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“어떻게 데이터와 정보를 사람들이 이해하기 쉽게 시각적으로 표현할 것인가?”라는 질문에 대해 이 책은 다양한 분야의 과학을 통합적으로 조직하고 연결시켜 대답하고자 했다. 이를 위해 인지심리학, 신경심리학, 컴퓨터 그래픽스, 광학, 색채학, 수학, 철학까지 동원해 문제의 본질에 학문적으로 접근한다. 저자는 시각 디자인은 인간의 인지적 구조에 적합해야 하며, 이를 통해 데이터와 정보의 표현력과 전달력을 향상시킬 수 있다고 주장한다. 책에서 제시하는 168개의 디자인 가이드라인은 디자이너와 실무자들이 그동안 막연하게, 또는 경험적으로만 알고 있었던 시각화 디자인 작업의 과학적 원리를 밝혀주고 있다.

★ 이 책에서 다루는 내용 ★

이 책의 개정3판에서는 두 가지 큰 변화가 있었다. 첫째, 감각과 지각 분야의 연구 결과를 정보 시각화 디자인에 어떻게 활용할지 더 명확하게 제시하려고 했다. 이를 위해 168개의 명시적인 정보 시각화 디자인 가이드라인을 제시했다. 가이드라인은 시각화 디자인 작업에서 어디까지나 의사 결정을 하는 과정에서 참고해야 할 사항이며, 확정적인 법칙으로 받아들여서는 안 된다. 시각화 디자인은 복잡한 과정이며, 모든 상황에 적용되는 간결하고 명쾌한 가이드라인은 존재하지 않기 때문이다. 그래픽 디자이너는 작은 기호와 심볼, 넓은 디자인 공간에 배치될 색과 글자 사이에서 발생할 수 있는 다양한 상호작용을 고려해야 한다. 어떤 부분이 강조돼야 하며, 어떤 부분이 그렇지 않아야 하는지에 따라 다른 디자인 과정이 필요하다. 디자이너는 종종 기존에 일반적으로 이용하던 색의 사용법, 관습적인 상징 기호를 활용해야 할 때가 있지만 동시에 이런 방식은 문제를 발생시키기도 한다. 이러한 복잡성 때문에 특정 가이드라인을 적용하기에 앞서 그 이면에 놓인 이론을 잘 이해하는 것이 매우 중요하다. 감각과 지각의 메커니즘, 시각적 사고 과정에 대한 이해는 가이드라인을 언제 어떻게 사용해야 하는지 더 명확하게 해주기 때문이다.
둘째, 시각적 사고(visual thinking)에 대해 더 많은 내용을 할애했다. 이 책은 인간의 시각 체계를 구성하는 모든 감각 기관이 필요한 업무를 수행하기 위해 1초에도 여러 번 동작을 반복하고 조율하는 등, 지각이 매우 능동적인 과정이라는 현대 지각 이론의 관점을 추가했다. 마지막 장은 거의 다시 쓸 정도로 가장 변화가 많았는데, 인간의 시각과 관련된 뇌 구조의 핵심 요소를 다시 재정립하고 이에 따라 10가지 시각적 사고 알고리즘을 설명했다. 알고리즘은 인간이 시각화 도구와 기술의 사용에 대해 어떻게 생각하는지 설명한다. 이를 통해 디자이너들이 시각화 디자인에서의 문제점을 발견하고 새롭게 잘 구성된 시각적 사고 도구를 활용할 수 있게 돕고자 했다.
이러한 두 가지 큰 변화와 함께 최근의 연구 결과들을 새롭게 반영했다. 수백 개의 새로운 참고 문헌이 첨가됐고, 그림도 컬러로 교체하기 위해 대부분 다시 그렸다.

〈개정3판에서 새로이 추가된 내용〉
■ 산업계와 학계에서 인정받는 연구 결과들을 업데이트하고 시각화 디자인 가이드라인에 반영했다.
■ 멀티미디어 기반 정보 시각화에 대한 최신 정보들을 포함했다.
■ 시각적 사고 과정에 대한 설명과 시각화가 어떻게 문제 해결에 도움을 주는지 설명한 단원이 새로 추가됐다.
■ 시각학(vision science)에 기반한 160개 이상의 명쾌한 디자인 가이드라인을 제시한다.
■ 책의 내용을 이해할 수 있도록 400개 이상의 유용한 풀 컬러 이미지를 삽입했다.

★ 이 책의 대상 독자 ★

이 책은 과학과 과학의 응용 방법을 비전문가도 이용할 수 있게 했다. 마음속으로 몇 사람의 독자를 생각하며 책을 구성했다. 시각화를 전문적으로 하는 멀티미디어 디자이너, 학계나 산업계의 연구자들, 그리고 효과적인 정보 디스플레이에 깊은 관심이 있는 사람들이다. 이 책은 다양한 시력, 인간의 시각 체계에 대한 기본적인 특성들에 대해 광범위한 정보를 포함하고 있다. 그리고 가능하다면 구체적인 가이드라인과 권장 사항을 포함했다

★ 이 책의 구성 ★

1장, ‘응용과학으로서 데이터 시각화의 이론적 토대’에서는 인간의 지각에 기반을 둔 시각화 디자인의 개념적 프레임워크를 소개한다. 지각 이론가 깁슨(Gibson)의 연구와 연계된 감각적 표상의 개념에 대해 다룬다. 이 연구는 디자인 기반 접근 방식과 지각 이론에 근거한 접근 방식과의 차이점을 정의하는 데 쓰일 수 있다. 추상적인 데이터의 군집화가 데이터의 시각적 표현의 기초로 제시된다.

2장, ‘환경, 광학, 해상도, 디스플레이’에서는 지각을 위한 기본적인 입력 정보를 다룬다. 이를 위해 빛에 관한 물리학, 빛이 환경과 상호작용하는 방식에 대한 설명부터 시작한다. 중심 개념은 빛이 특정한 지점에 도달할 때의 구조, 표면과 물체와의 상호작용을 위한 빛의 배열 구조 정보를 포함한다. 그 후 시광학(visual optics)에 대한 기초, 인간이 얼마나 자세하게 사물을 구분할 수 있는지에 대한 문제 등으로 옮겨간다. 인간의 시력 측정에 대해서도 설명하며, 이를 디스플레이 디자인에 적용한다.
▶ 이론의 응용: 3차원 환경에서의 디자인 과정을 포함한다. 디스플레이 시스템에서 얼마나 많은 픽셀이 필요하며, 얼마나 빨리 업데이트돼야 하는지, 가상현실VR 시스템을 위해 필요한 조건은 무엇인지, 그래픽과 글자를 이용해 얼마나 자세하게 디스플레이할 수 있는지, 흐릿한 물체를 감지하는 방법 등을 다룬다.

3장, ‘명도, 밝기, 대비, 항등성’에서는 다루는 인간의 시각 체계는 환경에서 빛의 양을 측정하는 것이 아니라 빛과 색의 변화를 측정하는 것이다. 뇌가 물체 표면의 속성을 발견하기 위해 이러한 정보를 어떻게 이용하는지 설명한다. 이 문제는 데이터 표현과 디스플레이 장치 구성 문제와 관련돼 있다.
▶ 이론의 응용: 사물을 보고 있는 환경과 디스플레이의 통합에 관한 주제를 포함한다. 목표된 사물이 감지되기 위한 최소의 조건, 데이터를 표현하기 위한 무채색 스케일(grayscales) 사용 방법, 대비 효과로 발생하는 오류들에 대해 다룬다.

4장, ‘색’에서는 수용기와 삼색 이론을 시작으로 색과 관련된 과학을 소개한다. 색 측정 시스템과 표준색에 관해서도 설명한다. 표준 CIE를 위한 표준 방정식과 CIEuv 균등색 공간도 다룬다. 데이터는 휘도의 성질을 이용해 디스플레이되어야 한다는 대립 과정 이론도 소개한다.
▶ 이론의 응용: 색 측정과 지정, 색 선택 인터페이스, 색 표기, 의사 색채 시퀀스를 위한 매핑, 색 재현, 다차원 이산형 데이터 표현을 위한 색에 대해 언급한다.

5장, ‘시각적 현출성과 정보 탐색’에서는 정보를 모으기 위해 사람의 눈이 움직이는 방식을 설명하는 탐지등(searchlight) 모델을 소개한다. 5장의 대부분은 하나의 시각 이미지를 색, 형태, 움직임 등의 세부 요소로 분해하는 뇌신경의 거대한 병렬 처리에 대해 설명한다. 하나의 데이터를 다른 데이터와 구분시키는 중요한 이슈에 대해 전주의 처리(preattentive processing) 이론을 적용한다. 데이터를 지각적으로 통합 표현하거나 분리적으로 표현하는 방법론도 더룬다.
▶ 이론의 응용: 빠른 이해, 정보 표현, 데이터 표현에서의 표면 질감 활용, 기호 디자인, 다차원 이산형 데이터 표현을 제시한다.

6장, ‘정적, 동적 패턴’에서는 사람의 뇌가 세계를 분할하고 연결과 구조, 원형 타입을 탐색하는 처리 과정을 살펴본다. 이를 통해 정보 시각화를 위한 디자인 가이드라인 모음을 제시한다.
▶ 이론의 응용: 데이터에서의 패턴 지각을 위해 정보 배치, 노드 연결 다이어그램, 층별 구조 등의 데이터 시각화 사례를 제시한다.

7장, ‘공간지각’에서는 정보의 표현 방법이 점차 2차원에서 3차원으로 옮겨가고 있으므로, 각 차원에서 공간을 지각하는 단서의 차이점과 사람이 그것들을 지각하는 방식에 대해 다룬다. 7장의 후반부는 공간과 관련된 7개의 작업 과제와 그에 관련된 지각적 사안에 대해 다룬다.
▶ 이론의 응용: 3차원 정보 디스플레이, 입체 디스플레이, 2차원과 3차원 중 선택, 가상 환경에서의 3차원 시점 등을 포함한다.

8장, ‘시각 객체와 데이터 객체’에서는 객체 지각에 대한 이론으로서 이미지에 근거한 객체 인식 이론과 3차원 구조 기반 객체 인식 이론에 대해 알아본다. 객체의 표현을 정보의 조직화 관점에서 바라보고, 이를 위해 시각적 객체의 사용 방법에 대해 소개한다.
▶ 이론의 응용: 이미지 데이터의 표현, 3차원 구조를 이용한 정보 조직화와 객체 디스플레이 방법을 포함한다.

9장, ‘설명을 위한 이미지, 묘사, 몸짓’에서 다루는 시각적 정보와 언어적 정보는 뇌의 다른 영역에서 다른 방식으로 처리된다. 각 방법은 각자의 장점이 있으며, 가끔 그 두 가지 방법은 정보 표현을 위해 조합돼야 한다. 9장에서는 시각적 정보와 언어적 정보가 언제 어떻게 연결돼야 하는지 설명한다.
▶ 이론의 응용: 이미지와 단어의 연합, 비주얼 프로그래밍 언어, 효과적인 다이어그램의 이용 방법을 포함한다.

10장, ‘시각화와 상호작용’에서는 시각화를 위한 주요한 상호작용 사이클이 정의된다. 그러한 이론적 프레임워크 안에서 저수준 데이터 조작, 데이터 시점의 동적인 제어, 데이터 공간에서의 내비게이션을 차례로 다룬다.
▶ 이론의 응용: 데이터 상호작용, 선택, 스크롤링, 줌인, 내비게이션 인터페이스를 포함한다.

11장, ‘시각적 사고 과정’에서는 시각화와 관련된 사고 과정에서의 인지 시스템에 대한 개괄적인 소개로 시작한다. 11장 후반부는 상호작용 시각화에서 널리 응용되는 10가지 시각적 사고 알고리즘을 제시한다. 알고리즘은 컴퓨터와 상호작용하는 인간의 뇌와 컴퓨터 사이에서 일어나는 어떠한 과정을 의미한다. 컴퓨터 측의 결과물은 사용자의 시각 체계를 통해 처리되는 가상 이미지이며, 사용자 측의 결과물은 물체를 이동하거나 클릭해서 컴퓨터상에서의 시각 이미지가 수정되게 하는 일련의 인식론적 행동들이다.
▶ 이론의 응용: 시각화를 이용한 문제 해결, 상호작용 시스템과 창의적 결과물의 디자인을 포함한다.

1장 응용과학으로서 데이터 시각화의 이론적 토대
__시각화 단계
__지각에 근거한 실험적 기호학
__그래픽 기호학
____그림은 임의적(자의적)인가?
__감각적 상징과 임의적 상징
____감각적 표상의 특성
____감각 표상에 대한 검증
____임의적인 것에 대한 표상
____임의적이고 관습적인 상징 기호에 대한 연구
__깁슨의 행동 유도성 이론
__지각 처리 모델
____1단계: 시각 장면에서 낮은 수준의 특징을 추출하기 위한 병렬 처리
____2단계: 패턴 지각
____3단계: 시각적 작업 기억
____주의
__시각화의 비용과 이점
__데이터 유형
____개체
____관계
____개체와 관계의 속성
____데이터 차원: 1차원, 2차원, 3차원 등
____숫자 유형
____불확실성
____데이터로서의 조작
__메타데이터
__정리

2장 환경, 광학, 해상도, 디스플레이
__환경
____가시광선
____생태학적 광학
____광학 흐름
____질감과 결 기울기
____표면의 페인트 모델
__눈
____시각
____렌즈
____광학과 증강현실 시스템
____가상현실에서의 광학
____색수차
____수용기
____단순 시각 해상력
____시각 해상력 분산과 시야
____뇌 픽셀과 최적의 화면
____공간대비 민감도 함수
____시각 스트레스
__최적 디스플레이
____에일리어싱
____도트 개수
____슈퍼 시력과 디스플레이
____완벽한 디스플레이를 위한 시간적 조건
__정리

3장 명도, 밝기, 대비, 항등성
__신경세포, 수용장, 밝기 착시
____동시 명도 대비
____마하밴드
____슈브렐 착시
____동시 명도 대비와 지도 해석의 오류
____대비 효과와 컴퓨터 그래픽에서의 결함
____가장자리 강조
__휘도, 명도, 밝기, 감마
____항등성
____휘도
____디스플레이의 세부 사항
____명도
____모니터 감마값
____순응, 대비, 밝기 항등성
____대비와 항등성
____종이와 화면에서의 대비
__표면의 밝기 지각
____밝기 차이와 무채색 스케일
____대비 수축
__모니터 조명과 주변 환경
__정리

4장 색
__삼색형 색각 이론
____색맹
__색 측정
____삼원색 변경
____색도좌표
____색 차이와 균등 색 공간
__대립 과정 이론
____네이밍
____교차문화 네이밍
____고유색
____신경생리학
____범주형 색
__색 채널 속성
____공간 민감도
____입체 깊이
____움직임 민감도
____형태
__색의 현시
____모니터 주변 환경
____색 항등성
____색 대비
____채도
____갈색
__시각화에서 색의 활용
__활용 1: 색 지정 인터페이스와 색 공간
____색 공간
____색 네이밍 체계
____색 팔레트
__활용 2: 명목 데이터 표시를 위한 색
__활용 3 데이터 지도를 위한 색 변화
____형태와 양
____간격 의사색채 시퀀스
____비율 의사색채
____색맹인 사람을 위한 시퀀스
____이원색 시퀀스
__활용 4: 색 재현
__정리

5장 시각적 현출성과 정보 탐색
__눈의 움직임
____적응
____눈의 움직임 제어 순환
__V1, 채널, 동조 수용기
____형태 요소
____가버 모델과 시각적 분별성
____미세한 식별을 위한 차이 메커니즘
____특질 지도, 채널, 시각 탐색의 내용
__전주의 처리와 탐색 중단
____주의와 기대
____강조와 비대칭
____특질 조합을 이용한 부호화
____여유 속성 코드
____쉽게 찾을 수 없는 것: 특성의 결합
____2차원적 데이터 강조: 가시적인 결합
__통합 차원과 분리 차원: 글리프 디자인
____제한된 분류 과제
____빠른 분류 과제
____통합-분리적 차원의 짝
__양적 표현
____절댓값의 표현
____다차원 이산형 데이터: 균일한 표현과 다중 채널
____별과 수염 도표
__탐색등으로의 비유와 외피 확대
____가용 시각장
____터널 시야, 스트레스, 인지 부하
____주의 유도에서 움직임의 역할
____사용자 중단으로서의 움직임
__정리

6장 정적, 동적 패턴
__게슈탈트 법칙
____근접성
____유사성
____연결성
____연속성
____대칭
____폐쇄성과 공통 지역
____형-배경
____윤곽선에 대한 더 많은 내용
____벡터장 표현 : 방향과 방위 지각
____2차원 흐름 시각화 기법 비교
____방향 보여주기
__질감: 이론과 데이터 표현
____정보 밀도에서의 교환: 불확실성 원리
____질감의 일차적 지각 차원
____질감 대비 효과
____기타 시각적 질감 차원
____명목 질감 코드
____일변량, 다변량 변수 지도를 위한 질감
____양적 질감 시퀀스
__투명도 지각: 중첩된 데이터
__다차원 이산 데이터에서 패턴 지각
__패턴 학습
____점화
____경계 감시
__노드 연결 다이어그램의 시각적 문법
__지도에 대한 시각적 문법
__움직임 패턴
____움직임에서의 형태와 윤곽선
____프레임 움직임
____움직임의 표현력
____인과관계 지각
__애니메이션 움직임에 대한 지각
____간단한 애니메이션을 이용한 풍부한 다이어그램
__패턴 탐색 과정

7장 공간지각
__깊이 단서 이론
____원근적 단서
____그림에서 깊이 지각의 이중성
____잘못된 시점으로부터의 그림
____가림
____그림자로 생기는 모양
____쉐이딩 모델
____쿠션 지도
____표면의 질감
____캐스트 셰도우
____친숙한 크기에 근거한 거리
____초점심도
____눈의 적응
____움직임으로부터 구조의 출현
____양안 수렴
____입체 깊이
____입체 디스플레이의 문제점
____프레임 상쇄
____수렴 초점 문제
____떨어져 있는 물체
____효과적인 입체 디스플레이
____사이클로핀 스케일
____가상 눈 분리
____인공 공간 단서
__깊이 단서 조합
__과제 기반 공간지각
__3차원 그래프에서 경로 추적
__표면의 형태 판단
____등각적 질감
____표면 디스플레이를 위한 가이드라인
____이변량 변수 지도: 조명과 표면색
__3차원 공간에서 지점들의 패턴 찾기
__3차원 궤도의 패턴 지각
__공간에서 물체의 상대적인 위치 판단
__환경 내에서 스스로의 상대적 움직임 판단
__물체의 선택과 위치 지정
__ ‘위’ 방향 판단
__현장감 느끼기
__정리

8장 시각 객체와 데이터 객체
__이미지에 근거한 객체 인식
____점화
____이미지 데이터베이스 찾기
____일상 기록
__구조에 근거한 사물 인식
____지온 이론
____실루엣
__사물 디스플레이와 사물에 기반을 둔 다이어그램
____지온 다이어그램
__얼굴
__단어와 이미지 코딩
____심상
__표식과 개념
____대상 범주화
____고전적인 시각과 대상 재인
__개념 매핑
____개념 맵과 마인드맵
__아이콘 이미지, 단어, 추상적 상징
____정적 연결
__장면과 장면 요점
____점화, 범주화, 흔적 이론
__정리

9장 설명을 위한 이미지, 묘사, 몸짓
__언어의 속성
____수화
____언어는 동적이고 시간이 흐름에 따라 전파된다
____비주얼 프로그래밍은 좋은 아이디어인가?
____이미지, 문장, 문단
____이미지와 단어의 연계
__시각, 언어, 묘사 맥락의 통합
____글자를 다이어그램의 그래픽 요소와 연계시키기
____언어적인 표현에서 연결 장치로서 몸짓
____지시어
____상징적 몸짓
____표현적인 몸짓
__동적 프레젠테이션과 정적 프레젠테이션
__시각적 묘사
____동적인 이미지
__정리

10장 시각화와 상호작용
__데이터 선택과 조작 순환
____선택 반응시간
____2차원적 위치와 선택
____후버 질의
____경로 추적
____양손을 사용한 상호작용
____학습
____통제 일치성
__탐색과 내비게이션 순환
____이동과 시점 제어
____공간 내비게이션 비유
____경로 찾기, 인지적 지도, 실제 지도
____주요 지형물, 경계선, 장소
____준거의 틀
____자기중심적인 준거의 틀
____외부중심적 준거의 틀
____지도의 방위
__비비유적인 인터페이스에서의 초점, 맥락, 규모
____왜곡 기술
____재빠르게 줌하는 기술
____생략 기술
____동시적인 복합 시점
__정리

11장 시각적 사고 과정
__인지 시스템
__기억과 주의
____작업 기억
____시각적 작업 기억 용량
____변화 맹시
____공간적 정보
____주의
____물체 파일, 간섭 영역, 요점
__장기 기억
____청크와 개념
__지식 형성과 창조적 사고
____지식 전달
__시각화와 심상
__시각적 인지 시스템 구성 요소 검토
____초기의 시각 처리 과정
____패턴 지각
____눈 이동
____내부 사카드 스캐닝 순환
____작업 기억
____심상
____인식론적 행동
____시각적 질의
____컴퓨터를 사용한 데이터 매핑
__시각적 사고 알고리즘
__알고리즘 1 : 시각적 질의
__알고리즘 2: 지도 또는 다이어그램에서 경로 찾기
____시각적 질의 만들기
____패턴을 발견하는 순환
__알고리즘 3: 시각적 디스플레이와 심상을 혼합한 추론
__알고리즘 4: 스케치 디자인
__알고리즘 5: 브러싱
__알고리즘 6: 넓은 정보 공간에서 작은 패턴 비교
__알고리즘 7 : 관련성 정도 강조
__알고리즘 8: 일반화된 물고기 눈 시점
__알고리즘 9: 산점도를 이용한 다차원의 역동적인 질의
__알고리즘 10: 시각적 모니터링 전략
__정리

부록 A 삼원색 변환

부록 B 국제조명위원회 색 관리 시스템

부록 C 시각화 기술과 시스템의 지각적인 평가
__연구 목표
__정신물리학
____감지 방법
____조정 방법
__인지 심리학
__구조 분석
____발견을 위한 테스트벤치 애플리케이션
____구조화 면접
____평가 척도
__통계적 탐색
____주성분 분석
____다차원 척도법
____군집화(클러스트링)
____다중 회귀분석
__비교 문화 연구
__아동 연구
__사용자 연구를 수행하는 데 있어 현실적인 문제
____실험자 편향
____실험 대상자의 수
____변수의 조합 가능성
____과제 인식
____대조군
____도움 요청

부록 D 가이드라인

참고문헌