Визуализация данных. Наглядный и компактный способ отображения информации, часть 1. Классификация

Тема визуализации информации и инфографики регулярно всплывает при работе, да и в целом интересна как практика проектирования и дизайна. Хотя мы в компании работаем над веб-системами, где большинство задач решается стандартными средствами конструирования вроде форм или информационных блоков, иногда требуется емко и компактно подать большое количество информации. Часто это достаточно специфичные задачи, на продумывание интерфейса которых уходит немало времени. Правда, и задачи это одни из самых интересных.

У практики отображения информации в графическом виде много синонимов, но в последнее время чаще всего используются два — визуализация данных и инфографика. Существуют эти подходы уже достаточно давно, литературы по этому поводу написано много. Среди известных авторов и дизайнеров — Edward Tufte, Stephen Few, Ben Fry. Но в первую очередь интересно, где и как используется инфографика.

Применение

Сейчас существует множество интересных примеров визуализации, но многие из них скорее объекты искусства, чем практически полезные носители информации. Я вижу следующие области использования:

• Статистика и отчеты. Самодостаточный жанр, когда данные за некий период времени показываются вместе. Например, статической картинкой в приложении к отчету или настраиваемым графиком в сервисе статистики, с возможностью изменения параметров его отображения.
• Справочная информация. Дополнение к основному тексту, наглядно иллюстрирующее его упоминаемыми данными. Скажем, дать общее представление о динамике одного из показателей, либо отобразить какой-то процесс и его этапы; может быть — показать структуру некого явления.
• Интерактивные сервисы. Продукты и проекты, в которых инфографика является частью функциональности. Так, в качестве средства навигации по сервисам со сложным workflow может являться диаграмма процесса. Почти все, что связано с работой с картами и вовсе редко обходится без микса инфографики и интерактивности, не говоря уже о специализированных системах вроде диспетчерских и большей части компьютерных игр.
• Иллюстрации. Не совсем чистый жанр — скорее, использование практик и подходов красивого отображения данных для создания самостоятельных иллюстраций. Они несут некий смысл, но это не основная их задача — основной ценностью является качество исполнения.
• Чертежи и схемы. Специализированные документы, показывающие структуру и процесс работы сложных инженерных и природных систем. Помимо различных карт, зачастую это редко использующиеся в повседневной жизни вещи вроде схем печатных плат.
• Эксперименты и искусство. Визуализация данных без особого практического смысла, скорее в качестве экспериментов или инсталляций. Чаще всего это сложные и громоздкие изображения, которые сложно “прочитать” бегло — объем данных и взаимосвязей между ними таков, что нужно разбираться с картинкой по частям; либо просто абстрактные изображения, автоматически сгенерированные. В последнее время направление все более популярно и периодически выходит за рамки компьютерной графики — например, в виде графиков-скульптур.

Классификация

Набор инструментов визуализации достаточно обширен — от простейших линейных графиков до сложных отображений множества связей. Разбить их можно на несколько типов:

Графики

Показывают зависимость данных друг от друга. Строятся по осям X и Y, хотя могут быть и трехмерными.

Линейный график (line chart, area chart). Наиболее распространенный случай. Объединяет линией набор точек, соответствующих значениям по осям. Например, ежедневная посещаемость сайта за месяц. Может показывать сразу несколько наборов данных — например, статистику просмотров для 3 наиболее популярных страниц. Примеры: © BFM.ru, SmartMoney, TeleGeography Research Другие примеры в галерее паттернов

График рассеивания (scatterplot). Показывает распределение ограниченного набора точек, соответствующих значениям по осям. Между точек часто рисуется линия тренда — она наглядно показывает закономерности среди значений. Например, связь между стажем работы и производительностью труда среди 50 сотрудников компании (просто соединить полученные точки в виде линейного графика нельзя — и смысл искажается, и линия будет будет дерганой). Примеры: © Statcon Другие примеры в галерее паттернов

Диаграммы сравнения

Показывают соотношения набора данных. Во многих случаях строятся вокруг осей, хотя и необязательно.

	Столбиковая диаграмма (bar chart). Показывает один или несколько наборов данных, сравнивая их между собой. Существует два варианта отображения в случае нескольких наборов — либо в виде нескольких стоящих рядом столбиков, либо в виде одного, но поделенного внутри в соответствии с долями значений. Например, ежегодная прибыль трех компаний за последние 5 лет или доли рынка трех компаний за это же время. Примеры: © SmartMoney Другие примеры в галерее паттернов
	Гистограмма (histogram). Показывает распределение набора данных внутри выборки в виде столбиков. Например, количество сотрудников компании в нескольких возрастных группах. Примеры: © Студия Артемия Лебедева, Большая Советская Энциклопедия Другие примеры в галерее паттернов
	Круговая диаграмма (pie chart). Отображает процент, занимаемый каждым значением внутри набора данных, в виде разбитого на части круга. Например, доли рынка сотовых операторов. Может отображать сразу несколько наборов данных — в этом случае диаграммы наложены друг на друга, причем каждая из них меньше предыдущей. Например, доли рынка сотовых операторов за последение 3 года. Примеры: © Candy Chang, Density Design, GraphJam Другие примеры в галерее паттернов
	Площадная диаграмма (bubble chart). Микс графика и диаграммы — по двум осям расставлен набор точек, соответствующий значениям. При этом сами точки не соединены и имеют различную величину, которая задается третьим параметром. Например, сравнение количества купленных товаров, общей стоимости покупки и величины общего бюджета покупателя. Примеры: © (автор неизвестен), Секрет Фирмы, Коммерсантъ.Деньги Другие примеры в галерее паттернов
	Кольцевая диаграмма (ring chart). Показывает процент от максимального количества, которое занимает одно из значений в наборе данных, в виде частично закрашенного кольца. Например, количество завоеванных на чемпионате медалей относительно максимального. Часто используется сразу несколько таких диаграмм, сравнивая разные значения. Примеры: © Wired, New York Times Другие примеры в галерее паттернов
	Диаграмма разброса (span chart). Показывает минимальную и максимальную величину значений внутри набора данных в виде урезанной столбиковой диаграммы. Начало столбика лежит не на горизонтальной оси, а в точке минимального значения по вертикали. Например, разброс стоимости квадратного метра жилья в разных районах города. Примеры: © Potsdam University of Applied Sciences Другие примеры в галерее паттернов
	Лепестковая диаграмма (radar chart). Сравнивает величины нескольких значений, каждая из которых соответствует точке на оси. Количество осей соответствует количеству значений, а точки объединены линями. Например, сравнение рентабельности каждого из 8 направлений деятельности компании. Примеры: © Секрет Фирмы, Pedro Monteiro, Main Library at Queen Mary (University of London) Другие примеры в галерее паттернов
	Облако тегов (tag cloud). Сравнивает ключевые слова или фразы (значения), содержащиеся внутри фрагмента текста (набора данных), задавая каждому из них свой размер шрифта. Размер шрифта зависит от величины параметра. Например, 25 самых часто упоминаемых в газетах слов за декабрь 2008 года. Примеры: © Flickr, Martin Ignacio Bereciartua Другие примеры в галерее паттернов
	Тепловая диаграмма (heat map). Сравнивает значения внутри набора данных, закрашивая их одним из цветов в заранее выбранном спектре. Основой является изображение или другая диаграмма, на которой расставлены значения. Цвет зависит от величины параметра и чаще всего накладывается в виде пятен. Например, страны мира с наиболее высоким атмосферным давлением или элементы главной страницы сайта, по которым пользователи кликают чаще всего. Примеры: © Dylan Vester, CrazyEgg Другие примеры в галерее паттернов

Деревья и структурные диаграммы

Показывают структуру набора данных и взаимосвязи между его элементами.

	Граф и дерево (graph, tree). Показывает иерархию набора данных, в которой элементы являются родительскими или дочерними по отношению друг к другу. Выстраивается в виде соединенных линиями узлов либо сверху вниз, либо из центра композиции. Узел обычно отображается кругом или прямоугольником. Например, карта сайта. Примеры: © Concept Draw, Karen Leech, (автор неизвестен) Другие примеры в галерее паттернов
	Ментальная карта (mind map). Показывает состав и структуру явления или понятия в виде графа, в котором каждый узел имеет один или несколько дочерних элементов. Это частный случай графа, с той разницей что ветви обычно симметрично расходятся из узла, расположенного в центре изображения. Например, конспект книги по управлению проектами, который отражает ее содержание и основные понятия. Примеры: © Adaptive Path, Ethan Hein, Comic vs Audience Другие примеры в галерее паттернов
	Формализованные структурные диаграммы. Показывают состав и структуру системы или ее части в виде карточек, которые описаны с разной степенью детализации и связаны друг с другом как родительские и дочерние. Отображается в стандартизованном виде — например, с помощью UML (Unified Modeling Language) или IDEF1X (Integration Definition for Information Modeling). Например, все сущности, необходимые для работы одного из модулей программной системы. Примеры: © Concept Draw, Wikipedia Другие примеры в галерее паттернов
	Диаграмма Венна/Эйлера (Venn/Euler diagram). Показывает отношения между значениями набора данных в виде накладывающихся друг на друга кругов (чаще всего трех). Область, в которой пересекаются все круги, показывает общее между ними. Например, пересечением соблюдения сроков, бюджета и поставленных задач является успех проекта. Примеры: © Phil Glockner, Dan Saffer Другие примеры в галерее паттернов
	Плоское дерево (tree map). Показывает иерархию набора данных, в которой элементы являются родительскими или дочерними по отношению друг к другу. Отображается в виде набора вложенных прямоугольников, каждый из которых является ветвью дерева, а находящиеся внутри него — дочерними элементами и ветвями. Прямоугольники различаются по размеру в зависимости от параметра и имеют цвет, который задается другим параметром. Например, детальная структура бюджета компании, в котором цветом показан процент изменения каждого пункта по сравнению с предыдущим годом. Примеры: © Tableau Software, Panopticon, Panopticon Другие примеры в галерее паттернов

Диаграммы визуализации процесса

Показывают процесс, состоящий из последовательности действий. Может включать один или несколько сценариев развития событий.

	Формализованная блок-схема (block diagram). Показывает ключевые шаги, которые проходит процесс, в виде связанных друг с другом однонаправленными стрелками блоков. Отображается в стандартизированном формате, где вид блока зависит от его роли в процессе. Например, схема процесса утверждения и публикации статьи внутри редакции. Примеры: © Density Design, Allen Holub, Concept Draw Другие примеры в галерее паттернов
	Неформализованная блок-схема (block diagram). Показывает ключевые шаги, которые проходит процесс, в виде связанных друг с другом стрелками блоков. Отображается в свободной форме, когда шаги показаны произвольными фигурами, а стрелки могут быть двунаправленными или вообще не иметь направления. Кроме того, блоки могут быть объединены в группы. Например, упрощенная схема передвижения средств при SMS-платежах. Примеры: © Tapulous, Секрет Фирмы, David Armano Другие примеры в галерее паттернов
	Диаграмма циклического процесса. Показывает ключевые шаги процесса, который содержит набор повторяющихся действий. Циклическая часть отображается в виде кольца, которое образуют соединенные стрелками шаги. А начало и окончание процесса — входящей и выходящей из круга стрелками. Например, последовательность процесса проверки качества, который проходит во время работы над программным продуктом. Примеры: © Fruitful, eStrara, Idiagram Другие примеры в галерее паттернов
	Диаграмма Сэнки (Sankey diagram). Показывает ключевые шаги процесса и интенсивность его протекания на каждом из участков. Отображается без узлов, в виде соединяющихся и разветвляющихся линий разной толщины (в зависимости от величины параметра). Имеет любое количество начальных и конечных точек, а значит и множество сценариев развития. Например, процесс передачи тепла от ТЭЦ к бойлерной станции, включая его потери по различным причинам. Примеры: © World Resources Institute, Sankey-diagrams.com, IBM Другие примеры в галерее паттернов

Матрицы

Сопоставляют между собой значения внутри набора данных в виде таблицы.

	Таблица (matrix). Показывает набор данных в виде заполненных его значениями ячеек, которые образуют собой строки и столбцы. Каждому столбцу и строке соответствует параметр, который определяет конкретную ячейку для значения. Например, бюджет отделов компании за каждый год ее существования. Примеры: © Известия, PresseBox, Elliance Другие примеры в галерее паттернов
	Календарь. Частный случай таблицы. Показывает календарный месяц по номерам и дням недели. Примеры: © thenonhacker, Yahoo! UI Patterns Library Другие примеры в галерее паттернов

Диаграммы времени

Показывают распределение данных в зависимости от времени.

Временная шкала (timeline). Показывает значения из набора данных на горизонтальной оси, которая соответствует времени. Отрезки между значениями могут быть любой величины. Например, линия годов XX века, на которой отмечены крупные военные конфликты. Примеры: © Секрет Фирмы, Rodrigo Ronda Leon, GOOD Magazine Другие примеры в галерее паттернов

Диаграмма Гантта (Gantt diagram). Показывает последовательность, длительность, а также время начала и окончания этапов и конкретных задач, необходимых для выполнения проекта. Отображается в виде “водопада” из одного или нескольких каскадов — соединенных стрелками блоков, выстроенных по диагонали сверху вниз, слева направо (т.е. “лестницей”). Причем длина блока зависит от необходимого для выполнения времени. Например, задачи, которые нужно выполнить для написания, подготовки к печати и выпуска книги. Диаграмму можно также отнести и к группе визуализирующих процесс, но обе ее части (длительность и последовательность действий) одинаково важны, поэтому тут уже дело вкуса. Примеры: © MS Project, Todd R. Warfel Другие примеры в галерее паттернов

Карты

Показывают данные, зависимые от географии или архитектуры некого объекта.

	Географическая карта. Показывает в схематичном виде состав и расположение частей географического объекта. Например, мир в целом или остров. Примеры: © Google Maps, TeleGeography Research, Flowing Data Другие примеры в галерее паттернов
	Фотографическая карта. Показывает географический объект в виде фотографии со спутника или самолета. Например, мир в целом или город. Примеры: © Google Maps, Яндекс.Карты Другие примеры в галерее паттернов
	Дорожная карта. Показывает в схематичном виде трассы, магистрали, железные и другие дороги, наложенные на очертания географических объектов. Например, автомобильная карта дорог области. Примеры: © MapQuest, Яндекс.Карты Другие примеры в галерее паттернов
	Тематическая карта. Показывает различные объекты в виде маркеров на карте мира, страны или города. Объектами чаще всего являются те, что построены человеком: дома, магазины, памятники, объекты инфраструктуры и т.п. на карте города; либо города на карте страны; либо страны на карте мира. Основой может являться практически любая карта, но обычно используются географическая, фотографическая, дорожная или топографическая карты. Например, расположение офисов компании на карте города. Примеры: © Яндекс.Карты, Автокадабра Другие примеры в галерее паттернов
	Картограмма (cartogram). Показывает в виде схематичной карты набор данных, каждое из значений которого привязано к географическому объекту. При этом размер и форма объекта зависит от величины значения. Например, карта мира, на которой величина страны зависит от количества ее населения. Примеры: © Density Design, (автор неизвестен), Manuel Marino Другие примеры в галерее паттернов
	Архитектурный план (floor plan). Показывает в схематичном виде форму и внутреннее строение одного из этажей здания или другого архитектурного сооружения. Также может показывать расстановку мебели и других предметов наполнения помещений. Например, план помещений двухкомнатной квартиры. Примеры: © Christian’s of Bucks Point, (автор неизвестен), (автор неизвестен) Другие примеры в галерее паттернов
	Схема маршрутов общественного транспорта. Показывает остановки общественного транспорта в виде одной или нескольких пересекающихся линий разного цвета. Линия соответствует заранее определенной последовательности станций. В некоторых случаях накладывается на упрощенную географическую карту. Например, карта метро. Примеры: © New York Subway, Rhein-Main-Verkehrsverbund GmbH, Penguin Group Другие примеры в галерее паттернов

Диаграммы связей

Показывают связи внутри набора данных, как правило достаточно большого.

	Круговая диаграмма связей (network diagram, arc diagram). Показывает связи внутри набора данных в виде кольца, на котором расставлены значения. Значения связаны дугами или линиями, находящимися во внутренней области круга. При большом количестве значений они могут находиться и внутри кольца, хотя это менее наглядно. Связи также могут иметь направление. Например, являются ли взаимными друзьями участники группы в социальной сети. Примеры: © Ethan Hein, Ethan Hein, Josef Muller-Brockmann Другие примеры в галерее паттернов
	Линейная диаграмма связей. Показывает связи внутри набора данных в виде линии, на которой расставлены значения. Значения связаны дугами, находящимися сверху и снизу линии. Связи также могут иметь направление. Это альтернативный вариант отрисовки круговой диаграммы связей — смысл и задачи у них одинаковые. Примеры: © Martin Dittus, Andreas Koller & Philipp Steinweber, TeleGeography Research Другие примеры в галерее паттернов
	Связи на карте. Показывает связи внутри набора данных в виде земного шара или географической карты, на которой расставлены значения. Значения связаны дугами, если изображение трехмерное, или линиями, если карта плоская. Связи также могут иметь направление. Например, маршруты всех находящихся сейчас в воздухе самолетов. Примеры: © National Science Foundation, Ensci, MIT Senseable City Lab Другие примеры в галерее паттернов
	Дендрограмма (dendrogram). Показывает близость значений набора данных по одному из параметров, используя ось Y для расстановки самих значений, а ось X — величины параметра. Отображается в виде набора соединяющихся друг с другом горизонтальных линий, которые соединяются, если значения совпадают по параметру. Причем чем раньше совпадение значений находится по оси X, тем ближе они друг к другу. Например, сравнение годовой выручки 30 предприятий. Примеры: © GUI.ru, New York Times, Kate Jones Другие примеры в галерее паттернов

Иллюстрации

Показывают процесс или явление в неформализованном виде.

Иллюстрация. Показывает ключевые шаги, которые проходит процесс, в виде изображенного на картинке сюжета. Либо структуру явления в виде визуальной метафоры. По сути является аналогом графика, диаграммы или неформальной блок-схемы. Например, изображение круговорота воды в природе в книге по природоведению. Примеры: © Athletics NYC, Christian Montenegro, журнал «Популярные Финансы» Другие примеры в галерее паттернов

Комикс. Показывает ключевые шаги последовательного процесса или явления в виде набора картинок, каждая из которых показывает один из его этапов в виде небольшого сюжета. Например, три этапа процесса параллельной парковки в инструкции для водителей. Примеры: © Scenic Valley Driving School, Elliance Другие примеры в галерее паттернов

Примеров, типов и подходов к самой типизации существует гораздо больше, но я постарался перечислить наиболее часто используемые и востребованные инструменты. Кроме того, часто встречаются комбинации сразу нескольких типов инфографики. Более подробные типизации есть, например, в периодической таблице методов визуализации или библиотеке паттернов одного из немецких университов.

Специально для Эксперимент.ру. В издании материал выйдет в немного другой компоновке.

Все части материала:

• Визуализация данных. Наглядный и компактный способ отображения информации, часть 1. Классификация
• Визуализация данных. Наглядный и компактный способ отображения информации, часть 2. Процесс
• Визуализация данных. Наглядный и компактный способ отображения информации, часть 3. Примеры из практики