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Variable visuelle

En cartographie , en graphisme et en visualisation de données , une variable visuelle est un aspect d'un objet graphique qui permet de le différencier visuellement d'autres obje...

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En cartographie , en graphisme et en visualisation de données , une variable visuelle est un aspect d'un objet graphique qui permet de le différencier visuellement d'autres objets et qui peut être contrôlé lors du processus de conception. Ce concept a été systématisé pour la première fois par Jacques Bertin , cartographe et graphiste français, et publié dans son ouvrage de 1967, Sémiologie Graphique. Bertin a identifié un ensemble de base de ces variables et a fourni des recommandations pour leur utilisation ; le concept et l'ensemble des variables ont depuis été développés, notamment en cartographie, où il est devenu un principe fondamental de l'enseignement et de la pratique.

Histoire

Les techniques graphiques sont utilisées dans les cartes et les graphiques statistiques pour représenter des informations non visuelles depuis le XVIIe siècle, et la visualisation de l'information a connu un essor considérable au XIXe siècle, notamment grâce aux travaux de William Playfair et Charles Joseph Minard . Cependant, l'étude directe de cet usage abstrait de l'apparence graphique a débuté avec l'émergence de la cartographie comme discipline de recherche universitaire au milieu du XXe siècle. Dans *The Look of Maps* (1952), souvent considéré comme l'ouvrage fondateur de la théorie cartographique américaine, Arthur H. Robinson a analysé le rôle de la taille, de la forme et de la couleur dans l'établissement du contraste sur les cartes. Au même moment, en France, Jacques Bertin publiait une première version de sa liste de variables visuelles : la forme, la valeur et le « grain ». Robinson, dans son ouvrage *Elements of Cartography * (1960 ), qui est rapidement devenu le manuel de référence en la matière, a examiné la taille, la forme, la couleur et le motif comme les qualités des symboles cartographiques qui établissent le contraste et représentent l'information géographique.

Bertin était cartographe à l' École pratique des hautes études (EPHE) à Paris, où il créait des cartes et des graphiques pour les enseignants de différentes disciplines à partir de données variées. Observant des schémas récurrents, il élabora un système de symbolisation de l'information qualitative et quantitative, apparemment inspiré par la sémiotique , la vision humaine et la psychologie de la forme (il est parfois difficile de le déterminer avec certitude, car ses premiers travaux citent rarement des sources), aboutissant à la Sémiologie Graphique . Bien que cartographe de formation et ayant tiré nombre de ses idées de l'analyse de cartes, il souhaitait que la Sémiologie Graphique s'applique à toutes les formes de conception graphique et de visualisation de l'information . L'idée gagna rapidement en popularité à l'échelle internationale ; en 1974, Joel Morrison présenta un système très similaire dans le contexte de la généralisation cartographique , sans citer Bertin ni Robinson, mais en affirmant qu'il s'agissait d'une « catégorisation traditionnelle », ce qui témoigne de sa large diffusion à cette époque. Plusieurs termes ont été proposés pour cet ensemble de catégories, notamment les « variables rétiniennes » de Bertin (utilisées pour les distinguer de ses deux variables de localisation spatiale), ainsi que les « variables graphiques », les « dimensions symboliques », et les « éléments graphiques primaires », avant de finalement s'arrêter sur les « variables visuelles », terme utilisé presque universellement (en anglais) aujourd'hui.

On attribue généralement à Bertin le mérite du système des variables visuelles ; bien qu’il n’ait pas été le premier à évoquer l’idée, la Sémiologie Graphique en fut le premier traitement systématique et théorique, et son approche globale de la symbolisation graphique est encore utilisée aujourd’hui, moyennant quelques modifications mineures. Malgré le titre de son ouvrage, celui-ci faisait en réalité peu référence aux connaissances scientifiques en sémiotique ou dans d’autres domaines, et constituait principalement une synthèse pratique des schémas qu’il avait observés dans la pratique. La « vérité » du concept de variables visuelles a été largement établie par son acceptation généralisée et durable. Trente ans plus tard, MacEachren a établi un lien entre les fondements scientifiques de ce concept et d’autres aspects de la conception cartographique dans son ouvrage *How Maps Work* , rassemblant des recherches en sémiotique (notamment la théorie sémiotique de Charles Sanders Peirce ), en psychologie de la forme , en vision humaine et quarante années de recherche cartographique.

Les premières listes proposaient généralement six variables : la taille, la forme, la valeur, la teinte, l’orientation et le grain (espacement des motifs). Plusieurs variables ont été ajoutées à cette liste, certaines devenant des références dans les manuels, tandis que d’autres ont été largement abandonnées en cartographie. Avec l’essor du multimédia comme outil cartographique, des ensembles analogues de variables de communication non visuelles ont également été proposés.

Variables visuelles principales

Depuis les travaux de Robinson et Bertin, un ensemble de variables visuelles de base est devenu largement canonique, figurant dans les manuels de cartographie et de visualisation de l'information, et intégré sous une forme ou une autre dans la plupart des logiciels de conception.

Taille

La taille d'un symbole correspond à l'espace qu'il occupe. Cela se réfère généralement à la surface des symboles ponctuels et à l'épaisseur des symboles linéaires. Les différences de taille sont relativement faciles à percevoir, ce qui en fait une variable utile pour transmettre des informations, comme une quantité ou une importance relative. Des études ont montré que les humains sont plus aptes à juger les différences relatives de distance linéaire (par exemple, une route deux fois plus épaisse qu'une autre) que les différences relatives de surface (par exemple, un cercle deux fois plus grand qu'un autre). Ces estimations sont les plus précises pour les carrés. Les différences de surface des cercles sont généralement sous-estimées, mais la capacité à estimer les dimensions bidimensionnelles varie considérablement d'une personne à l'autre. Estimer correctement le volume relatif s'avère encore plus difficile.

Comme les éléments géographiques ont une taille réelle sur Terre, il est impossible de toujours la contrôler, et cela peut même parfois aller à l'encontre des souhaits du cartographe ; par exemple, il peut être difficile de réaliser une carte du monde où la Russie ne se distingue pas. Dans un cartogramme, la taille des éléments est volontairement déformée pour représenter une variable autre que la superficie.

Forme

Une forme est un dessin simple utilisé pour symboliser un attribut sur une carte. Les formes sont le plus souvent associées à des points. Certaines formes sont simples et donc plus abstraites, tandis que d'autres sont plus figuratives et permettent au lecteur de comprendre plus facilement ce qu'elles représentent. Certains aspects de la forme sont inhérents au phénomène et peuvent être difficiles à manipuler, notamment pour les symboles de lignes et de régions, comme la forme d'une route ou d'un pays. Cependant, la forme peut tout de même jouer un rôle dans les symboles de lignes et de régions, comme une région remplie de symboles d'arbres ou une flèche sur une ligne. De plus, la forme d'un élément peut être volontairement déformée par généralisation cartographique , en particulier lors de la création de représentations schématiques telles que de nombreuses cartes de transport en commun . Toutefois, cette déformation est rarement utilisée pour transmettre une information, mais plutôt pour atténuer l'importance de la forme et de la localisation.

Couleur

La teinte est la propriété perceptive visuelle correspondant chez l'humain aux catégories appelées rouge , vert , bleu , etc. Les cartes utilisent souvent la teinte pour différencier des catégories de variables nominales, telles que les types de couverture terrestre ou les couches géologiques. La teinte est également souvent utilisée pour ses connotations psychologiques : le rouge pouvant évoquer la chaleur ou le danger, et le bleu le froid ou l'eau.

Couleur : valeur/luminosité

Couleur : saturation/chroma/intensité

Motif/Texture

Grain/Espacement

La quantité d'espace blanc entre les sous-symboles du motif. Le terme français « grain » de Bertin a été traduit par « texture » dans l'édition anglaise de 1983 et est fréquemment apparu comme tel dans les listes ultérieures, mais d'autres ont suggéré que « granularité » ou simplement « grain » est une meilleure traduction.

Arrangement

L’ordre de disposition des sous-symboles dans le motif, généralement soit régulièrement espacés en lignes et en colonnes (indiquant souvent une construction humaine, comme un verger), soit aléatoirement espacés (indiquant souvent une distribution naturelle). Cette variable apparaît pour la première fois dans la liste de Morrison de 1974

Variables supplémentaires

Plusieurs variables supplémentaires ont été proposées à certains moments. Certaines sont des propositions récentes axées sur la technologie, tandis que d'autres sont des propositions plus anciennes qui ont perdu de leur attrait.

Position

La position absolue du symbole dans le dessin, spécifiée par ses coordonnées (x, y) , constituait un élément central du modèle de Bertin, qui distinguait ces « variables d'imposition » des autres « variables rétiniennes ». Cette notion a été largement abandonnée par la plupart des cartographes ultérieurs, car la position sur une carte est prédéterminée par la géographie. Elle demeure cependant cruciale pour la représentation de l'information dans les graphiques et autres visualisations de données ; par exemple, la position est le principal moyen de visualiser des valeurs quantitatives dans un nuage de points . Même en cartographie, la position devient une variable lors de l'étiquetage et de la mise en page des éléments non cartographiques. Elle est également pertinente pour la représentation des champs ; par exemple, la position d'une isoligne est une visualisation abstraite d'une propriété, et non la position d'un élément linéaire réel.

Orientation du motif

Dans une disposition régulière, la direction de l'agencement des sous-symboles est considérée par Bertin comme la version surfacique de la variable principale d'orientation, tandis que Morrison l'a incluse comme variable distincte , probablement parce que l'orientation des sous-symboles peut différer de l'angle de leur agencement. Ces dernières années, cette variable a rarement été prise en compte, sans doute en raison du déclin général de l'utilisation des motifs de remplissage à l'ère de la cartographie numérique.

Transparence/opacité

Ces termes corollaires désignent le degré de fusion d'un symbole avec d'autres symboles situés au même emplacement, donnant l'illusion que le symbole situé au premier plan est translucide. Assez récemment apparue, la gestion de l'opacité s'est généralisée en cartographie numérique. Bien qu'elle soit rarement utilisée pour transmettre des informations spécifiques, elle permet de réduire le contraste ou de conserver des informations sous-jacentes. Malgré son utilisation répandue, elle est rarement mentionnée dans les manuels.

Croquant/duveteux

This is the degree to which a symbol is drawn with crisp or fuzzy edges. Briefly mentioned in the Elements textbook in 1978, the concept was more fully developed by Alan MacEachren in 1992 as a tool for representing locational uncertainty; he first called it focus, then chose crispness, which has been the most common term in subsequent lists.

Resolution

This is the technique of purposefully pixelating a symbol or feature as a way of generalizing and obscuring it, usually for communicating some form of uncertainty about the feature. This was also first introduced in that context by MacEachren, but is not commonly used, and has rarely been mentioned since. By extension, this can also refer to the general level of detail in a symbol, which is used more often than pixelation, especially in the context of cartographic generalization.

Height

On three-dimensional perspective maps, it is common to extrude shapes in the z direction, so that height represents a property.

Non-visual variables

Following on the widespread usefulness of Bertin's variables, cartographers have proposed analogous sets of controllable variables for media beyond static paper maps:

Dynamic/animated maps: Duration, Order/sequence, Rate of change, Display time, Frequency of change, Synchronization (of multiple series). Many of these have entered mainstream use.
Haptic (touch) maps: Vibration, Flutter, Pressure, Temperature, Resistance, Friction, Location, Height/Elevation, and analogues of most of the core visual variables.
Sound: Location, Loudness, Pitch, Register, Timbre, Duration, Rate of Change, Order (sequential), Attack/Decay. To date, sound has been rarely used to encode information in maps and information displays.

Visualizing Information

Selon Bertin, chaque variable visuelle suggère son propre mode de perception et d'interprétation, que MacEachren relie à la théorie cognitive du schéma d'image (par exemple, la taille : grand-petit ~ plus-moins). Ces modes rendent chaque variable plus apte à représenter certains types d'informations et à servir certains objectifs que d'autres. Plus précisément, Bertin introduit quatre propriétés de ces variables, qui les relient directement à leur rôle dans la hiérarchie visuelle et à leur capacité à représenter des données à chacun des niveaux de mesure de Steven .

Les variables associatives présentent des variations qui peuvent être mentalement atténuées, ce qui facilite leur regroupement. Aucune ne se distingue naturellement des autres, contribuant ainsi peu à la hiérarchie visuelle. Bertin a inclus dans cette liste la forme, l'orientation, la couleur (teinte) et le grain (espacement des motifs). Parmi les variables postérieures à 1967, l'orientation et l'agencement des motifs sont également associatifs, et la saturation des couleurs est une possibilité. Ces variables conviennent parfaitement à la représentation de variables nominales.
- À l'inverse, les variables dissociatives présentent des variations plus difficiles à ignorer, car certaines valeurs ressortent nettement ; elles jouent donc un rôle prépondérant dans la hiérarchie visuelle. La taille et la valeur sont les membres originaux de ce groupe ; la hauteur 3D, la saturation des couleurs, la transparence, la netteté et la résolution sont également dissociatives.
Les variables sélectives sont celles dont la variation est suffisamment marquée pour permettre au lecteur d'isoler une valeur parmi toutes les autres (par exemple : « où sont tous les points bleus ? » parmi des points de teintes variées). Toutes les variables dissociatives sont également sélectives, ainsi que l'espacement et la teinte des motifs (et leur agencement après 1967). Elles sont généralement plus adaptées à la représentation d'informations précises que les variables non sélectives (orientation et forme, bien que ces dernières puissent également être rendues sélectives si elles sont suffisamment distinctes).
Les variables ordonnées présentent un ordre linéaire clair entre leurs différentes valeurs. Bertin a cité la taille, la valeur et le grain comme exemples de variables ordonnées ; par la suite, on trouvera des variables ordonnées telles que la hauteur, la saturation, la transparence, la netteté et la résolution. Cet ordre les rend utiles pour représenter des données ordinales et d'intervalle. La teinte et l'orientation sont ordonnées, non pas selon une métaphore classique de type « plus-moins », mais selon un ordre cyclique. Elles peuvent donc servir à représenter des données cycliques.
Les variables quantitatives ont des valeurs directement mesurables et sont donc les plus adaptées à la représentation de propriétés quantitatives, notamment au niveau du rapport. Bertin n'a inclus que la taille dans cette variable, bien que certains considèrent que la valeur est une variable quantitative, même si elle est moins facile à mesurer que la taille.

La classification de Bertin est rarement mentionnée comme telle, mais les préférences d'applicabilité qui en résultent constituent une partie essentielle de la symbolisation , y compris le pouvoir de la taille, de la valeur, de la saturation et de la résolution pour établir une hiérarchie visuelle , et les liens suivants avec les niveaux de mesure de Steven