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正处在一个信息爆炸的时代，人们每天的生活中总是充斥着各类各样的信息，这些数据信息的呈现离不开使用图形将其可视化。可是大数据工程师和使用者之间往往存在着鸿沟，图形的使用不当，可能会造成理解和认知上的偏差。另外在信息可视化领域，一直存在要不要对信息图形进行装饰的问题。而已有关于图形维度的研究中，大部分采用的是行为绩效法，本文将创新采用fNIRS脑成像技术，探究图形维度对使用者心理负荷大小的影响，缩小数据工程师和使用者之间的鸿沟，同时可以为图形是否应该装饰的争论提供一些理论上的依据。
因此，本研究选取了在信息可视化领域中最为经典的条形图、饼图的2D形式和3D形式作为实验材料。2D图形代表了以Tufte为首的极简主义，强调最大数据墨水比，3D图形代表了以Holmes为首的装饰主义，强调图形应该引起读者的兴趣。因为饼图和条形图在做比较任务时，使用的判断策略不同，所以本研究分别针对条形图和饼图开展了两个实验。
实验一的目的是探究饼图的2D和3D形式对使用者使用时心理负荷的影响，采用2（N-back:1back、3back）?2（维度水平：3D、2D）的被试内实验设计，共招募了25名大学生作为实验被试，通过fNIRS记录被试完成任务时氧合血红蛋白含量的变化，和Eprime程序记录的被试反应时和错误率这两个行为指标可以得出（1）从行为结果来看，2D饼图和3D饼图在反应时和错误率上没有显著性差异；（2）从fNIRS脑成像数据来看，根据背外侧前额叶，腹外侧前额叶，额极和额叶眼动区这四个ROI的激活程度可以得出，3D饼图比2D饼图消耗的氧合血红蛋白更多，说明3D饼图比2D饼图需要的心理负荷更大。
实验二的目的是探究条形图的2D和3D形式对使用者使用时心理负荷的影响，同样采用2（N-back:1back、3back）?2（维度水平：3D、2D）的被试内实验设计，共招募了25名大学生作为实验被试，通过fNIRS记录被试完成任务时氧合血红蛋白含量的变化，和Eprime程序记录的被试反应时和错误率这两个行为指标可以得出（1）2D条形图和3D条形图在反应时和错误率上没有显著性差异；（2）从fNIRS脑成像数据来看，根据背外侧前额叶，腹外侧前额叶，额极和额叶眼动区这四个ROI的激活程度可以得出，2D条形图和3D条形图在消耗的氧合血红蛋白这个指标上也没有显著性差异，说明2D条形图和3D条形图在完成任务时需要的心理负荷差异不大。
造成饼图、条形图结果的差异的原因可能是判断方式的不同。饼图是根据扇形的角度或者弧长来判断的。3D饼图由于增加了透视的效果，让扇形的角度和弧长发生了变化，在视觉上看起来更为困难，所以3D饼图比2D饼图需要的心理负荷更大。而条形图是根据高度进行判断的，无论是2D条形图还是3D条形图，在高度上变化都不大，所以条形图较少受透视的影响，两种形式需要的心理负荷差异不大。基于以上结果，建议在汇报性质的文章中，尽量不要使用3D饼图，如果是广告性质的宣传册中，推荐使用3D形式的图形。
因此，本研究选取了在信息可视化领域中最为经典的条形图、饼图的2D形式和3D形式作为实验材料。2D图形代表了以Tufte为首的极简主义，强调最大数据墨水比，3D图形代表了以Holmes为首的装饰主义，强调图形应该引起读者的兴趣。因为饼图和条形图在做比较任务时，使用的判断策略不同，所以本研究分别针对条形图和饼图开展了两个实验。
实验一的目的是探究饼图的2D和3D形式对使用者使用时心理负荷的影响，采用2（N-back:1back、3back）?2（维度水平：3D、2D）的被试内实验设计，共招募了25名大学生作为实验被试，通过fNIRS记录被试完成任务时氧合血红蛋白含量的变化，和Eprime程序记录的被试反应时和错误率这两个行为指标可以得出（1）从行为结果来看，2D饼图和3D饼图在反应时和错误率上没有显著性差异；（2）从fNIRS脑成像数据来看，根据背外侧前额叶，腹外侧前额叶，额极和额叶眼动区这四个ROI的激活程度可以得出，3D饼图比2D饼图消耗的氧合血红蛋白更多，说明3D饼图比2D饼图需要的心理负荷更大。
实验二的目的是探究条形图的2D和3D形式对使用者使用时心理负荷的影响，同样采用2（N-back:1back、3back）?2（维度水平：3D、2D）的被试内实验设计，共招募了25名大学生作为实验被试，通过fNIRS记录被试完成任务时氧合血红蛋白含量的变化，和Eprime程序记录的被试反应时和错误率这两个行为指标可以得出（1）2D条形图和3D条形图在反应时和错误率上没有显著性差异；（2）从fNIRS脑成像数据来看，根据背外侧前额叶，腹外侧前额叶，额极和额叶眼动区这四个ROI的激活程度可以得出，2D条形图和3D条形图在消耗的氧合血红蛋白这个指标上也没有显著性差异，说明2D条形图和3D条形图在完成任务时需要的心理负荷差异不大。
造成饼图、条形图结果的差异的原因可能是判断方式的不同。饼图是根据扇形的角度或者弧长来判断的。3D饼图由于增加了透视的效果，让扇形的角度和弧长发生了变化，在视觉上看起来更为困难，所以3D饼图比2D饼图需要的心理负荷更大。而条形图是根据高度进行判断的，无论是2D条形图还是3D条形图，在高度上变化都不大，所以条形图较少受透视的影响，两种形式需要的心理负荷差异不大。基于以上结果，建议在汇报性质的文章中，尽量不要使用3D饼图，如果是广告性质的宣传册中，推荐使用3D形式的图形。