วิธีทำให้ขนาดเครื่องหมายของพล็อตสำหรับจุดแปลงทางวิทยาศาสตร์มีความสอดคล้องกันอย่างไร


16

เป็นเรื่องปกติที่จะใช้รูปร่างที่แตกต่างกันเช่นวงกลมสี่เหลี่ยมสามเหลี่ยมเพชรดาวห้าแฉกและหกเหลี่ยมเพื่อแสดงชุดข้อมูลที่แตกต่างกันในแปลงวิทยาศาสตร์ รูปร่างเหล่านี้มีความซับซ้อนมากขึ้นเพื่อให้สามารถแยกชุดข้อมูลได้มากขึ้นในหนึ่งพล็อต นี่คือส่วนย่อยของรูปร่างดังกล่าวที่มีอยู่ในซอฟต์แวร์การวางแผนทางวิทยาศาสตร์ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมแหล่งกำเนิด :

พล็อตรายการ

รูปร่างบนแปลงที่ผลิตโดย Origin นั้นสามารถแยกแยะได้ง่ายและมีขนาดเกือบเท่ากัน คำถามของฉันคือ: วิธีนี้ประสบความสำเร็จได้อย่างไร

ความคิดแรกของฉันคือรูปร่างมีขนาดเท่ากันถ้ากล่องขอบมีขนาดเท่ากัน แต่ฉันก็รู้ทันทีว่ามันไม่เป็นความจริง ยิ่งไปกว่านั้นกล่องขอบไม่สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างรูปร่างดังกล่าวได้เนื่องจากรูปร่างบางจุดศูนย์กลางของกล่องขอบไม่ตรงกับจุดศูนย์กลางของรูปร่าง:

รูปร่าง

ความคิดที่สองของฉันคือรูปร่างมีขนาดเท่ากันหากมีพื้นที่เท่ากัน พื้นที่ของรูปร่างบนรูปด้านบนคือ:

{4, π, 2, 1.29904, 1.12257}

ขอให้เราปรับขนาดรูปร่างเพื่อให้พื้นที่ทั้งหมดเท่ากับพื้นที่ของดิสก์:

shapes2

มันยากที่จะเชื่อ แต่ตัวเลขเหล่านี้มีพื้นที่เท่ากัน! เห็นได้ชัดว่าพวกเขามีขนาดไม่เท่ากัน

หลังจากความพยายามครั้งแรกเพื่อค้นหาหลักการด้วยตัวเองฉันตัดสินใจที่จะตรวจสอบว่าปัญหาได้รับการแก้ไขใน Origin หรือไม่ ดังนั้นฉันจึงสร้างพล็อตกระจายที่มีรูปร่างพื้นฐานใน Origin ส่งออกเป็น PDF แล้วนำเข้าในMathematica 10 จากนั้นฉันคำนวณพื้นที่ของรูปร่างและได้รับตารางต่อไปนี้ (พื้นที่ทั้งหมดได้รับสัมพันธ์กับพื้นที่ของดิสก์):

shape         area
-----------------------
square        0.957802
disk          1
diamond       1.03429
triangle      0.782499
star          0.489003
hexagon       1.01036
pentagon      1.03624

ก่อนอื่นเราจะเห็นว่าเพชร (ซึ่งเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหมุนบน 45 °) มีพื้นที่ใหญ่กว่าสี่เหลี่ยม มันเป็นเรื่องที่น่าแปลกใจ แต่ความแตกต่างที่มองเห็นได้ชัดเจน สำหรับรูปร่างอื่น ๆ พวกมันมีขนาดใกล้เคียงกับพล็อตจริง ๆ แต่มีพื้นที่แตกต่างกันอย่างมากและมีขนาดเชิงเส้นต่างกัน ฉันไม่สามารถเปิดเผยหลักตรรกะแบบง่าย ๆ ใด ๆ ที่อยู่เบื้องหลังสเกลของรูปร่างที่เลือกโดยนักพัฒนาของ Origin ดูเหมือนว่าพวกเขาจะปรับขนาดด้วยตา

มีงานวิจัยใดบ้างเกี่ยวกับการรับรู้ขนาดรูปร่าง

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการเลือกขนาดของพล็อตมาร์กเกอร์สำหรับแปลงทางวิทยาศาสตร์คืออะไร?


3
คำถามที่ยอดเยี่ยม! ด้านขวาของค้างคาว: ใช่มีงานที่ทำในการรับรู้ของรูปร่างที่เกี่ยวข้องกับงานทางวิทยาศาสตร์ ฉันต้องปรึกษาห้องสมุดของฉันเพื่อให้คำตอบที่ดี ในระหว่างนี้คุณอาจต้องการดู "The semiology of graphics" โดย Jacques Bertin
benteh

3
ฉันเชื่อว่าผู้ออกแบบตัวอักษรต้องเผชิญกับปัญหาที่คล้ายกันเมื่อสร้างความมั่นใจว่าตัวละครทุกตัวในแบบอักษรจะรู้สึกหนักใจอยู่เสมอไม่ว่าขนาดและรูปร่างจะเป็นอย่างไร น่าเสียดายที่ฉันไม่ทราบเทคนิคใด ๆ ยกเว้นการลองผิดลองถูกเหงื่อและตา และการย่อ / ขยายจำนวนมาก
user56reinstatemonica8

คำตอบ:


13

มี 2 ​​ส่วนหลักดังนี้: การจัดตำแหน่งและขนาด - สิ่งอื่น ๆ เช่นช่องว่างและรูปร่างนั้นยากที่จะวิเคราะห์อย่างเป็นกลาง แต่ยังคงสำคัญ เช่นเดียวกับศิลปะและการออกแบบส่วนใหญ่ความสมดุลนั้นไม่แน่นอน แต่เป็นการประเมินที่ใกล้ชิด

การวางแนว

แทนที่จะจัดตำแหน่งฐานหรือกึ่งกลางของ "กล่องขอบ" วัตถุจะถูกจัดตำแหน่งโดยcentroidของพวกเขาแสดงด้านล่าง

การวางแนว

นี่เป็นเหมือนวัตถุศูนย์กลางของมวลดังนั้นหากสิ่งที่ไม่สมดุลอย่างยิ่งในแง่ของน้ำหนักนี่คือสิ่งที่วัตถุ 3 มิติจะหมุนวนไปมาด้วยความพยายามน้อยที่สุด จากการประมาณแบบรวดเร็วเซนทรอยด์ของลูกศรด้านล่างจะอยู่ใกล้กับสิ่งที่ฉันทำไว้ (มีหลักสูตรคณิตศาสตร์ระดับสูงสำหรับการค้นหาเซนทรอยด์ของรูปร่างผิดปกติเนื่องจากมักใช้กับวิศวกรรม)

เซนทรอยด์

ขนาด

ก่อนปิด Origin ไม่ใช่ความผิด ดังที่คุณเห็นด้านล่างวัตถุด้านซ้ายมีขนาดใหญ่กว่าด้านขวา - แต่จุดประสงค์หลักของรูปร่างที่แตกต่างคือการแยกความแตกต่างของเครื่องหมายดังนั้นตราบใดที่ผู้ใช้สามารถบอกความแตกต่างจากมุมมองระดับสูงได้

แหล่งกำเนิดล้มเหลว

วิธีการทำงานของ Adobe Illustrator คือสร้างวัตถุที่ขยายรัศมีจากจุดศูนย์กลางไปสู่ค่าสูงสุด สิ่งนี้ใช้งานไม่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่เป็นพื้นฐานที่ดีในการเริ่มต้น

ขนาดนักวาดภาพประกอบ

ฉันไม่พบการศึกษาทางคณิตศาสตร์สำหรับการทรงตัวทางเรขาคณิต แต่นอกเหนือจาก "การมอง" สิ่งที่ฉันทำที่นี่คือการสร้างความสมดุล:

1.สรุปขอบเขตของกล่องสี่เหลี่ยมจัตุรัสในจินตนาการ นี่คือเหมือนกันสำหรับทุกรูปร่าง

ขนาด 2

2.ขยายวัตถุให้มีขนาดสูงสุดโดยไม่ล้น ฉันสร้างสี่เหลี่ยมจัตุรัส 85% ของค่าสูงสุดเพราะมันต้องการพื้นที่สีขาว ตรวจสอบให้แน่ใจว่ายังคงจัดตำแหน่งเซนทรอยด์ไว้

ขนาด 3

[โปรดเพิกเฉยต่อความจริงที่ว่าฉันลืมปรับปรุงค่าสำหรับรูปห้าเหลี่ยม]

ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของฉัน:

สุดท้าย


หากใครมีงานวิจัยหรือสิ่งใดที่ฉันสนใจที่จะเห็นมัน แต่ฉันไม่สามารถหาอะไรเลยนี่เป็นเพียงสองเซ็นต์ของฉันที่มีคณิตศาสตร์โยน

TLDR:สิ่งที่คุณทำในตอนแรกค่อนข้างมาก แต่ฉันแน่ใจว่ามันสอดคล้องกันอย่างเหมาะสมและเพิ่มช่องว่างภายใน


แก้ไข: แน่นอนว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างขนาดรูปร่างมุมและพื้นที่ - และนี่อาจเป็นสิ่งที่ฉันสามารถทำรายงานได้ในภายหลัง - แต่ไม่สนใจทุกสิ่งที่ฉันพูดไว้ก่อนหน้านี้เป็นการเปรียบเทียบความสมดุลระหว่างรูปร่างดาวกับ รัศมีภายในที่แตกต่างกันในขณะที่รัศมีด้านนอกจะเหมือนกัน ไม่มีแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หรือการใช้เหตุผลที่ฉันนำไปใช้กับสิ่งอื่นนอกเหนือจากการประมาณซึ่งเป็นสาเหตุที่ฉันไม่ได้ขยาย

ที่กล่าวว่าฉันคิดว่าสีเป็นวิธีที่ใช้งานง่ายกว่ามากในการคัดแยกวัตถุต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีขนาดเล็กและจำนวนมากตราบใดที่มันยังคงอยู่ภายใต้ขีด จำกัด ที่กำหนด

น้ำหนัก


เป็นความคิดที่ดีด้วยการขยายวัตถุ! แน่นอนว่าคำถามดั้งเดิมมีหลายมิติแม้ว่าเราจะพิจารณาชุดรูปร่างที่ จำกัด ฉันยังไม่แน่ใจว่ารูปร่างทั้งหมดในภาพสุดท้ายของคุณมีขนาดเท่ากัน (โดยเฉพาะดาวเมื่อเทียบกับดิสก์) แต่ได้ตอบคำถามของคุณแล้ว ฉันมีความรู้สึกว่าเมื่อเรามองไปที่รูปทรงแหลมคมที่เราไม่ได้ "นับ" ปลายแหลมเพราะเราสัญชาตญาณรู้สึกว่าเราไม่สามารถดูว่าพวกเขาจะสิ้นสุดลงจะวางตรง
Alexey Popkov

และปลายแหลมนั้น (ในบางแง่มุม) "ตัด" เมื่อเรารับรู้รูปร่างแหลมคมดังนั้นเรามักจะเห็นรูปร่างแหลมคมว่าเล็กกว่าที่เป็นจริง มันเป็นเช่นเมื่อเราเห็นเม่นหรือดอกแดนดิไลอัน (จากระยะสั้น)
Alexey Popkov

เอฟเฟกต์นี้จะแข็งแกร่งขึ้นและรุนแรงมากขึ้น
Alexey Popkov

นั่นเป็นจุดที่ดีสำหรับเคล็ดลับอย่างไรก็ตามน้ำหนักของดาวฤกษ์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ฉันป้อนหมายเลขสำหรับดาวโดยพลการและมันก็ออกมาเรียบและสม่ำเสมอมาก โดยการเพิ่มเนื้อหาให้มากขึ้น (ดูการแก้ไข) มันสามารถช่วยทำให้รู้สึกอิ่มมากขึ้น
mrchaarlie

1
คำตอบที่ยอดเยี่ยม - ฉันสวมหมวกให้คุณ จุดสำคัญของศูนย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในวิทยาศาสตร์ - เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่ตายไป
benteh
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.