1.2.3　顏色主題

不同的繪圖工具（如R語言中的基礎(chǔ)繪圖函數(shù)、ggplot2繪圖工具包等）都有其顏色主題。顏色主題是按照一定的美學(xué)規(guī)律設(shè)計(jì)出來的，對(duì)其靈活使用可以提高插圖的美觀度。顏色主題對(duì)用戶（尤其是初學(xué)者）友好，使用戶不必將大量時(shí)間浪費(fèi)在配色的選擇上。用戶可根據(jù)自身繪圖需求選擇合適的顏色主題或自定義顏色主題。一些英文期刊會(huì)有專用的一套顏色主題，用戶在投稿時(shí)將插圖顏色主題更改為期刊要求的顏色主題即可。

圖1-2-9展示的是R語言基礎(chǔ)顏色主題（rainbow）、ggplot2默認(rèn)顏色主題以及parula（MATLAB基礎(chǔ)色系）顏色主題的可視化效果。圖1-2-10展示的是ggsci包中3種常見期刊的默認(rèn)顏色主題的可視化效果。

（a）rainbow基礎(chǔ)顏色主題

（b）ggplot2 默認(rèn)顏色主題

（c）parula顏色主題

圖1-2-9　R語言基礎(chǔ)顏色主題、ggplot2默認(rèn)顏色主題以及parula顏色主題的可視化效果

R語言的ggplot2包及其拓展繪圖工具包涉及的顏色主題主要分為3種類型，分別為單色系、雙色漸變色系和多色系。

（a）NPG期刊的默認(rèn)顏色主題

（b）AAAS期刊的默認(rèn)顏色主題

（c）NEJM期刊的默認(rèn)顏色主題

圖1-2-10　3種常見期刊的默認(rèn)顏色主題的可視化效果

1．單色系顏色主題

單色系顏色主題中顏色的色相基本相同，飽和度單調(diào)遞增。它的主要維度是顏色亮度（lightness），一般情況下，較低的數(shù)值對(duì)應(yīng)較亮的顏色，較高的數(shù)值對(duì)應(yīng)較暗的顏色，這是因?yàn)榭梢暬鋱D往往是在白色或淺色背景上繪制的；而在深色背景中，則會(huì)出現(xiàn)相反的情況，即更高的數(shù)值表示更亮的顏色。單色系顏色主題的次要維度是色調(diào)（hue），即較暖的顏色出現(xiàn)在較亮的一端，較冷的顏色則出現(xiàn)在較暗的一端。例如，人口密度的變化就可以使用單色系顏色主題進(jìn)行表示。圖1-2-11所示為部分單色系顏色主題示意圖。

圖1-2-11　部分單色系顏色主題示意圖

2．雙色漸變色系顏色主題

雙色漸變色系顏色主題主要用在有一個(gè)關(guān)鍵中心值（midpoint）的數(shù)值變量中，其本質(zhì)是兩個(gè)連續(xù)單色系顏色主題的組合，關(guān)鍵中心值作為中間點(diǎn)，一般使用白色表示，大于關(guān)鍵中心值的分配中間點(diǎn)一側(cè)的顏色，而小于關(guān)鍵中心值的分配中間點(diǎn)另一側(cè)的顏色。此外，我們可以通過顏色的深淺進(jìn)行判斷，即中心值通常被指定為淺色，距中心點(diǎn)越遠(yuǎn)，顏色越深。圖1-2-12所示為部分雙色漸變色系顏色主題示意圖。

圖1-2-12　部分雙色漸變色系顏色主題示意圖

3．多色系顏色主題

當(dāng)要表示的數(shù)據(jù)為類別型數(shù)值（類別變量）時(shí)，我們可以使用多色系顏色主題。在多色系顏色主題的使用過程中，需要給每個(gè)組分配不同的顏色。一般情況下，可嘗試將顏色主題中的顏色類別設(shè)置為10種或更少，因?yàn)槭褂眠^多的顏色類別，可能造成分組混亂，導(dǎo)致雜亂的視覺效果。當(dāng)現(xiàn)有的顏色類別無法表示全部數(shù)值時(shí)，可將某些數(shù)值類別疊加在一起，形成單個(gè)其他類別。圖1-2-13所示為部分多色系顏色主題示意圖。

圖1-2-13　部分多色系顏色主題示意圖

圖1-2-14所示為使用ggplot2包根據(jù)tips數(shù)據(jù)集繪制的單色系、雙色漸變色系和多色系可視化配圖示例，具體為單色系顏色主題中的ylgnbu色系、雙色漸變色系顏色主題中的spectral色系和多色系顏色主題中的set1色系。

（a）單色系可視化配圖示例

（b）雙色漸變色系可視化配圖示例

（c）多色系可視化配圖示例

圖1-2-14　根據(jù)數(shù)據(jù)集繪制的單色系、雙色漸變色系和多色系可視化配圖示例

顏色主題在科研圖形中起著重要的作用，它可以幫助讀者更好地理解數(shù)據(jù)。以下是顏色主題對(duì)科研圖形的幾個(gè)作用。

● 強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)：通過使用鮮明的顏色，可以將重要的數(shù)據(jù)或信息突出顯示，幫助讀者快速捕捉到關(guān)鍵內(nèi)容。

● 分類和區(qū)分：通過使用不同的顏色，可以將數(shù)據(jù)分成不同的類別或組別，使讀者更容易辨認(rèn)和區(qū)分不同的數(shù)據(jù)集。

● 漸變和比較：通過使用漸變的顏色，可以在圖形中表示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)或比較不同數(shù)據(jù)之間的差異。例如，使用漸變的顏色來表示不同的數(shù)值范圍，從而展示數(shù)據(jù)的梯度或變化程度。

● 提供視覺引導(dǎo)：選擇適當(dāng)?shù)念伾梢詭椭x者在圖形中找到特定的數(shù)據(jù)點(diǎn)或信息。例如，使用醒目的顏色來標(biāo)記關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)或重要的趨勢(shì)線。

● 增強(qiáng)可讀性：使用對(duì)比明顯的顏色組合可以增強(qiáng)圖形的可讀性。例如，將亮色和暗色組合在一起，以確保數(shù)據(jù)和標(biāo)簽清晰可見。