (элемента).

Визуализируемой моделью в Visual Basic и Delphi является окно (форма, диалог) Windows, а не код программы.

Обычной практикой является визуализация работы с элементами интерфейса, когда в качестве объектов визуализации рассматриваются визуальные компоненты, из которых состоят формы (окна и диалоги) интерфейса программы. Но и операторы программы можно рассматривать как объекты визуализации. В этом случае параметры операторов и функций программы можно настраивать при помощи окна свойств (PropertyBox), а сами операторы и функции хранится в списковой форме (табличной форме).

В качестве возможного варианта реализации такой визуальной разработки кода программы можно рассматривать табличную форму записи макросов в Microsoft Access (рис.8.1). В этом случае визуализируемая модель - макрос-программа управления данными в базе данных или управления процессом отображения данных. Команды макроса находятся в разных строчках записи макроса. Окно свойств находится непосредственно под списком команд. Окна инструментов в привычном виде нет, но оно реализовано в виде раскрывающегося списка с командами, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса. Это и есть визуализированная форма записи программы.

Рис.8.1 . Визуализация разработки кода программы

Присоединение модуля, созданного средствами визуального программирования выполняется также визуальными средствами - в режиме конструирования (рис.8.2).

Рис.8.2. Средства визуального программирования

Другим примером визуализации создания кода программы может служить процесс создания макро программ в Microsoft Excel (рис.8.3).

Рис.8.3. Диалог MS Excel при автоматической записи действий пользователя

Визуализируемой моделью в данном случае является рабочий лист Excel, в котором программист выполняет действия по обработке данных. Программный код пишется автоматически в фоновом режиме, при этом происходит описание в операторах языка VBA (Visual Basic for Application) всех визуальных действий пользователя.

Окно свойств Properties присутствуют, но не в самом рабочем листе, а в среде VBA (рис.8.4). Окно инструментов при выборе объекта Module выключается, но в случае редактирования программного кода для каждого программного объекта появляется раскрывающийся список со свойствами, методами и событиями, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса.

Пример получаемой программы, вызов которой в рабочем листе Excel можно организовать по командной кнопке или непосредственно по имени записанного макроса, приведен на рис.8.4.

Рис.8.4. Результат автоматической записи программного кода как протокола действий пользователя

Методы элементов программируются пользователем "вручную", но и тут имеются визуальные помощники: после двойного щелчка по элементу управления в конструкторе автоматически открывается окно редактора кода и автоматически пишется заголовок процедуры обработки события. Боле того, после набора имени объекта автоматически появляется список свойств и методов объекта (рис.8.6). Таким образом, процесс написания программного кода также частично визуализирован.

Рис.8.6. Визуализация свойств и методов объекта

Кроме элементов управления, как правило, в интерфейсе приложения присутствуют и другие стандартные компоненты, реализация которых также поддержана средствами визуального программирования, например, стандартные диалоговые окна.

Рис.8.7. Пример стандартного диалога

Рис.8.8. Программирование стандартных элементов средствами Visual Studio

Визуальное программирование предусматривает создание приложений с помощью наглядных средств.

Средства визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода "написания программы" на метод конструирования.

Визуальное программирование обладает достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования. Однако практически все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть представлены в виде графических конструкций и требуют текстового выражения.

Информация усваивается лучше, если подать ее в виде красивых схем, графиков и диаграмм. Это называется визуализация данных — о ней и поговорим.

Сегодня она особенно важна — контента стало слишком много, люди в нем просто тонут. Визуально представленная информация более привычна и понятна человеческому глазу, с помощью нее можно быстро донести любые мысли и идеи.

Зачем визуализировать данные?

Привлекать больше трафика на сайт. Люди лучше воспринимают и запоминают зрительную информацию. К тому же рассматривать картинки и искать взаимосвязи довольно увлекательно, а значит, так вы повысите время нахождения пользователей на сайте, и, следовательно, их вовлеченность и лояльность к вашей компании.

Анализировать большой набор данных и делать статистику/отчеты. Чаще всего визуализацию используют именно здесь. Например, чтобы посчитать прибыль компании за год. Гораздо проще прийти к логичному заключению, глядя на график, где один из столбцов находится выше всех остальных, чем пролистать несколько страниц статистики в Google Sheets или Excel.

Доступно объяснять сложные вещи и явления. С помощью визуализации спокойно заменить целые куски текста и выделять взаимосвязи. А еще это просто красиво, так что какая-нибудь инфографика станет прекрасным дополнением для вашего новостного или аналитического портала или блога.

Наглядный пример, как работает визуализация. Если попросить человека вспомнить названия материков, в голове сначала всплывает сначала эта карта, которая висела перед глазами на уроках географии в школе, а затем и названия.

Базовые принципы визуализации

Чтобы визуализация действительно работала, здесь, как и везде, нужно придерживаться правил.

Предлагаем вам познакомиться с четырьмя основными принципами визуализации, которые сформулировал экономист, специалист по визуализации данных и презентациям Джон Швебиш (Jon Schwabish).

1. Ясность данных

За графиками в отчетах и статьях в блогах людям интересна прежде всего история. В графике она состоит из различных данных — цифр, дат, имен. Но это не значит, что нужно разместить на нем сразу все данные, которые у вас есть. Не стоит перегружать схемы лишней информацией — лучше пусть ее будет меньше, но данные будут проверенными и понятными.

2. Меньше визуального шума

Избегайте визуального шума — темных или тяжелых линий сетки, лишних иконок и меток, большого количества текста, теней и градиентов, чрезмерного объема.

3. График и текст — единое целое

Характеристики, которые можно определить сразу

Информацию о мире мы узнаем и совершенно неосознанно. Чисто на подкорке остаются определенные визуальные характеристики (форма, контраст), которые мы можем заметить и определить сходу, не особо всматриваясь в изображение. Но круг этих характеристик ограничен — сначала наш мозг считывает то, что знает, а только потом достраивает полноценную картину. Это тоже нужно учитывать при работе с визуализацией.

Основные способы визуализации

Перечисляем самые распространенные способы визуализации, с примерами.

Графики

Наверное, самый привычный для нас вид визуализации данных. Именно графики мы видим в учебниках в школе, с ними же первым делом знакомимся, когда начинаем осваивать Excel.

Графики строятся по осям X и Y и показывают зависимость данных друг от друга. Они, в свою очередь, делятся еще на несколько подвидов — подробнее о каждом по ссылкам ниже.

Middle PPC Specialist в WebPromo Иван Бурач подготовил большой и подробный материал о том, что такое визуализация и зачем она нужна, поделился алгоритмом построения эффективной визуализации и объяснил, как использовать ее в работе.

Сегодня мы поговорим о визуализации данных: что это, какие существуют базовые принципы и правила эффективных визуализаций и как вы можете применить ее в своей повседневной работе.

Что такое визуализация и зачем она PPC-специалисту?

Визуализация — это представление данных в графической форме. Это язык, элементы которого — линия, точка, цвет, угол наклона, символы, расположение на плоскости и т. д.

Сейчас активно развиваются различные инструменты визуализации: от Google Data Studio и Power BI до интерфейсов визуализации, ориентированных на язык R. Почему рынок активно работает в этом направлении?

Дело в том, что визуализация сама по себе имеет преимущества, значимость которых значительно возросла как раз в XXI веке. Среди них:

1. Визуализация данных экономит усилия мозга. Ресурс человеческого внимания ограничен, и в принципе наш мозг не особо хорошо справляется с большим количеством объектов. Это связано с особенностью нашей физиологии — если сравнивать с компьютерами, то можно сказать, что оперативная память человека довольно малого объема. Поэтому визуализация помогает нам видеть на графике главные элементы и понимать взаимосвязи между данными — так мы воспринимаем картину комплексно и правильно.

2. Визуализация ускоряет восприятие информации. Если все сделано правильно, то смотря на ту или иную визуализацию, вы сразу понимаете, о чем она, какую главную идею описывает, видите закономерности и можете сделать выводы для принятия решения.

К тому же, наш мозг быстрее обрабатывает визуальные объекты, чем текст. Текст обрабатывается последовательно символ за символом, а объекты визуализации могут обрабатываться параллельно.

В век информации любой инструмент, помогающий нам быстрее изучить важную и нужную информацию, становится очень ценным. А так как объем данных только растет, то умение быстро их анализировать — один из ключевых факторов успеха как отдельного профессионала, так и бизнеса в целом. Визуализация в этом поможет.

Ниже на графике изображается прогноз по объему информации. Как видите, все только начинается.

3. Визуализация облегчает принятие решений. Мы склонны к слишком упрощенному процессу принятия решений. Хотя бы начать с того, что практически всегда человек хочет выделить два варианта и начать взвешивать их плюсы и минусы.

Далее вычеркивал по очереди тезисы и из первой, и из второй колонки: если считал, что одно преимущество равнозначно одному недостатку, то вычеркивал оба. Если считал, что одно преимущество достаточно значимо, то находил несколько недостатков, которые в сумме были равны этому преимуществу, и вычеркивал все эти элементы из списков.

И вот как раз здесь визуализация может нам помочь: в комплексном восприятии данных, в борьбе с мнимой дихотомией и с кажущейся дискретностью всех вариантов. По моему опыту общения с клиентами в качестве PPC-специалиста, это очень распространенная проблема.

Если вы определились с целью, тогда можно переходить к производству.

Алгоритм построения визуализации

Визуализация — это про динамику и отличия, поэтому в первую очередь стоит определиться с тем, какие у вас переменные.

Пускай для примера я хочу сравнить трех учеников — Алексея, Михаила и Павла — и их результаты по контрольным работам. В таком случае мои переменные — это имена учеников и их оценки.

Когда стало ясно с переменными, стоит понять, к какому типу данных эти переменные относятся. Типы данных бывают следующие:

количественные — все, что поддаются счету: количество участников выставки, ВВП и т. д.;

качественные упорядоченные, например, дни недели или же месяцы;

качественные неупорядоченные, например, названия стран участников олимпиады, имена и т. д.

На этом этапе мы уже можем составить простейшую таблицу, которая упорядочит нашу задачу.

Ученик	Оценка
Алексей	3
Михаил	5
Павел	6

Следующий этап — выбор корректных визуальных элементов, которые смогут донести информацию.

Визуальные элементы делятся на два типа:

Метки: точка, линия, плоскость (2D), шар и куб (3D).
Каналы: позиция, размер, ориентация, цветосхема (оттенок, насыщенность, яркость) и т. д.

Думаю, суть вы поняли.

Теперь наша таблица нуждается в переформатировании — нам стоит решить, какой тип данных у каждой переменной и какими визуальными элементами ее лучше представить.

Переменная	Тип данных	Визуальные каналы
Имя ученика	Качественный	Ориентация, цвет, форма
Оценка	Упорядоченный	Размер, ориентация, позиция

Что ж, давайте выберем форму для отображения имени, и просто значение для отображения оценки.

Выглядит не очень понятно, а точнее, очень не понятно.

Попробуем иначе — возьмем цвет для ученика, а размер для оценки.

Уже лучше и ясно, что фиолетовый цвет самый молодец, однако без легенды никак не обойтись. Поэтому пробуем еще раз.

Выбираем позицию на плоскости как визуальный канал и для имени (по X), и для оценки (по Y).

Уже выглядит очень неплохо. Но мне лично больше нравится вариант с ориентацией имени по Y, а оценки по X (инверсия предыдущего графика)

Определиться с составом и количеством переменных. Это обычно количество столбцов в вашей таблице.
Определить типы данных для каждой переменной.
Определить визуальный канал для каждой переменной.

Пример с учениками, конечно, утрированный, однако подчеркивает важность выбора правильного визуального канала для каждого типа данных. Особенно это становится актуально для более сложных визуализаций, как на примере ниже.

К счастью, еще в ХХ веке выяснили, как выбрать правильный визуальный канал, что мы и рассмотрим в следующем разделе.

Три вопроса, которые стоит рассмотреть при подготовке визуализации

Для ответа на этот вопрос стоит понимать, что разные визуальные каналы воспринимаются нами по-разному. И я бы хотел начать с одного интересного исследования.

Где Y — сила субъективного ощущения, S — интенсивность раздражителя, N — показатель степени функции, а k — константа, зависящая от единиц измерения.

В частности, в его исследованиях выяснилось, что степенной показатель N равен 0,67 для восприятия звука и 3,5 для восприятия электрического тока, пропускаемого через пальцы.

Стивенс не был первым, кто высказывал степенную формулировку данного закона, но был первым, кто сумел провести и описать достаточно репрезентативные исследования.

Как он это сделал?

Психолог собрал контрольную группу людей, которые помещались в определенные условия, к примеру, в комнату, в которой было достаточно тихо. Затем участнику испытания говорили, что сейчас он испытает действие некого стимула — звука, запаха, картинки перед глазами либо же электрического тока — и это ощущение по величине равно цифре 100 единиц. То есть давали, например, звук в 90 дБ — человек запоминал, какие у него при этом ощущения, и ассоциировал их с уровнем 100. Далее громкость звука увеличивали и уменьшали, испытуемый в цифрах оценивал свои субъективные относительные ощущения и так много раз.

В результате получилась таблица, в которой каждому стимулу — если мы говорим про визуальные, то это может быть площадь, насыщенность цвета, яркость и длина — соответствовало определенное значение.

Приоритеты понятны, теперь перейдем ко второму вопросу.

Емкость — это, по сути, способность в рамках одного канала различить разные варианты. Например, такой канал, как толщина линии, не является удачным каналом кодирования, когда вам нужно передать различия между более чем тремя объектами. Возьмем для примера эту абстрактную визуализацию:

Здесь присутствует большое количество линий разной толщины, но мы, даже внимательно присматриваясь, не сможем сказать, сколько вариантов тут есть.

Если уже продолжать разговор о линиях, то такой визуальный канал за счет своего размера способен кодировать эффективно и различимо только три варианта: толстая линия, средняя линия и тонкая линия. Мозг упрощает картинку и все полуразличия будут стерты.

Иным примером неудачного канала с точки зрения емкости будет оттенок цвета (насыщенность), если мы используем его для кодирования категорийных неупорядоченных данных. Но для категорийных упорядоченных и количественных он может быть очень даже уместен.

Какие каналы наиболее удачные с точки зрения емкости? Конечно же, это цвет, форма и расположение на плоскости. Поэтому, если вы имеете немалый — более трех — объем категорийных переменных, то рассматривайте один из этих каналов.

Визуальные каналы не полностью независимы, они влияют друг на друга в плане восприятия читателем визуализации. Поэтому стоит продумать вашу визуализацию так, чтобы отображение одних данных не затрудняло и не искажало восприятия других.

Приведу пример. Давайте представим, что нам необходимо визуализировать следующий массив данных (все цифры вымышлены):

Пол	Возраст вступления в брак	Количество браков
Женщина	20	20000
Женщина	25	13000
Мужчина	20	10000
Мужчина	25	17000

Как люди опытные, составим еще одну таблицу для определения типов данных и визуальных каналов.

Переменная	Тип данных	Визуальные каналы
Пол	Качественный	Цвет
Возраст	Упорядоченный	Позиция по Х
Количество браков	Количественный	Позиция по Y

Выбор каналов обусловлен тем, что цель моей визуализации — отображение динамики, чтобы читатель сразу видел, когда более вероятно вступление в брак для мужчин и для женщин в разном возрасте.

Получится следующая картина:

Как по мне, довольно понятно. Причина заключается в том, что положение на плоскости и цвет абсолютно независимы, то есть полностью ортогональные каналы, и потому так хорошо работают.

А теперь представим, что мы возьмем за основу другие каналы.

Визуализация будет выглядеть так:

Комбинации цвета и размера годятся для выборок с малой вариативностью. Мозг будет плохо воспринимать маленькие объекты, да и в целом площадь не самый эффективный визуальный канал.

Расставляем акценты

Хотелось бы упомянуть о несложном, но важном инструменте для акцентирования внимания читателя — эффекте pop-up.

Pop-up — это намеренное выделение какой-то части визуализации, чтобы она сразу бросалась пользователю в глаза. К примеру, представим, что мы хотим быстро донести до читателя нашей спортивной газеты, какой результат показали наши спортсмены на олимпиаде по сравнению с другими странами. Возьмем базовый, отсортированный по возрастанию список стран с указанием медалей.

Мне кажется, стоит перевернуть.

Да, так однозначно лучше, и Украина в принципе достаточно различима, но если мы добавим небольшой акцент, то будет еще понятнее.

Лично на мой вкус, я бы еще сделал pop-up не за счет смены цвета, а за счет насыщенности — так диаграмма лаконичнее и эстетичнее.

Pop-up эффект дает возможность зрительной системе параллельно обрабатывать информацию и быстрее находить главное — это основное его преимущество.

Такой эффект хорошо реализуется с помощью:

цвета,
ориентации,
размера,
формы,
приближенности.

Инструменты реализации

Предлагаю обсудить несколько инструментов, которые вы можете использовать в работе.

Если перед вами стоит задача визуализировать какой-то объем информации единоразово, то можно воспользоваться специальными сервисами построения графиков, например, старым, но достаточным для базовых задач сервисом Charts Builder. С его помощью я построил диаграмму зависимости количества браков от возраста в разрезе полов раза в три быстрее, чем в Excel. После загрузки данных у вас есть возможность выбрать, какого размера должно быть итоговое изображение, что очень удобно — инфографика выходит в необходимом качестве.

Если же нам нужно создать визуализацию, которая должна регулярно отображать состояние определенных переменных по нашему рекламному аккаунту, то стоит обратить внимание на Google Data Studio.

Основные преимущества инструмента:

Большой выбор источников данных. Реализовано огромное количество интеграций как с сервисами Google (Analytics, Ads), так и сторонними службами (Facebook Ads, CRM и т. д.).
Визуальная эстетика и приятный интерфейс. В Google Data Studio действительно приятно и просто работать, процесс построения отчетов достаточно интуитивен.
Его можно быстро освоить. Эта платформа создана специально для людей без специальных знаний и навыков, достаточно понимать, какие данные вам нужны и где их можно достать.

Сам процесс построения отчета прост и состоит из следующих этапов:

Привязка источника данных
Настройка отображаемых метрик, вкладок и фильтров
Предоставление доступов нужным пользователям

Так, можно построить подобную диаграмму, на которой отображаются количество лидов, полученные с помощью лид-форм Facebook Ads за нужный вам период, а также их стоимость в разрезе кампаний. Эта диаграмма построена с помощью стороннего коннектора.

Выводы

Давайте подведем итоги.

Спасибо большое всем, кто дочитал эту статью до конца, я надеюсь, что информация была для вас полезна и интересна! Про визуализацию можно написать еще несколько статей, поэтому, если вам интересно узнать дополнительные нюансы, пишите в комментариях.

Читайте также: