[論文レビュー] colorspace: A Toolbox for Manipulating and Assessing Colors and Palettes

Achim Zeileis, Jason C. Fisher+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 14, 2019

Sensory Analysis and Statistical Methods被引用数 39

ひとこと要約

colorspace Rパッケージは、HCLカラー空間を用いて色とカラーパレットを選択・操作・評価する柔軟なツールキットを提供します。定性的、連続的、分岐型を含み、可視化、インタラクティブアプリ、カラー視覚障害のエミュレーションを備えています。

ABSTRACT

The R package colorspace provides a flexible toolbox for selecting individual colors or color palettes, manipulating these colors, and employing them in statistical graphics and data visualizations. In particular, the package provides a broad range of color palettes based on the HCL (Hue-Chroma-Luminance) color space. The three HCL dimensions have been shown to match those of the human visual system very well, thus facilitating intuitive selection of color palettes through trajectories in this space. Using the HCL color model general strategies for three types of palettes are implemented: (1) Qualitative for coding categorical information, i.e., where no particular ordering of categories is available. (2) Sequential for coding ordered/numeric information, i.e., going from high to low (or vice versa). (3) Diverging for coding ordered/numeric information around a central neutral value, i.e., where colors diverge from neutral to two extremes. To aid selection and application of these palettes the package also contains scales for use with ggplot2, shiny (and tcltk) apps for interactive exploration, visualizations of palette properties, accompanying manipulation utilities (like desaturation and lighten/darken), and emulation of color vision deficiencies.

研究の動機と目的

• HCLカラー空間に基づくパレット構築のための、利用しやすく知覚的に整った枠組みを提供する。
• カスタマイズ可能なパラメータを備えた定義済みの qualitative、sequential、diverging パレットの広範なセットを提供する。
• パレットの可視化、評価、操作（脱色、明度の増減など）を可能にする。
• ggplot2 などのグラフィックスシステムとの統合と、インタラクティブアプリ（Shiny、tcltk）を促進する。
• カラー視覚障害のエミュレーションをサポートし、パレットのアクセシビリティを評価する。

提案手法

• 知覚ベースの Hue–Chroma–Luminance (HCL) カラースペースを採用し、3種類のパレットタイプ（qualitative、sequential、diverging）を構築する。
• 空間間の変換、座標の抽出、hexエンコードのためのS4カラー空間クラスとユーティリティを提供する。
• hcl_palettesを用いたパレット構築と、qualitative_hcl(), sequential_hcl(), diverging_hcl()といった特定の関数を実装し、H、C、L の固定軌道とパラメトリック軌道の双方を提供する。
• 色相、彩度、輝度の軌道、さらにはべき変換軌道と多色相バリアントを用いたパレットのカスタマイズメソッドを含む。
• パレット内の輝度、彩度、色相の分布を評価する可視化ツール（demoplot、hclplot、specplot）を提供する。
• ggplot2のスケール統合（scale_<aesthetic>_<datatype>_<colorscale>()）と、探索用のインタラクティブツール（choose_palette/hclwizard）を提供する。

Figure 1: Axes of the HCL color space. Top: Hue $H$ changes from 0 (red) via 75 (yellow), etc. to 300 (purple) with fixed $C=60$ and $L=65$ . Center: Chroma $C$ changes from 0 (gray) to 100 (colorful) with fixed $H=0$ (red) and $L=65$ . Bottom: Luminance $L$ changes from 95 (light) to 15 (dark) with

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 colorspaceはHCL color spaceを用いて、どのように知覚的に一貫したカラーパレットを生成できるか？
• RQ2 colorspaceにおいて、qualitative、sequential、divergingパレットを定義する構成とパラメータ化（軌道）は何か？
• RQ3 ユーザーはHCLベースのパレットの特性（色相、彩度、輝度）と、さまざまなプロットタイプへの適合性をどのように可視化・評価できるか？
• RQ4 colorspaceはベースRグラフィックスとggplot2との相互運用性を、カラー scales やアプリベースの探索を含めて、どのようにサポートするか？
• RQ5 パレットのアクセシビリティを評価するためのカラー視覚障害のエミュレーション機能にはどんなものがあるか？

主な発見

• ColorspaceはHCLに基づく3つの主要なパレットコンストラクタを提供します：qualitative_hcl(), sequential_hcl(), and diverging_hcl().
• パッケージには、qualitative、sequential（シングル・マルチ・ヒュー）、およびdivergingタイプの定義済みパレットの広範なコレクションが付属しており、人気のあるPaletteファミリを近似します。
• パレット可視化ユーティリティ（demoplot、hclplot、specplot）は、パレット内の色相、彩度、輝度の軌道を評価できるようにします。
• ggplot2スケールとの統合とインタラクティブアプリ（hclwizard、Shiny、tcltk）により、パレットの適用と探索が容易になります。
• パッケージはパレットのカスタマイズと、register引数を介したユーザー定義パレットの登録をサポートし、パレットカタログの拡張を可能にします。

Figure 2: Brief overview of available predefined palettes in \pkg colorspace.