Ende Des Regenbogens? Der Neue Kartenmaßstab Ist Für Farbenblinde Menschen Besser Lesbar

Die verbesserte Palette vermeidet auch einige der Probleme, die bestehende Datenvisualisierungsschemata für Menschen mit typischem Sehvermögen darstellen.

Datenvisualisierungen mit Regenbogenfarbskalen sind in vielen Bereichen der Wissenschaft allgegenwärtig und zeigen alles von Meerestemperaturen über Gehirnaktivität bis hin zur Mars-Topographie. Aber Kartographen argumentieren seit Jahrzehnten, dass die Skala „Roy G. Biv“Karten und andere Figuren schwer zu interpretieren macht, manchmal bis sie irreführend sind. Und für Menschen mit Farbenblindheit sind sie völlig unverständlich.

Jetzt haben Wissenschaftler eines Labors des US-Energieministeriums eine Farbskala entwickelt, die mathematisch so optimiert ist, dass sie sowohl für farbenblinde als auch für Menschen mit normalem Sehvermögen genau ist. Die Skala wurde am Mittwoch in einer neuen Studie in PLOS ONE beschrieben. „Menschen verwenden Regenbogen gern, weil er ins Auge fällt“, sagt der Hauptautor Jamie Nuñez, ein Analyst für chemische und biologische Daten am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). "Aber sobald das Auge tatsächlich da ist und die Leute versuchen herauszufinden, was tatsächlich im Bild vor sich geht, fällt es dort auseinander."

Der Verzicht auf diese mehrfarbige Skala kann sogar Leben retten. Forscher der Harvard University stellten fest, dass die Genauigkeit der Ärzte bei der Diagnose von Herzerkrankungen von 39 Prozent auf 91 Prozent stieg, als herkömmliche regenbogenfarbene 3D-Computermodelle von Arterien durch 2D-Modelle mit einer Rot-Schwarz-Farbskala (pdf) ersetzt wurden Prozent.

Es gibt mehrere Gründe, warum die Regenbogenfarbskala problematisch ist. Das vielleicht grundlegendste Problem ist, dass die Beziehung zwischen den Farben nicht intuitiv ist. "Das Problem mit dem Regenbogen ist, dass Sie ihn nicht wie bestellt wahrnehmen", sagt Colin Ware, Experte für menschliche Wahrnehmung und Datenvisualisierung an der Universität von New Hampshire, der nicht an der Studie beteiligt war. "Wenn Sie den Menschen die Farben Rot, Blau, Grün und Gelb geben, wissen sie nicht, in welche Reihenfolge sie sie setzen sollen."

Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Gehirn Unterschiede in der Helligkeit oder Luminanz auf natürliche Weise als Darstellung der Tiefe mit den hellsten Farben am Peak interpretiert. Aus diesem Grund eignen sich Graustufen gut zur Darstellung von Topografie (pdf) und Formen: Die Menschen sehen das Schwarz als den untersten Teil der Skala, der sich durch immer hellere Grautöne mit Weiß am Gipfel erstreckt. Aber unter den Farben des Regenbogens hat Gelb die höchste Leuchtdichte und scheint häufig Spitzen auf einer Karte darzustellen, obwohl es normalerweise irgendwo in der Mitte der Skala liegen soll, mit Blau darunter und Rot darüber. Nuñez und der Chemieingenieur von PNNL, Ryan Renslow, haben dieses Problem mit ihrer neuen Skala, die sie Cividis nennen, gelöst, indem sie nur zwei Farben mit einer klaren Helligkeitshierarchie verwendeten: Blau und Gelb. Genau wie bei einer Graustufe nehmen die Menschen das hellste Gelb als Spitzen und das dunkelste Blau als Tief wahr. Der Betrachter kann jedoch mit Farben anstelle von Graustufen einen höheren Detaillierungsgrad wahrnehmen.

Um die neue Farbskala zu erstellen, entwickelten die Wissenschaftler ein Software-Tool, das auf einem hochmodernen mathematischen Modell des menschlichen Sehens basiert. Das Tool verwendet eine vorhandene Farbskala, simuliert, wie es für Menschen mit rot-grüner Farbenblindheit aussieht (die häufigste Form, von der 7 bis 10 Prozent der Männer und ein winziger Teil der Frauen betroffen sind), und passt sie dann so an, dass beide Farben und Helligkeit variieren gleichmäßig über die gesamte Skala. Dies stellt sicher, dass die Skala die zugrunde liegenden Daten genau darstellt. "Ich denke, es hat viele sehr gute Eigenschaften", sagt der Klimaforscher Ed Hawkins von der University of Reading in England, der sich dafür eingesetzt hat, dass Wissenschaftler auf seinem Gebiet und darüber hinaus den Regenbogen verlassen. Hawkins war nicht an der Entwicklung der neuen Waage beteiligt.

Indem Nuñez und Renslow ihre Skala mathematisch so optimierten, dass sie bei farbenblinden Menschen mit normalem Farbsehen wahrnehmungsmäßig konsistent ist, vermieden sie eine weitere große Gefahr des Regenbogenfarbschemas: Bei cividis entspricht die wahrgenommene Änderung von Farbton und Luminanz der tatsächlichen Änderung von die Daten. Aber mit dem Regenbogen sehen die Menschen die Übergänge zwischen einigen Farben als allmählich und anderen als abrupt an, was den Anschein erwecken kann, dass die Daten scharfe Grenzen haben, an denen keine existieren. Dieser Effekt kann sogar dazu führen, dass Wissenschaftler ihre eigenen Daten falsch interpretieren, sagt Hawkins. Ein besonders eindrucksvolles Beispiel ist eine Studie aus dem Jahr 2006, in der Grenzen zwischen Farben auf einer Regenbogenkarte von Ozondaten in der Atmosphäre als wichtige „Fronten“identifiziert wurden. Diese Grenzen verschwanden jedoch, als die Daten mit einer anderen Farbskala neu aufgezeichnet wurden.

Das Bewusstsein der Wissenschaftler für die Gefahren der Regenbogenskala nimmt zu, zumindest teilweise dank der Bitten von Kartographen und Wissenschaftlern wie Hawkins. Aber wissenschaftliche Zeitschriften, Konferenzen (pdf) und Pressemitteilungen sind immer noch mit Regenbogen übersät. "Die Leute lieben bunte Karten", sagt Kenneth Field, Kartograf bei der Kartierungssoftware-Firma Esri und lautstarker Kritiker des Regenbogens. Obwohl eine Karte mit nur einer einzigen Farbe, die von hell bis dunkel variiert, um steigende Werte anzuzeigen, in vielen Fällen viel klarer und leichter zu lesen wäre, könnten einige Leute sie im Vergleich zu ihrem Cousin mit vollem Spektrum als langweilig empfinden, sagt Field.

Einige Wissenschaftler bevorzugen möglicherweise den Regenbogen, da er mehr Details ihrer Daten vermitteln kann. Menschen können nur etwa 30 verschiedene Graustufen, aber Millionen verschiedener Farben erkennen. Da der Regenbogen diese Details jedoch wahrnehmbar verzerrt, wird laut Field bei den meisten Visualisierungen der Nutzen wahrscheinlich durch die Nachteile aufgewogen. "Regenbogen verursachen mehr Probleme als sie lösen."

Dies ist jedoch seit langem das Standardfarbschema für einen Großteil der verfügbaren Datenvisualisierungssoftware, und Wissenschaftler haben sich daran gewöhnt. Hawkins und andere Wissenschaftler haben einige Fortschritte bei Softwareunternehmen gemacht und einige davon überzeugt, ihre Standardeinstellungen auf bessere Farbschemata umzustellen. Nuñez und Renslow haben sich erfolgreich dafür eingesetzt, dass Cividis in die Farbskalenbibliotheken von etwa einem Dutzend Softwarepaketen aufgenommen wird. Und sie haben ein Open-Source-Softwaretool entwickelt, mit dem Wissenschaftler ihre eigenen optimierten Farbskalen für ihre speziellen Datensätze und Visualisierungsanforderungen erstellen können.

Hawkins ist zuversichtlich, dass mehr Wissenschaftler fundierte Entscheidungen darüber treffen werden, welche Farbskala verwendet werden soll, aber er glaubt, dass es einige Anstöße erfordern könnte, um echte Veränderungen herbeizuführen. "Es kann auf einer bestimmten Ebene eine Rolle für die wissenschaftlichen Zeitschriften geben, einzugreifen und zu sagen, dass sie keine Papiere annehmen werden, die Regenbogenfarbskalen verwenden."

In der Zwischenzeit ist es angesichts des zunehmenden Klimawandels und des extremen Wetters in den Nachrichten unwahrscheinlich, dass Menschen der Regenbogenkarte entkommen.