17、美学在统计图形系统中的应用与挑战

美学在统计图形系统中的应用与挑战

美学概述

美学一词源于希腊语，原意为感知。在18世纪，其衍生出了美、品味和艺术标准等现代含义。在图形系统中，选择“美学”来描述对象，是因为其原始内涵，且现代意义上的“感知”是主观而非客观的，它更多地指向感知者而非对象本身。美学能将图表转化为可感知的图形，但它并非感知本身。从现代心理学角度看，美学在某种意义上可被视为刺激、方面或特征，但这些词汇对于我们的研究目的来说不够精确。

构建统计图形系统时，需要将定性和定量尺度映射到物理刺激的感官方面。每个图形维度都必须由诸如颜色或声音等美学属性来表示。接下来，我们将探讨连续尺度映射、分类尺度映射、多维度处理、图形构建中的真实性作用以及具体的美学属性等问题。

连续尺度

心理物理学

心理物理学致力于研究物理刺激的大小与感知强度之间的关系。德国生物学家和物理学家古斯塔夫·西奥多·费希纳（Gustav Theodor Fechner）在1860年创造了“心理物理学”这一术语。他的理论基于其医学教授恩斯特·海因里希·韦伯（Ernst Heinrich Weber）的观察。韦伯发现，产生刚好可察觉差异（JND）所需的刺激大小变化似乎是一个常数。

例如，当双手各放1千克重物时，可能感觉不到重量差异；当其中一只手增加到约1.1千克时，才开始察觉到差异。同样，双手各放10千克重物时，需在其中一只手增加约1千克才能察觉到差异。在这两种情况下，差异与大小的比率均为0.1。虽然这个比率因个体和刺激类型而异，但在实验中这种恒定性现象很显著。

费希纳基于韦伯的观察构建了理论，通过积分得到公式 (S = k \log(I) + c)，他称之为韦伯定律