[논문 리뷰] colorspace: A Toolbox for Manipulating and Assessing Colors and Palettes

Achim Zeileis, Jason C. Fisher외 6명|arXiv (Cornell University)|2019. 03. 14.

Sensory Analysis and Statistical Methods인용 수 39

한 줄 요약

colorspace R 패키지는 HCL 색 공간을 사용하여 색상과 색상 팔레트를 선택, 조작, 평가하기 위한 유연한 도구 모음을 제공하며, 정성적, 순차적, 발산형 유형을 포함하고 시각화, 대화형 앱, 색상 시각 장애 시뮬레이션을 제공합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• HCL 색 공간을 기반으로 한 팔레트 구성에 대한 접근 가능하고 지각적으로 구분되는 프레임워크를 제공합니다.
• 맞춤 매개변수로 구성 가능한 광범위한 사전 정의된 정성적, 순차적 및 발산 팔레트를 제공합니다.
• 팔레트 시각화, 평가, 및 조작(채도 감소, 밝게/어둡게 하기 등)을 가능하게 합니다.
• ggplot2 및 대화형 앱(Shiny, tcltk)과의 그래픽 시스템 통합을 촉진합니다.
• 팔레트의 접근성을 평가하기 위한 색상 시각 장애 시뮬레이션을 지원합니다.

제안 방법

• 지각 기반의 Hue–Chroma–Luminance (HCL) 색 공간을 채택하여 세 가지 팔레트 유형: 정성적, 순차적, 발산적을 구성합니다.
• 공간 간 변환, 좌표 추출, 헥스 인코딩을 위한 S4 색 공간 클래스와 유틸리티를 제공합니다.
• hcl_palettes를 통한 팔레트 구성과 특정 함수 qualitative_hcl(), sequential_hcl(), 및 diverging_hcl()를 구현하며, H, C, L에 대해 고정 및 매개변수화된 궤적을 제공합니다.
• 색상(Hue), 채도(Chroma), 휘도(Luminance) 궤적, 파워 변환된 궤적 및 다중 색상 변형을 통한 팔레트 커스터마이즈 방법을 포함합니다.
• 팔레트 내 휘도, 채도 및 색상 분포를 평가하기 위한 시각화 도구(demoplot, hclplot, specplot)를 제공합니다.
• 시각적 탐색을 위한 ggplot2 스케일 통합(scale_<aesthetic>_<datatype>_<colorscale>()) 및 대화형 도구(choose_palette/hclwizard)를 제공합니다.

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

실험 결과

연구 질문

• RQ1 colorspace는 HCL 색 공간을 사용하여 지각적으로 일관된 색상 팔레트를 어떻게 생성할 수 있는가?
• RQ2 colorspace에서 정성적, 순차적, 발산 팔레트를 정의하는 구성 및 매개변수화(궤적)는 무엇인가?
• RQ3 사용자는 HCL 기반 팔레트의 속성(Hue, Chroma, Luminance)과 다양한 플롯 유형에 대한 적합성을 시각화하고 평가할 수 있는가?
• RQ4 colorspace는 기본 R 그래픽 및 ggplot2와의 상호 운용성(색상 스케일 및 앱 기반 탐색 포함)을 어떻게 지원하는가?
• RQ5 팔레트의 접근성을 평가하기 위한 색상 시각 장애 시뮬레이션을 위한 기능은 어떤 것이 있는가?

주요 결과

• Colorspace는 HCL에 기반한 세 가지 주요 팔레트 생성자: qualitative_hcl(), sequential_hcl(), 및 diverging_hcl()를 제공합니다.
• 패키지는 정성적, 순차적(단일 색상 및 다중 색상) 및 발산 유형에 걸친 광범위한 사전 정의 팔레트 모음을 제공하며, 널리 사용되는 팔레트 계열을 근사합니다.
• 팔레트 시각화 유틸리티(demoplot, hclplot, specplot)는 팔레트 내의 색상 궤적(Hue, Chroma, Luminance)을 평가하게 해줍니다.
• ggplot2 스케일 및 대화형 앱(hclwizard, Shiny, tcltk)과의 통합은 팔레트의 적용과 탐색을 쉽게 해줍니다.
• 패키지는 팔레트 커스터마이즈 및 사용자가 정의한 팔레트를 register 인수를 통해 등록하는 기능을 지원하여 팔레트 카탈로그를 확장할 수 있게 합니다.

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