摘 要：作為信息可視化的一個(gè)分支，物理可視化是信息在三維物質(zhì)上的展現(xiàn)，實(shí)時(shí)的物理可視化在信息的接收與呈現(xiàn)上保持即時(shí)性，本文將探討實(shí)時(shí)化的呈現(xiàn)對(duì)于物理可視化在信息的設(shè)計(jì)表達(dá)方式上的應(yīng)用特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：物理可視化；實(shí)時(shí)化；信息可視化；交互

物理可視化（Physical Interaction）的提出是基于信息可視化（Information Visualization）的。信息是我們?cè)O(shè)計(jì)的對(duì)象，可視化是我們的設(shè)計(jì)方式，信息可以被轉(zhuǎn)化為平面二維形態(tài)或者物理三維形態(tài)，信息可視化有時(shí)也被稱(chēng)為信息設(shè)計(jì)（Information Design）。但“可視化”更能體現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的目的與方法，有學(xué)者將“可視化”定義為“支持計(jì)算機(jī)、交互式的數(shù)據(jù)可視化表達(dá)并放大感知的一種應(yīng)用”。[1]在今天看來(lái)，這個(gè)定義范圍未免稍顯狹窄，可視化不一定必須有計(jì)算機(jī)及交互的支持，而數(shù)據(jù)的范圍也并不僅限于數(shù)字化的體現(xiàn)，它是多種信息的集合。西班牙設(shè)計(jì)師Joan·Costa的說(shuō)法能更廣泛地說(shuō)明可視化的本質(zhì)：“讓一些現(xiàn)象或者現(xiàn)實(shí)可見(jiàn)并且易懂；這些現(xiàn)象大多是肉眼觀察不到的，有些甚至不具備可見(jiàn)性。”[2]由此可見(jiàn)，可視化的核心是重新定義數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化，這些數(shù)據(jù)包括不可觀察到的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)化的方法并不一定基于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)?？梢暬梢园瑥V泛的設(shè)計(jì)信息的范圍，而物理可視化是信息可視化在媒介上的分支。

到今天，信息可視化已有逾百年的歷史，但其名稱(chēng)至今仍沒(méi)有統(tǒng)一。究其根本，是因?yàn)樾畔⒖梢暬瘜?shí)在是一個(gè)龐大的學(xué)科，它的內(nèi)容與邊界一直在不斷地?cái)U(kuò)展之中。設(shè)計(jì)學(xué)科普遍具有擴(kuò)展性，如平面設(shè)計(jì)，更早還被稱(chēng)為“裝潢設(shè)計(jì)”，而現(xiàn)今基本已被稱(chēng)之為“視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)”。這其中很重要的原因就是“平面”二字已經(jīng)不能涵蓋其學(xué)科內(nèi)容，而“裝潢”二字的涵蓋面更是狹窄，平面設(shè)計(jì)早已不再局限于平面，“視覺(jué)傳達(dá)”能夠更好地涵蓋其內(nèi)容?？v觀所有的設(shè)計(jì)類(lèi)學(xué)科，信息可視化拓展得尤為迅速——從18世紀(jì)末現(xiàn)代信息可視化從統(tǒng)計(jì)學(xué)被分出來(lái)，到今天數(shù)據(jù)物理可視化（Data Physicalization）開(kāi)始嶄露頭角。除了觀念之外，技術(shù)也發(fā)揮了很大的作用，Arduino和Processing等可視化編程軟件讓藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師也能以編程語(yǔ)言創(chuàng)作交互作品，而實(shí)時(shí)的信息可視化能讓設(shè)計(jì)更多地直接參與到社會(huì)中去。信息可視化是一個(gè)工具，信息不僅可以轉(zhuǎn)化為圖像，也可轉(zhuǎn)化為屏幕動(dòng)態(tài)圖像及交互圖像，甚至物理形態(tài)的裝置。

1 由二維發(fā)展到三維的信息可視化

信息可視化具有廣泛的跨學(xué)科性，它包含從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)到交互等一系列跨學(xué)科內(nèi)容，被Matthias·Shapiro稱(chēng)為“怪獸”，因?yàn)楹苌儆袑W(xué)科需要從事者具備這么多的技能，[3]很多行業(yè)中的頂尖者也只是專(zhuān)長(zhǎng)于其中某一分支。信息可視化按呈現(xiàn)媒介來(lái)分，有靜態(tài)的信息可視化，或稱(chēng)為信息圖表（Infographic），還有動(dòng)態(tài)信息可視化，或稱(chēng)為動(dòng)態(tài)信息影像設(shè)計(jì)（Motion Infographic），以及交互信息可視化，比如數(shù)據(jù)可視化（Data Visualization），或者數(shù)據(jù)物理可視化，基于物質(zhì)的數(shù)據(jù)可視化，一種新的可視化展示媒介與方式。

從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)到交互再到物理交互的發(fā)展，也是一個(gè)從二維到三維的發(fā)展，在物理交互越來(lái)越普及的今天，物理可視化的出現(xiàn)是一個(gè)自然的過(guò)程。人類(lèi)對(duì)于圖像的應(yīng)用有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，從18世紀(jì)末William·Playfair在統(tǒng)計(jì)學(xué)中用圖表來(lái)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)信息時(shí)，現(xiàn)代信息圖表的發(fā)展就開(kāi)始了。在之后的一百多年間，信息圖表開(kāi)始漸漸完善并被用到了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。1940年ISOTYPE由創(chuàng)造，它的產(chǎn)生有很強(qiáng)的社會(huì)背景，奧托紐拉斯希望創(chuàng)造一種跨國(guó)界通用的視覺(jué)語(yǔ)言，用圖像來(lái)傳播知識(shí)。其遠(yuǎn)大的理想至今令人欽佩，而且也收到了一定的效果。1945年奧托紐拉斯去世，1946年，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生，一直到1975年Apple I誕生。而同樣在70年代，“信息設(shè)計(jì)”這一術(shù)語(yǔ)也被提出，信息設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)一同進(jìn)入了高速發(fā)展期。1983年APPLE LISA成為了第一臺(tái)使用圖形用戶(hù)界面的電腦，有了用戶(hù)圖形界面，電腦終于成為大眾消費(fèi)品，也成為了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)利器，信息圖表作品開(kāi)始海量出現(xiàn)，90年代，各個(gè)報(bào)社開(kāi)始成立圖表編輯部，比如《紐約時(shí)報(bào)》（The New York Times），尤其在當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了彩色紙張之后，信息圖表逐漸成為了報(bào)道新聞不可或缺的一部分。其中有相當(dāng)一段時(shí)間，基于計(jì)算機(jī)的圖表只是紙面圖表的翻版，但計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使數(shù)據(jù)可視化開(kāi)始發(fā)揮其交互本質(zhì)，同時(shí)動(dòng)態(tài)視頻技術(shù)的發(fā)展也讓動(dòng)態(tài)信息影像設(shè)計(jì)初現(xiàn)端倪。近年來(lái)，物理交互的出現(xiàn)讓信息可視化又有了新的媒體延伸，數(shù)據(jù)物理可視化（Data Physicalization）的名稱(chēng)已經(jīng)先于其范圍與定義而出現(xiàn)，物理可視化是信息可視化在媒介上的分支，數(shù)據(jù)物理可視化可以被認(rèn)為是基于計(jì)算機(jī)編程的物理信息可視化展現(xiàn)。它的實(shí)現(xiàn)方式是基于編程的，可以被視為是物理可視化中的一個(gè)分支，物理可視化是數(shù)據(jù)在物理實(shí)質(zhì)之上的展現(xiàn)。

2 數(shù)據(jù)信息在物理可視化中的實(shí)時(shí)呈現(xiàn)

實(shí)時(shí)信息可視化，從字面上理解是一種即時(shí)的信息呈現(xiàn)，在收集信息的過(guò)程中同步呈現(xiàn)。這與二維的信息可視化設(shè)計(jì)過(guò)程有很多的不同，因?yàn)樾畔⒉皇穷A(yù)先采集得知的，所以也就不能在呈現(xiàn)前進(jìn)行處理，收集的過(guò)程也就成為了呈現(xiàn)的結(jié)果，而物理化的展現(xiàn)方式使得實(shí)時(shí)收集的信息在空間中得以匯聚、放大。

信息可視化是對(duì)數(shù)據(jù)的多媒體再現(xiàn)，無(wú)論是圖表、編碼還是物理實(shí)體，跨媒體的出現(xiàn)是為了讓信息能夠得到更好更精準(zhǔn)的呈現(xiàn)。對(duì)待信息源數(shù)據(jù)一般有兩種方式，一種是先尋找數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中入手確定主題，很多數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)師運(yùn)用這種方法從大量數(shù)據(jù)中尋找可以運(yùn)用的素材充實(shí)主題。另一種方式是先確定主題，再去尋找定義主題的各種數(shù)據(jù)，這種方式一般在新聞?lì)悎D表中運(yùn)用較多，由于新聞主題的明確性，無(wú)論是實(shí)事新聞還是主題報(bào)道，這些圖表設(shè)計(jì)師們都必須竭盡全力地挖掘數(shù)據(jù)。比如《國(guó)家地理》的團(tuán)隊(duì)們會(huì)為了一個(gè)主題實(shí)地考察、拜訪專(zhuān)家、制作模型、進(jìn)行精確計(jì)算，耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月甚至一年。這些預(yù)先準(zhǔn)備，與實(shí)時(shí)信息可視化相比會(huì)有很多不同，其不再是對(duì)于數(shù)據(jù)的收集與處理。因?yàn)閿?shù)據(jù)是實(shí)時(shí)獲得的，所以設(shè)計(jì)者要設(shè)計(jì)的其實(shí)是一個(gè)恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)容器，能滿(mǎn)足項(xiàng)目的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，同時(shí)也要能準(zhǔn)確表達(dá)主題。

在設(shè)計(jì)中，形式應(yīng)該符合內(nèi)容，通過(guò)恰當(dāng)?shù)奈锢砘瘜?shí)時(shí)展現(xiàn)的形式，就算是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)也會(huì)讓內(nèi)容得到充分的展現(xiàn)。比如2012年的美國(guó)總統(tǒng)大選，最后的投票統(tǒng)計(jì)進(jìn)程在帝國(guó)大廈上以紅藍(lán)兩色天線燈光的方式得以呈現(xiàn)，兩種顏色各自對(duì)應(yīng)兩個(gè)黨派。隨著各州票數(shù)的陸續(xù)開(kāi)出，天線顏色的長(zhǎng)度也實(shí)時(shí)地隨之變化。這個(gè)紐約的地標(biāo)性建筑，讓民眾在大街上遠(yuǎn)遠(yuǎn)地就能一眼看出當(dāng)前兩黨競(jìng)選的狀況。從可視化的展現(xiàn)方式來(lái)看，雖然這就是一個(gè)普通的柱狀圖，兩黨以紅藍(lán)兩色來(lái)代表，紅藍(lán)兩柱的高低代表了得到票數(shù)的多少，但試想一下，如果這個(gè)結(jié)果以圖表的方式印在第二天的報(bào)紙上，或者僅僅在網(wǎng)站上以實(shí)時(shí)播報(bào)的方式呈現(xiàn)這個(gè)“柱狀圖”，其效果都會(huì)差得太多。物質(zhì)本身就具有紙面或者平面不可比的力量，在這個(gè)項(xiàng)目中尤其如此?？偨y(tǒng)大選結(jié)果可以說(shuō)是美國(guó)人民最關(guān)注的事件之一，這種方式讓大家可以從城市的各個(gè)角度看到競(jìng)選的實(shí)況，看到這個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。正因?yàn)樗奈锢砘约皩?shí)時(shí)呈現(xiàn)，它的社會(huì)效應(yīng)與影響力已經(jīng)遠(yuǎn)大于它的設(shè)計(jì)本身。從另一個(gè)角度看，雖然呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單，但這是一個(gè)非常恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)容器，無(wú)論是形式內(nèi)容還是功能都得到了完美的展現(xiàn)。

3 基于物理化展現(xiàn)的實(shí)時(shí)信息可視化應(yīng)用特點(diǎn)

社會(huì)是個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)設(shè)計(jì)的需求也是復(fù)雜的。[4]信息可視化的出現(xiàn)就是為了應(yīng)對(duì)這個(gè)復(fù)雜的世界，用可視化的方式將社會(huì)的復(fù)雜以另一種形式呈現(xiàn)在我們眼前，為我們解決疑惑，或者提出新的問(wèn)題。實(shí)時(shí)的物理可視化需要設(shè)計(jì)的是一個(gè)信息容器，它的特點(diǎn)是具有交互性。交互（Interaction）的本質(zhì)是行動(dòng)與反饋，行動(dòng)是信息的投入，[5]在容器中發(fā)酵，生成新的表現(xiàn)形式，它要求行動(dòng)之后的反饋是即時(shí)的。例如，傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)就是一個(gè)實(shí)時(shí)的物理可視化設(shè)計(jì)，當(dāng)我們把溫度計(jì)放入被測(cè)溫點(diǎn)，就是行動(dòng)的開(kāi)始，然后間隔一定時(shí)間取出，溫度計(jì)中的水銀柱會(huì)上升到相應(yīng)的被測(cè)溫點(diǎn)的溫度之處，這個(gè)就是對(duì)于行動(dòng)的反饋，而且是即時(shí)發(fā)生的。水銀柱的上升是因?yàn)闇囟扔绊懥怂y的物理特性而發(fā)生的，所以交互的發(fā)生反饋并不一定需要計(jì)算機(jī)編程，它也可以是低技術(shù)完成，比如西班牙工作室Domestic Data Streamers，該工作室的項(xiàng)目特點(diǎn)就是在一個(gè)空間環(huán)境中收集數(shù)據(jù)來(lái)研究人的行為模式，比如他們的項(xiàng)目“黃金時(shí)代”（Golden Age）（見(jiàn)圖2），這個(gè)街頭裝置是一個(gè)圖像型的圖表，但它的展現(xiàn)是物理化的。設(shè)計(jì)師切割了一批真實(shí)的圓木木塊，讓所有經(jīng)過(guò)的人可以自由參與，木塊可以被放置到一個(gè)四方形的木框之中，木框兩邊有刻度，所有可放置的點(diǎn)已經(jīng)被預(yù)留出，其中橫軸代表人們現(xiàn)在的年齡，縱軸代表人們所希望擁有的年齡，從最后的結(jié)果可以讀出多層的含義，從真實(shí)參與的結(jié)果來(lái)看，人們還是傾向于希望處在自己所處的年紀(jì)的，兩個(gè)值基本呈正比。相對(duì)來(lái)說(shuō)在年輕人群中兩個(gè)值的波動(dòng)較大，而年長(zhǎng)者則趨于安穩(wěn)，整體來(lái)看整個(gè)人群的希望年齡還是趨于年輕化的。這個(gè)裝置也適合在不同的地區(qū)、不同的城市放置，來(lái)研究每個(gè)城市的人們對(duì)于自己所處年紀(jì)的思考，因?yàn)樗尸F(xiàn)的是每個(gè)城市不同人群的基本狀態(tài)。

低技術(shù)化實(shí)現(xiàn)在一定程度上可以說(shuō)是信息圖表的物理化實(shí)現(xiàn)，但與歷史上眾多的信息雕塑所不同的是，該工作室強(qiáng)調(diào)參與性，并且是隨機(jī)自由參與，從參與人群中獲取數(shù)據(jù)，而不僅僅是靜態(tài)二維信息圖的物理翻版。這個(gè)模式注重的是即時(shí)參與的活動(dòng)過(guò)程，在呈現(xiàn)方式上它具有一定的局限性。計(jì)算機(jī)編程在創(chuàng)作的層面上提供了更加豐富的可能性，可視化軟件Processing和Aduino的出現(xiàn)為藝術(shù)家與設(shè)計(jì)師提供了自主編程的工具。一直以來(lái)藝術(shù)設(shè)計(jì)與編程被認(rèn)為是格格不入的，他們被認(rèn)為是左右兩個(gè)大腦，互不相同且互不相通，但Processing以及Arduino免費(fèi)、開(kāi)源，關(guān)鍵是非常易學(xué)，迅速成為了設(shè)計(jì)者和藝術(shù)家的得力工具。同時(shí)，一些很好的想法也為社會(huì)解決了許多問(wèn)題。例如，在設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)之下，闖紅燈的問(wèn)題有了更有意思的解決方法，即用實(shí)時(shí)化的物理可視化裝置去解決問(wèn)題。圖3是奔馳聯(lián)合廣告公司BBDO德國(guó)在里斯本街頭設(shè)置的互動(dòng)裝置“舞蹈交通燈”（The Dancing Traffic Light）（見(jiàn)圖3），它將舞蹈與紅綠燈中的等待小人結(jié)合起來(lái)，讓等紅燈的過(guò)程變得更加有趣，信息的接收裝置放置在街頭紅綠燈不遠(yuǎn)的廣場(chǎng)里，人們可以走進(jìn)動(dòng)作捕捉室——一個(gè)密閉的空間，等待屏幕的提示開(kāi)始跳舞，此時(shí)攝像機(jī)會(huì)將舞者的動(dòng)作捕捉下來(lái)，這是數(shù)據(jù)收集的過(guò)程；再轉(zhuǎn)換成為紅綠燈屏幕上的紅色像素小人，所有在路口等待的人都會(huì)看到，這是物理可視化的呈現(xiàn)部分，整個(gè)過(guò)程都是實(shí)時(shí)發(fā)生的，跳舞的人也可以從屏幕當(dāng)中看到自己的舞姿在等待紅綠燈中呈現(xiàn)的樣子。而結(jié)果顯示，由于這個(gè)充滿(mǎn)歡樂(lè)的裝置，超過(guò)81%的人都在這個(gè)紅燈前停下了腳步駐足觀看，有效地解決了闖紅燈的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)服務(wù)社會(huì)，同時(shí)也改變社會(huì)，奧托紐拉斯在1940年創(chuàng)造ISOTYPE體系是為了改變這個(gè)社會(huì)，希望形成一種跨國(guó)界通用的可視化語(yǔ)言。在他去世后，他的妻子繼續(xù)著奧托的事業(yè)，用可視化語(yǔ)言教育著孩子們?？梢暬且环N具有改變世界的潛能的語(yǔ)言，而物理可視化無(wú)疑是更為強(qiáng)大的創(chuàng)作工具，以物質(zhì)直接作用于社會(huì)、作用于人，實(shí)時(shí)的物理可視化拉近了人們與可視化的距離，讓人人都能即時(shí)地參與其中。隨著技術(shù)的發(fā)展，相信物理可視化會(huì)有更大的發(fā)展。MIT實(shí)驗(yàn)室基于processing研發(fā)了可以傳感數(shù)據(jù)的膠帶，[6]可以想象未來(lái)的數(shù)據(jù)輸入與輸出方式將會(huì)有更多的變革，物質(zhì)的輸入方式將更加多樣化，物理可視化也會(huì)有更多的創(chuàng)作可能性。

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作者簡(jiǎn)介：余飛，研究生，畢業(yè)于中央美術(shù)學(xué)院，就職于杭州電子科技大學(xué)數(shù)字媒體與藝術(shù)學(xué)院，研究方向：用戶(hù)體驗(yàn)及信息交互設(shè)計(jì)。