G2 设计思路

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可视化框架的构成

数据可视化的本质是:将数据映射到图形,同时增加一些辅助信息,让用户读懂数据

根据这一点我们可以推导出一个可视化框架需要四部分:

  • 数据处理模块,对数据进行加工的模块,包括一些数据处理方法。例如:合并、分组、排序、过滤、计算统计信息等。
  • 图形映射模块,将数据映射到图形视觉通道的过程。例如:将数据映射成颜色、位置、大小等。
  • 图形展示模块,决定使用何种图形来展示数据,点、线、面等图形标记。
  • 辅助信息模块,用于说明视觉通道跟数据的映射关系,例如:坐标轴、图例、辅助文本等。

G2 的框架结构

G2 实现了上面的四个模块,并且对着四个模块做了更进一步的细分,另外还针对图表交互,实现了交互语法模块。

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数据处理模块

数据处理模块已经从 G2 中独立出来,作为 DataSet 模块单独提供,主要包含下面几个模块:

  • DataSet,包含多个 DataView,管理多个数据源。
  • DataView,每个 DataView 对应一个数据源,可以进行布局(Layout)、数据加工(Transform)。
  • Layout:对数据进行布局。
  • Transform:对数据进行加工、统计等处理,包括对地图数据的处理。

图形映射模块

图形映射模块完成了将数据映射到数学空间[0-1],再从数学空间映射到画布空间的整个过程,主要包括三个模块:

  • Scale, 将数据映射到 0-1 之间,方便映射到画布上。
  • Attribute,图形属性,数据映射到图形的属性(视觉通道),包括位置、颜色、大小、形状等。
  • Coordinate,展示图形需用到的坐标系,将数据映射到位置的属性(视觉通道)。

辅助信息

辅助信息用于标示数据在各种图形属性上的映射,使得用户更容易的理解数据,主要包括下面几个模块:

  • Axis 坐标轴,辅助用户识别图形所在的位置,判断数据大小的辅助元素。
  • Tooltip 提示信息,用户鼠标在画布上移动时,实时出现的鼠标附近的数据信息。
  • Annotation 其他辅助元素,可以在图上添加辅助的文本、辅助图片、辅助线等,增强用户对图形的认知。
  • Legend 图例,辅助用户识别图形的大小、颜色、形状,通常用于判断数据对应图形的分类。

图形展示

  • Chart 图表,展示图形的入口,会生成一个画布,同时管理数据到图形映射的所有周期。
  • View 视图,一个画布上可以显示多张图表,每个图表有各自的绘图区域、数据源、坐标系等信息。
  • Geometry,数据映射到的图形标识,G2 中的图形标识有:点、线、路径、面积、多边形等。
  • Element,在 G2 中,我们会将数据通过图形语法映射成不同的图形,比如点图,数据集中的每条数据会对应一个点,柱状图每条数据对应一个柱子,线图则是一组数据对应一条折线,Element 即一条/一组数据对应的图形元素,它代表一条数据或者一个数据集,在图形层面,它可以是单个 Shape 也可以是多个 Shape,我们称之为图形元素。
  • Shape,更加细分的图形标识,例如,点可以分为圆点、正方形、十字等,线可以分为点线、折线、曲线等。

数据到图形映射的流程

可视化从数据映射到图形需要以下流程:

  • 原始数据:加载到页面上的 JSON 数组。
  • 统计分析:统计函数加工数据。
  • 预处理数据:每个视图接收到的数据。
  • 过滤:行过滤,列过滤(是否保存整条数据,后面讨论)。
  • 关注数据: 对数据进行行列的过滤,当前图表关注的数据。
  • 映射:将数据从数值域转换几何属性。
  • 绘制:调用绘图库,绘制出图形。
  • 图形数据:最终形成的图表。

G2 数据转换流程

G2 的数据映射到图形的过程整体上遵循这个流程,但是细节上有所增加:

几个大的流程:

  • 对数据进行预处理,这部分工作是在图表的外部进行的,都包含在 DataSet 包中的数据处理模块中。
  • 图表对数据进行初步的处理,对数据进行格式化成数字、调整数据等操作。
  • 将数据映射到数学空间[0-1] 中,然后再映射到各个图形属性,并绘制图形。

小流程的简介:

  • transform,DataSet 模块中可以使用多个 transform 对数据进行转换,包括过滤、补零、排序、统计、地图数据处理、地理映射等。
  • 过滤,对数据进行过滤,可以设置一些过滤条件,控制数据的展示。
  • 数字化,将分类类型,时间类型的数据转换成数字,为了可以执行“数据调整”,调整图形在画布上的位置。
  • 数据调整,为了更清晰的展示数据,图形有时候需要层叠、分组、散开等,此时需要对数据进行调整 。
  • 统一度量,度量包含了数据字段的信息,例如连续字段的最大值、最小值等信息,分类字段包含的分类,数据一旦进行调整,那么度量中的信息不再准确,所以需要进行度量的调整,同时存在多层图表的情况,例如在地图上显示点图时,这是需要多个数据源,但是用于表示位置的经纬度信息的范围必须进行统一。
  • 归一化,将数据的值映射到数学空间 0-1 空间内,方便数据到图形属性(视觉通道)的映射。
  • 计算图形需要的点,绘制图形时需要多个点,例如绘制一个柱状图,需要 4 个点,如果将坐标系转换,仍然是这 4 个点,仅仅是连接点的方式不同,就会生成不同的图表。

  • 映射,将数据映射到图形空间的视觉通道。
  • 绘制,绘制完成所有的图形。

更详细的内容请翻阅后续教程。