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地図デザイン、グラフィックデザイン、データ視覚化における視覚変数とは、グラフィックオブジェクトを他のオブジェクトと視覚的に区別できる側面であり、デザインプロセス中に制御できるものです。この概念は、フランスの地図製作者でありグラフィックデザイナーでもあるジャック・ベルタンによって初めて体系化され、1967年に彼の著書『 Sémiologie Graphique』で発表されました。[ 1 ] ベルタンはこれらの変数の基本的なセットを特定し、その使用に関するガイダンスを提供しました。この概念と変数のセットはその後拡張され、特に地図製作において、教育と実践の中核となる原則となっています。[ 2 ] [ 3 ]
グラフィック技術は、17 世紀以来、地図や統計チャートで非視覚的な情報を表現するために使用されてきました。情報視覚化は、ウィリアム プレイフェアやシャルル ジョセフ ミナールの業績によって際立った 19 世紀に花開きました。しかし、この抽象的なグラフィック表示の使用を直接研究し始めたのは、20 世紀半ばに地図学が学術研究分野として出現した時です。アメリカの地図学理論の起源とみなされることが多い『地図の外観』（1952 年）の中で、アーサー H. ロビンソンは、地図のコントラストを確立する上でのサイズ、形状、色の役割について論じました。[ 4 ]同じ頃、フランスでは、ジャック ベルタンが、形状、値、そして「きらめき」（粒状感）という視覚的変数のリストの初期バージョンを発表しました。[ 5 ]ロビンソンは、すぐにこの分野で支配的な教科書となった 1960 年の著書『地図学の要素』の中で、コントラストを確立し地理情報を表現する地図記号の特性として、サイズ、形状、色、パターンについて論じました。[ 6 ]
ベルタンはパリの高等研究実習院（EPHE）の地図製作者で、さまざまな分野の教員のために、多種多様なデータを使用して地図や図表を作成しました。繰り返し現れるパターンに気づき、記号論、人間の視覚、ゲシュタルト心理学に触発されたと思われる定性的および定量的情報を象徴するシステムを作成し（初期の作品では出典をほとんど引用していないため、判断が難しい場合もあります）、最終的に『Sémiologie Graphique』に至りました。[ 5 ]地図製作のバックグラウンドを持ち、地図を評価することによって多くのアイデアを得たにもかかわらず、彼は『Sémiologie Graphique』をあらゆる形態のグラフィックデザインと情報視覚化に適用することを意図していました。まもなく、このアイデアは国際的に受け入れられるようになりました。 1974年、ジョエル・モリソンは地図作成の一般化の文脈で非常によく似たシステムを発表したが、ベルタンやロビンソンを引用せず、「伝統的な分類」であると述べ、その時点で広く普及していたことを示唆した。[ 7 ]この一連のカテゴリーには、ベルタンの「網膜変数」（彼の2つの空間位置変数と区別するために使用）、「グラフィック変数」、「シンボル次元」、 「主要グラフィック要素」など、いくつかの用語が提案されたが、最終的には今日（英語で）ほぼ普遍的に使用されている「視覚変数」に落ち着いた。
ベルタンは視覚変数システムの功績を大部分認められている。このアイデアを最初に言及したのは彼ではないが、『Sémiologie Graphique』は体系的かつ理論的な最初の研究であり、彼の図表記号化への全体的なアプローチは、わずかな修正を加えただけで今日でも使用されている。ベルタンの著作のタイトルにもかかわらず、実際には記号論やその他の分野の科学的知識への言及はほとんどなく、主に彼が実践で発見したパターンの実用的な要約であった。視覚変数概念の「真実性」は、その広範かつ長期にわたる受容によって大部分が確立された。30年後、マクイークレンは『How Maps Work』で、これと地図デザインの他の側面に対する科学的裏付けを結びつけ、記号論（特にチャールズ・サンダース・パースの記号論）、ゲシュタルト心理学、人間の視覚、および40年間の地図研究を統合した。 [ 9 ]
初期のリストでは、位置、大きさ、形状、明度、色相、向き、粒度（模様の間隔）という6つの変数が一般的に提案されていました。このリストには、その後いくつかの追加が提案され、教科書に掲載されている標準的なリストに採用されたものもあれば、地図作成においてほとんど使われなくなったものもあります。マルチメディアが地図作成ツールとして台頭するにつれ、視覚情報以外のコミュニケーション変数についても同様の提案がなされるようになりました。
ロビンソンとベルタンを皮切りに、一連の基本的な視覚変数がほぼ標準的なものとなり、地図作成や情報視覚化の教科書に掲載され、ほとんどのデザインソフトウェアに何らかの形で組み込まれている。
シンボルのサイズは、それが占めるスペースの量です。[ 2 ]これは一般的に、点シンボルの面積と線シンボルの太さを指します。サイズの違いは比較的簡単に認識できるため、何かの量や相対的な重要性などの情報を伝えるのに役立つ変数となります。研究によると、人間は、面積の相対的な違い（例えば、ある円の面積が別の円の面積の2倍である）よりも、直線距離の相対的な違い（例えば、ある道路が別の道路の2倍の太さである）を判断する方が得意です。このような推定は、正方形から最も正確です。円の面積の違いは一般的に過小評価されますが、2次元サイズを推定する能力には人々の間で大きなばらつきがあります。[ 10 ]相対的な体積を正しく推定することはさらに難しいことがわかっています。
地理的特徴は地球上で実際の大きさを持つため、常にそれを制御できるとは限らず、時には地図製作者の意図に反する結果となることもあります。例えば、ロシアが目立たない世界地図を作成するのは難しい場合があります。カルトグラムでは、面積以外の変数を表現するために、特徴の大きさが意図的に歪められます。
形状は、地図上の属性を象徴するために使用される単純なデザインです。[ 11 ]形状は、地図上の点フィーチャに最も一般的に付けられます。形状の中には、性質上単純でより抽象的なものもあれば、より絵画的で、読者が伝えようとしていることを理解しやすいものもあります。[ 12 ]形状のいくつかの側面は現象に固有のものであり、特に道路や国の形状などの線や領域のシンボルでは、簡単に操作できない場合があります。[ 13 ]しかし、形状は、樹木のシンボルで満たされた領域や線上の矢印など、線や領域のシンボルでも役割を果たすことができます。また、フィーチャの形状は、特に多くの交通マップなどの概略表現を作成する際に、地図作成の一般化によって意図的に歪められることがありますが、この歪みは情報を伝えるために使用されることはほとんどなく、形状と位置の強調を軽減するためだけに使用されます。
色相は、人間の視覚的知覚特性であり、赤、緑、青などのカテゴリーに対応します。地図では、土地被覆の種類や地質層などの名義変数のカテゴリーを区別するために色相がよく使用されます。[ 14 ]また、色相は、赤が熱や危険を、青が寒さや水を暗示するなど、心理的な意味合いのためにもよく使用されます。
色の一側面として、明度とは物体の明るさや暗さを表します。明度は「多い」と「少ない」という順序尺度を効果的に意味するため、主題図、特にコロプレスマップにおいて非常に有用なシンボル形式となります。明度は視覚的な階層構造に大きく影響し、背景の明度と最もコントラストの強い要素は最も目立つ傾向があります（例：白い紙に黒、黒いコンピュータ画面に白）。
色の彩度とは、それを構成する光の多様性によって生じる、色の純度または強度のことです。単一の波長の光は最も彩度が高く、白、黒、灰色は彩度がありません（可視光線のすべての波長が均等に混ざり合っているため）。色の3つの心理的側面の中で、彩度は具体的な情報を伝える上では最も効果が低いものの、図と地の区別や視覚的な階層構造を確立する上では非常に効果的であり、一般的に明るい色はくすんだ色調や灰色の濃淡よりも際立ちます。
ベルタンは「色」（色相）についての議論の中で彩度について言及しているが、それを独立した変数として含めてはいない。しかし、1970年代以降、ほとんどすべてのリストに彩度が含まれている[ 7 ] [ 8 ]。
方位とは、地図上のラベルや記号が向いている方向（「方向」または「角度」とも呼ばれる）を指します。他の多くの視覚的変数ほど頻繁には使用されませんが、実際の地形や地物の向きに関する情報を伝えるのに役立ちます。一般的な例としては、風向きや泉の流れの方向などが挙げられます。
この側面に関する用語は今日でも多少ばらつきがありますが、この文脈におけるテクスチャまたはパターンとは、一般的に、繰り返し出現するサブシンボルで構成される集合的なシンボルを指します。これには、領域（小さな木の点シンボルで満たされた森など）や線シンボル（繰り返し出現する交差ハッチングのある鉄道など）が含まれます。これらのサブシンボル自体は、上記の視覚的変数のいずれか、またはすべてによって作成できますが、全体的なパターンに適用される変数はいくつかあります。
パターン内のサブシンボル間の空白の量。ベルタンのフランス語の用語であるgrainは、1983年の英語版では「texture」と訳され[ 1 ]、その後のリストでもそのように頻繁に登場したが、他の人は、granularityまたは単にgrainの方がより良い訳だと示唆している。
パターン内のサブシンボルの位置の規則性。一般的に、行と列に規則的に配置されている場合（果樹園などの人間の建造物を示すことが多い）、またはランダムに配置されている場合（自然の分布を示すことが多い）がある。この変数は、モリソンの1974年のリスト[ 7 ]に初めて登場する。
これまで、いくつかの追加的な変数が提案されてきた。中には、最近の技術主導の提案もあれば、以前から提案されていたものの、現在では支持を失っているものもある。
シンボルの絶対位置は、(x,y)座標で指定されます。これは、ベルタンのモデルの中核部分であり、彼はこれらの「配置変数」を他の「網膜変数」と区別しました。地図上の位置は地理によってあらかじめ決まっているため、これはその後のほとんどの地図製作者のリストからほぼ削除されています。しかし、チャートやその他のデータ視覚化で情報を表現するには、位置が不可欠です。たとえば、散布図で定量値を視覚化する主な方法は位置です。地図製作においても、ページ上の地図以外の要素にラベルを付けたりレイアウトしたりする際には、位置が変数になります。また、フィールドを表現する際にも関係があります。たとえば、等値線の位置は、現実世界の線状フィーチャの位置ではなく、プロパティの抽象的な視覚化です。
規則的な配置では、サブシンボルが配列される方向。ベルタンはこれを方向の主要変数の面積バージョンとみなしたが、モリソンはこれを別の変数として含めた[ 7 ]。これはおそらく、個々のサブシンボルの方向が、それらが配置される角度とは異なる可能性があるためである。近年では、デジタル地図作成の時代における塗りつぶしパターンの使用の全体的な減少のためか、これが含まれることはほとんどない。
これらの関連用語は、シンボルが同じ場所にある他のシンボルとどの程度融合し、手前のシンボルが半透明であるかのような錯覚を与えるかを示します。比較的最近追加された不透明度の制御は、デジタル地図作成で一般的になっています。[ 2 ]特定の情報を伝えるために使用されることはまれですが、コントラストを下げたり、下層の情報を保持したりするのに効果的です。広く使用されているにもかかわらず、教科書で言及されることはほとんどありません。
これは、記号がどれだけくっきりした輪郭で描かれているか、あるいはぼやけた輪郭で描かれているかを示す度合いです。1978年にElementsの教科書で簡単に触れられたこの概念は、1992年にアラン・マクイーチレンによって位置の不確実性を表現するツールとしてより詳細に発展しました。 [ 16 ]彼は当初これをフォーカスと呼び、その後クリスプネスを選びました。クリスプネスはその後のリストで最も一般的な用語となっています。
これは、シンボルや特徴を意図的にピクセル化することで、それを一般化して不明瞭にする手法であり、通常は特徴に関する何らかの不確実性を伝えるために用いられます。この手法は、この文脈で最初にマクイーチレンによって導入されましたが[ 16 ]、一般的には使用されておらず、その後もほとんど言及されていません[ 2 ] 。さらに、これはシンボルの詳細度の一般的なレベルを指すこともあり、特に地図作成上の一般化の文脈では、ピクセル化よりも頻繁に使用されます。
3次元透視図では、高さが特性を表すように、形状をz方向に押し出すのが一般的です。[ 17 ]
ベルタンの変数が広く有用であることを受けて、地図製作者たちは、静的な紙の地図以外の媒体向けに、同様の制御可能な変数のセットを提案してきた。
Bertinによれば、それぞれの視覚変数は独自の知覚と解釈の様式を示唆しており、MacEachrenはそれをイメージスキーマの認知理論（例：サイズ：大きい-小さい～多い-少ない）に結びつけている。[ 9 ]これらの様式により、各変数は他の変数よりも特定の種類の情報を表現したり、特定の目的に役立てたりするのに適している。具体的には、Bertinはこれらの変数の4つの特性を紹介しており、それらは視覚的階層における役割と、Stevenの測定レベルのそれぞれでデータを表現する能力に直接結びついている。
ベルタンの分類は、そのように言及されることはめったにありませんが、結果として生じる適用性の好みは、視覚的階層を確立するためのサイズ、値、彩度、解像度の力、およびスティーブンの測定レベル[ 2 ]との以下のつながりを含め、シンボル化の中核部分を形成します。
これらの変数はそれぞれ、情報を伝えるため、異なる特徴や層間のコントラストをつけるため、図と地のコントラストや明確な視覚的階層を確立するため、あるいは地図の美的魅力を高めるために用いられる可能性がある。
地図記号は、複数の視覚的変数を同時に用いるのが一般的です。これは、単一の特性の描写を強化するために使用できます。たとえば、首都の記号は他の都市よりも大きく、形状も異なります。また、コロプレスマップでは、色相と明度の両方を使用して、淡黄色から濃緑色への色の進行が用いられます。あるいは、異なる特性を表すために異なる視覚的変数を使用することもできます。たとえば、都市の記号は、人口を示すためにサイズによって、州都や首都を示すために形状によって区別される場合があります。一部の視覚的変数は調和的に組み合わせることで、地図をより明確で情報量の多いものにすることができますが、他の組み合わせは有用性よりも混乱を招く傾向があります。たとえば、地図にチェルノフの顔を使用する初期の実験は、正しく解釈するのが難しいと批判されています。[ 23 ]