在整个模拟过程中,颜色条是否应该具有恒定值?

计算科学 模拟 可视化 绘图
2021-12-15 21:37:14

matplotlib 的默认选项pcolormesh(对于 VisIt 也是如此,我认为对于 Matlab 也是如此)是允许颜色条的最大值和最小值变化。在我的情况下看起来像:

前 后

我认为这种默认行为是有道理的,并且在美学上也更令人愉悦。

但是,我的顾问希望我在整个绘图中将颜色条保持在某个固定的最大值。初始图的结果与最终图的结果相同:

在此处输入图像描述

示踪剂浓度完全消失了!

他给出的保持颜色条固定的原因是,否则它是欺骗性的;乍一看,示踪剂的浓度似乎比以前多,但由于已经扩散,应该会少一些。此外,他认为强烈的颜色会分散注意力,很难找到漩涡移动的位置。

我觉得应该假设读者有足够的能力查看颜色条。另外,我认为颜色可以帮助读者看到漩涡在哪里。

我的问题是:对于科学图是否存在默认/共识位置,即(i)图应该有可变颜色条或(ii)图应该有固定颜色条?

如果不是,应该由哪些因素来指导制作具有最科学价值的图(带颜色条)?

我说的是“科学价值”而不是“审美价值”,但如果您认为美学应该是一个重要因素,请证明自己的合理性或提供参考来支持自己。

2个回答

颜色图的选择应基于您的数据集和受众,例如,您不想为一群人使用具有某种文化背景的颜色图。此外,如果要打印图像(灰度),您应该考虑使用在颜色转换后保留顺序的颜色图。

然后,您应该考虑到,在使用/设计颜色图时,您正在执行从数据集中的值到颜色空间的映射。该空间可以在分量中定义,但存在其他更直观的颜色空间,例如 (Hue, Saturation, Value) 和 (Hue ,饱和度,亮度)基于此,我们可以认为一个(单变量)色标等价于色彩空间中的一条路径。彩虹色图改变了色相。matplotlib 文档(R,G,B)(H,S,V)(H,S,L)

Sequential:
    These colormaps are approximately monochromatic colormaps varying smoothly
    between two color tones---usually from low saturation (e.g. white) to high
    saturation (e.g. a bright blue). Sequential colormaps are ideal for
    representing most scientific data since they show a clear progression from
    low-to-high values.

Diverging:
    These colormaps have a median value (usually light in color) and vary
    smoothly to two different color tones at high and low values. Diverging
    colormaps are ideal when your data has a median value that is significant
    (e.g.  0, such that positive and negative values are represented by
    different colors of the colormap).

Qualitative:
    These colormaps vary rapidly in color. Qualitative colormaps are useful for
    choosing a set of discrete colors. For example::

        color_list = plt.cm.Set3(np.linspace(0, 1, 12))

    gives a list of RGB colors that are good for plotting a series of lines on
    a dark background.

您还可以使用冗余颜色图,一次使用多个参数,彩虹颜色图的示例。这篇SciPy 2014 上的演讲,讨论了 matplotlib 中颜色图的一些主题,非常有启发性,幻灯片可以在这里找到。

为什么使用颜色图

使用颜色图的一些原因是:

  • 模拟现实(使用出现在物理世界中的同一组颜色)
  • 显示分类(定性)
  • 显示值(定量)
  • 吸引注意
  • 显示分组/相似性

这就是为什么有些量表更擅长定性判断[2](相对形状和大小)。并且,其他色标更适合定量判断(查值),就是你现在感兴趣的应用。

特朗博斯的原则

Trumbo 的原则提出了一些在设计/使用颜色图时要考虑的指导方针 [1]:

  • 顺序:有序值应该用有序的颜色表示
  • 分离:显着不同的级别应该用可区分的颜色表示
  • 行和列:为保留单变量信息,显示参数不应相互混淆
  • 对角线:为了显示正向关联,显示的颜色应分为三个感知类别:对角线、上方、下方

彩虹色图目前对颜色信息的排序不好,这就是为什么有人建议避免使用它的原因[3]。尽管有一些版本的 raibow 颜色图是冗余的并且呈现了 ordering 属性。颜色图的一些示例

参考

[1] Bruce E. Trumbo (1981),二元统计图着色理论,美国统计学家,卷。35,没有。4,第 220-226 页。网址

[2] Ware, C., (1988)。单变量地图的颜色序列:理论、实验和原理。IEEE 计算机图形学和应用程序。8(5),41-49。网址

[3] Borland、David 和 Russell M. Taylor II。“彩虹色图(仍然)被认为是有害的。” IEEE 计算机图形学和应用程序 27.2 (2007): 14-17。网址

[4] Kovesi Peter (2015) 糟糕的彩色地图隐藏了大特征并创建了虚假异常。ASEG 扩展摘要 2015,1-4。网址

[5] Rougier、Nicolas P.、Michael Droettboom 和 Philip E. Bourne。“获得更好数字的十个简单规则。” PLoS 计算生物学 10.9(2014):e1003833。网址

我同意使用相同的色标通常是一种很好的做法。不这样做是令人困惑的。现在,正如您所注意到的,在某些情况下,这不会在每张图片中留下太多信息。在这种情况下,您至少应该在标题中明确说明您对图形的不同面板使用不同的色标。