摘要：隨著讀圖時(shí)代的到來(lái)，可視化面向人群的擴(kuò)展，科學(xué)信息表現(xiàn)出由數(shù)據(jù)、文本向圖像轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，合理運(yùn)用視覺(jué)設(shè)計(jì)思維對(duì)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行可視化，能更好地滿足科學(xué)信息的大眾傳播需求。文章首先梳理科學(xué)可視化的發(fā)展歷程，在此基礎(chǔ)上界定科學(xué)信息可視化的概念。早期的科學(xué)信息可視化主要表現(xiàn)為對(duì)科學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單圖形說(shuō)明，比如阿基米德在沙子上繪制的幾何圖形、地理學(xué)上用等深線法來(lái)表示河流的深度和河床狀況、生物醫(yī)學(xué)中通過(guò)人體解剖繪圖展示人體內(nèi)部構(gòu)造及運(yùn)作模式等。在將傳播學(xué)與科學(xué)可視化研究相結(jié)合的理論提出后，科學(xué)信息可視化的呈現(xiàn)形式出現(xiàn)了更多的可能性。文章通過(guò)歸納法總結(jié)了目前科學(xué)信息可視化的表現(xiàn)形式，指出科學(xué)信息可視化主要集中在科技期刊封面設(shè)計(jì)上，而在科學(xué)信息圖表設(shè)計(jì)上存在一定的空缺。在此結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過(guò)科技期刊封面的個(gè)別案例分析了其中的藝術(shù)表現(xiàn)手法及作用，提取出一些基于視覺(jué)設(shè)計(jì)思維與用戶體驗(yàn)視角的可視化手段，包括簡(jiǎn)化信息深度、構(gòu)建類比圖形符號(hào)、引入動(dòng)態(tài)圖形、加入敘事性設(shè)計(jì)等。文章旨在豐富科學(xué)信息圖表設(shè)計(jì)的表現(xiàn)形式與功能效應(yīng)，為科學(xué)信息可視化提供具有審美價(jià)值與情感認(rèn)同價(jià)值的設(shè)計(jì)方法，促進(jìn)科學(xué)與藝術(shù)融合發(fā)展。

關(guān)鍵詞：科學(xué)信息可視化；大眾傳播；審美價(jià)值；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：G202；G206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）11-0-04

圖像作為一種視覺(jué)符號(hào)，從對(duì)自然萬(wàn)物的真實(shí)寫照到通過(guò)藝術(shù)處理后得到反映某種現(xiàn)象并具有一定意義的圖像，是構(gòu)成人類認(rèn)知世界與人類生活本身的基礎(chǔ)。同樣，與人類發(fā)展緊密相關(guān)的科學(xué)發(fā)展伴隨著不同類型的圖像語(yǔ)言，大到對(duì)宇宙萬(wàn)物的描繪，小到對(duì)微觀粒子的模擬，圖像在科學(xué)的傳播與進(jìn)步中發(fā)揮著巨大的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷成熟與跨學(xué)科結(jié)合的日益緊密，人們開始注重科學(xué)信息可視化的美觀性與傳播性。由于科學(xué)信息專業(yè)性較強(qiáng)，涉及大量晦澀難懂的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，所以目前科學(xué)信息的可視化形式較單一，缺乏將其經(jīng)過(guò)藝術(shù)設(shè)計(jì)處理后轉(zhuǎn)化為視覺(jué)語(yǔ)言的系統(tǒng)方法。

本文總結(jié)科學(xué)信息可視化的發(fā)展歷程，提出一些可行的設(shè)計(jì)方法，以視覺(jué)傳達(dá)的視角分析科學(xué)信息可視化，以期在促進(jìn)科學(xué)傳播的同時(shí)，使觀者體會(huì)到其中的藝術(shù)審美價(jià)值。

1 科學(xué)信息可視化

1.1 科學(xué)信息可視化的發(fā)展與概念界定

科學(xué)信息可視化作為科學(xué)可視化的分支之一，發(fā)展歷程源于科學(xué)可視化?？茖W(xué)可視化的發(fā)展伴隨著科學(xué)的發(fā)展，早期科學(xué)家通過(guò)繪制各種說(shuō)明圖示以便人們理解科學(xué)數(shù)據(jù)。科學(xué)可視化最初作為一門獨(dú)立學(xué)科，是在1987年McCormick（麥考密克）等人向美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)提交了“科學(xué)計(jì)算可視化研究報(bào)告”之后，目標(biāo)為“利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建視覺(jué)圖像，幫助人們理解科學(xué)技術(shù)概念或結(jié)果的一些數(shù)字表示”［1］。之后的10年內(nèi)，科學(xué)可視化經(jīng)歷了一系列基礎(chǔ)的完善。2004年，Eppler（埃普勒）和Burkard（伯卡德）提出知識(shí)可視化概念，使人們注意到可視化的傳播效應(yīng)，作為在科學(xué)可視化基礎(chǔ)上發(fā)展出的新型研究領(lǐng)域，旨在通過(guò)視覺(jué)表征實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效傳播［2］。廣義上的科學(xué)可視化作為一種輔助科學(xué)工作者的手段，不能對(duì)大眾傳播層面產(chǎn)生影響?；诖耍瑢⒖茖W(xué)可視化與傳播學(xué)的背景結(jié)合，通過(guò)某種跨學(xué)科的手段實(shí)現(xiàn)其傳播價(jià)值與科普價(jià)值的研究方向被提出。這兩者的結(jié)合，使之后的學(xué)者在科學(xué)可視化中注意到接收者在信息傳播中的重要性，開始關(guān)注如何通過(guò)接收者的不同特征與價(jià)值取向針對(duì)性地傳播一定內(nèi)容的科學(xué)信息。

1.2 科學(xué)信息可視化的現(xiàn)狀及問(wèn)題

與國(guó)外相比，我國(guó)關(guān)于科學(xué)信息可視化的研究起步較晚，目前的可視化主要涉及利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，利用三維軟件對(duì)醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科的模型進(jìn)行寫實(shí)的建模渲染可視化，以及介紹前沿科學(xué)成果的科學(xué)期刊封面設(shè)計(jì)可視化這幾類。這些可視化形式往往更注重科學(xué)信息的準(zhǔn)確性，更適用于專業(yè)的科學(xué)工作者，在形式與易讀性上有所欠缺，不適用于科學(xué)普及與科學(xué)教育工作。

目前科學(xué)信息可視化缺少與數(shù)據(jù)、信息或概念等相關(guān)內(nèi)容適配的可視化形式與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法及理論體系。我國(guó)學(xué)者關(guān)于科學(xué)信息可視化的研究大多集中在科技期刊封面設(shè)計(jì)上，主要對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外頂級(jí)期刊封面設(shè)計(jì)的不同表現(xiàn)形式，并指出了我國(guó)期刊封面設(shè)計(jì)目前存在的問(wèn)題。王國(guó)燕、湯書昆等基于此現(xiàn)象，在傳播學(xué)背景下提出科學(xué)可視化的5W要素的轉(zhuǎn)向［3］，指出針對(duì)科學(xué)信息可視化面向人群的轉(zhuǎn)變，需要在可視化中介入基于大眾認(rèn)知的便于閱讀理解的視覺(jué)信息。蔡順興分析指出，目前我國(guó)信息圖表設(shè)計(jì)存在范例模塊化、程式化現(xiàn)象嚴(yán)重、理性有余、感性不足、缺乏美感等問(wèn)題，并針對(duì)性地提出信息圖表設(shè)計(jì)的四個(gè)維度，研究其如何在科技期刊的信息圖表設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用［4］。但目前關(guān)于科學(xué)信息可視化這兩大表現(xiàn)形式的研究未能有效結(jié)合，如何從國(guó)際上具有影響力的科技期刊中總結(jié)出將原始信息經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)化成便于大眾理解的視覺(jué)語(yǔ)言的方法，是目前研究的空白之處。

2 科學(xué)信息可視化的主要表現(xiàn)形式

2.1 信息圖表設(shè)計(jì)

信息圖表設(shè)計(jì)能夠以直觀的形式簡(jiǎn)化復(fù)雜抽象的信息，目前按照形式特點(diǎn)主要表現(xiàn)為流程結(jié)構(gòu)圖型、敘事插圖型、時(shí)間空間結(jié)構(gòu)型，這幾種類型分別適用于科學(xué)數(shù)據(jù)的再現(xiàn)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)與結(jié)構(gòu)的說(shuō)明補(bǔ)充等方面。說(shuō)明示意圖和漫畫插圖是目前科學(xué)信息可視化中傳達(dá)科學(xué)知識(shí)的普遍手段之一，以相關(guān)主題的圖形插畫等為主要元素，輔以科學(xué)概念、文本等，最終以圖文形式呈現(xiàn)，具有較強(qiáng)的可讀性與科普功能。這類可視化將具有代表性的抽象信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的視覺(jué)符號(hào)，并依據(jù)傳統(tǒng)的閱讀習(xí)慣梳理排版布局，清晰生動(dòng)地展示科學(xué)信息。

另外，有些在版面編排上進(jìn)行創(chuàng)新的信息圖表設(shè)計(jì)，區(qū)別于傳統(tǒng)的平面化的信息圖表，通過(guò)2.5D的表現(xiàn)手法使不同的信息層級(jí)更加突出，也使畫面更有節(jié)奏感與空間感，在減輕讀者閱讀負(fù)擔(dān)的同時(shí)具有一定的趣味性與耐讀性。目前，信息可視化與設(shè)計(jì)的結(jié)合日益緊密，信息圖表設(shè)計(jì)在形式創(chuàng)新上越來(lái)越多樣且美觀，但具體到科學(xué)信息的圖表設(shè)計(jì)，仍存在表現(xiàn)形式單一、未能將內(nèi)容與形式有效結(jié)合等問(wèn)題。

2.2 科技期刊封面設(shè)計(jì)

科學(xué)信息可視化的另一種表現(xiàn)形式為各大科技期刊封面設(shè)計(jì)，最具代表性的如Cell（《細(xì)胞》）、Nature（《自然》）、Science（《科學(xué)》）等國(guó)際頂級(jí)科技期刊，作為國(guó)際上知名的科學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊，封面的設(shè)計(jì)具有一定的前沿性與藝術(shù)性?？萍计诳饷孀鳛榍把乜茖W(xué)成果的重要傳播媒介，主要通過(guò)藝術(shù)處理后的圖片展現(xiàn)研究成果，減少文字性的信息傳達(dá)方式，其表現(xiàn)形式多樣，體現(xiàn)了科學(xué)與藝術(shù)的交相融合。總結(jié)這些具有代表性的期刊封面，其視覺(jué)表現(xiàn)形式主要為以下幾種。

2.2.1 攝影圖像

在科技期刊封面中運(yùn)用攝影圖像表達(dá)主題信息是較常用的一種方式，其中包括寫實(shí)攝影、特殊攝影等。這種表現(xiàn)形式通過(guò)科學(xué)發(fā)現(xiàn)中拍攝圖像與后期再處理圖像等手段為觀者塑造一個(gè)更具想象力的場(chǎng)景，并在這個(gè)場(chǎng)景上進(jìn)行更多維的敘述與表達(dá)［5］。

2.2.2 建模渲染

基于科學(xué)學(xué)科的特殊性，其研究領(lǐng)域大到天文現(xiàn)象，小到微觀世界，有很多無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有照片展現(xiàn)的特殊物質(zhì)。隨著科技的進(jìn)步，三維建模軟件為這一類科學(xué)信息的可視化提供了技術(shù)支撐。目前已有很多通過(guò)建模渲染等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)科學(xué)信息可視化的案例，其廣泛地應(yīng)用在科教插圖、科普傳播中，同樣，在科技期刊封面設(shè)計(jì)中也經(jīng)常出現(xiàn)這種表現(xiàn)形式。

2.2.3 漫畫

通過(guò)生動(dòng)的漫畫再現(xiàn)科學(xué)研究中的科學(xué)問(wèn)題，具有一定的趣味性與可讀性。常見(jiàn)的有單幅漫畫、多幅漫畫等。單幅漫畫多運(yùn)用視覺(jué)隱喻，將科學(xué)研究成果中的某物質(zhì)與某漫畫形象進(jìn)行類比，通過(guò)內(nèi)容的藝術(shù)化轉(zhuǎn)化塑造出一個(gè)對(duì)觀者更親切的圖像。多幅漫畫則將科學(xué)原理通過(guò)多格漫畫故事的構(gòu)建傳達(dá)給讀者，能使讀者對(duì)其中的運(yùn)作流程有更加詳細(xì)且深入的了解。

2.2.4 視覺(jué)符號(hào)與構(gòu)圖

通過(guò)圖形設(shè)計(jì)將科學(xué)信息轉(zhuǎn)化為藝術(shù)化的圖形，畫面遵循構(gòu)圖、畫面處理、顏色平衡的設(shè)計(jì)原則，創(chuàng)作步驟通常為主體信息的視覺(jué)化生產(chǎn)、背景圖、色彩、圖式整合設(shè)計(jì)。北京科技大學(xué)科學(xué)技術(shù)與文明研究中心潛偉等研究人員依據(jù)科學(xué)圖形的抽象程度，將其分類為描述性科學(xué)圖形與解釋性科學(xué)圖形［6］。描述性科學(xué)圖形為表示某種科學(xué)現(xiàn)象與研究成果，其主體信息的視覺(jué)化主要采用較寫實(shí)的圖像表示；解釋性科學(xué)圖形需要設(shè)計(jì)者理解背后的科學(xué)原理之后，經(jīng)過(guò)信息的過(guò)濾與提取再進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化前的科學(xué)原理信息是線性的，具有較強(qiáng)的邏輯性與敘事性，而轉(zhuǎn)化后的圖像是非線性的，具有更強(qiáng)的直觀性。

目前在科學(xué)信息可視化中，科技期刊封面設(shè)計(jì)采用了大量的藝術(shù)設(shè)計(jì)手法，但科技期刊的受眾人群有限，往往僅限于專業(yè)的科研人員及對(duì)科學(xué)研究有一定興趣的人群，而利用可視化說(shuō)明示意圖的方法，更便于將專業(yè)性較強(qiáng)的科學(xué)信息轉(zhuǎn)化為大眾易理解的碎片化圖像信息。目前藝術(shù)設(shè)計(jì)手段介入該形式的可視化較單一，沒(méi)有形成有效的設(shè)計(jì)方法。

3 科學(xué)信息可視化的藝術(shù)化處理

3.1 合理把控信息深度

針對(duì)科學(xué)信息中的某些具體運(yùn)作原理及繁雜的科學(xué)數(shù)據(jù)，在科普寫作的幾條原則中，提到根據(jù)不同的讀者群體對(duì)科普內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性的加工處理。在面向大眾的科學(xué)普及上，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)提出3M原則——Memorable，Meaningful，Miniature，即可記憶、有意義和微型化。其中微型化指文章不要求過(guò)于完整交代每處細(xì)節(jié)，而是應(yīng)該注重更重要、有記憶性的內(nèi)容。在科學(xué)信息可視化中亦如此，很多科學(xué)概念不易理解，其背后的科學(xué)原理更容易因可視化處理時(shí)做不好取舍而顯得拉雜。針對(duì)某一類科學(xué)信息主題，首先要在理解的基礎(chǔ)上提取信息，再將提取出的重要信息通過(guò)隱喻或類比的方法轉(zhuǎn)化為大眾更熟知的某種視覺(jué)意象。格式塔心理學(xué)家魯?shù)婪颉ぐ⒍骱Ｄ氛J(rèn)為視覺(jué)意象能更準(zhǔn)確地表達(dá)事物的內(nèi)在關(guān)系和特征，簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確的圖式能更直觀有效地呈現(xiàn)文本的信息。

對(duì)科學(xué)數(shù)據(jù)而言，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)生成可視化在處理數(shù)據(jù)時(shí)主要采用柱狀圖、趨勢(shì)圖、散點(diǎn)圖、餅狀圖、分布圖等方式簡(jiǎn)化大量的數(shù)據(jù)信息，這種處理方法雖然能將簡(jiǎn)化后的信息表達(dá)清楚，但缺乏美感。大眾并不理解且很難適應(yīng)科學(xué)研究中各種復(fù)雜數(shù)據(jù)所表示的含義。通過(guò)數(shù)據(jù)信息的簡(jiǎn)化，可以選擇其中具有代表性的極值數(shù)據(jù)，采用比較、類比手法，將想要傳達(dá)給受眾的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為其認(rèn)知范圍內(nèi)的視覺(jué)意象。

3.2 構(gòu)建類比圖形符號(hào)

恩格斯認(rèn)為，“類比就是根據(jù)不同領(lǐng)域所遵循的一般規(guī)律、原則和方法等客觀條件，用一個(gè)領(lǐng)域的研究成果去解釋另一個(gè)領(lǐng)域的事物”，是根據(jù)兩種對(duì)象某些特質(zhì)方面的相似性，將一種物體指代為另一種物體的方法，在科普工作中經(jīng)常使用類比、關(guān)聯(lián)和隱喻來(lái)解釋原本難以解釋與理解的術(shù)語(yǔ)，在增強(qiáng)理解性的同時(shí)能提升內(nèi)容的趣味性?？茖W(xué)信息可視化正是用一種大眾更易理解的視覺(jué)語(yǔ)言作為傳播媒介，在科技期刊封面設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)用到關(guān)聯(lián)和隱喻?？萍计诳疌ell 2017年8月24日的封面設(shè)計(jì)中，分別用陸地、湖泊、山巒等人類熟知的形象來(lái)表示人類大腦中不同的區(qū)域，同時(shí)用在燒烤的人類、燒烤時(shí)飄出的煙與山巒上出現(xiàn)的怪物等來(lái)隱喻神經(jīng)前體細(xì)胞運(yùn)作釋放多效生長(zhǎng)因子，進(jìn)而導(dǎo)致SVZ的高級(jí)別神經(jīng)膠質(zhì)瘤侵入細(xì)胞。通過(guò)構(gòu)建類比圖形符號(hào)對(duì)主題信息進(jìn)行視覺(jué)隱喻，能夠引起人們對(duì)陌生信息的關(guān)注興趣，也能降低人們的理解難度。

3.3 媒介轉(zhuǎn)變

3.3.1 可視化形式創(chuàng)新：靜態(tài)→動(dòng)態(tài)

隨著信息時(shí)代與互聯(lián)網(wǎng)等新媒介的結(jié)合，信息傳播的方式變得更多元化，從以往單純依靠紙質(zhì)媒介轉(zhuǎn)為更廣泛的電子媒介，人們接收信息的方式也發(fā)生了變化。電子媒介具有新、快、多等顯著特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的靜態(tài)圖形及信息可視化，動(dòng)態(tài)圖形更適合這種環(huán)境。動(dòng)態(tài)圖形常通過(guò)對(duì)靜態(tài)圖形進(jìn)行周期性或連續(xù)性變化來(lái)產(chǎn)生一定的視覺(jué)效果，在帶給用戶更好的體驗(yàn)感的同時(shí)使內(nèi)容更具生命力，其在網(wǎng)頁(yè)交互等方面有廣泛的應(yīng)用，以增強(qiáng)用戶的參與性和趣味性。因?yàn)榭茖W(xué)學(xué)科常關(guān)注某些現(xiàn)象背后的運(yùn)作原理，所以在科學(xué)信息可視化中加入動(dòng)態(tài)圖形設(shè)計(jì)，能達(dá)到更好地詮釋科學(xué)內(nèi)容的作用，同時(shí)使可視化具有一定的視覺(jué)節(jié)奏，使科學(xué)信息在轉(zhuǎn)化為圖形的同時(shí)具有敘事性。

3.3.2 主導(dǎo)視角轉(zhuǎn)變：作者驅(qū)動(dòng)→讀者驅(qū)動(dòng)

在信息傳達(dá)的過(guò)程中，用戶終端的接收與處理是最終也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。信息接收效率的高低是用戶是否成功接收信息的重要衡量指標(biāo)，因此應(yīng)從用戶角度出發(fā)，基于用戶認(rèn)知維度進(jìn)行信息可視化設(shè)計(jì)。

聽(tīng)故事與講故事作為人類生來(lái)就具備的接收與傳播信息的能力，更高效的信息可視化應(yīng)加入一定的敘事行為。信息可視化中的敘事設(shè)計(jì)旨在運(yùn)用一定的敘事媒介、結(jié)構(gòu)、手法等，通過(guò)圖像、信息圖表等視覺(jué)語(yǔ)言將某種主題可視化。引入敘事設(shè)計(jì)能夠拉近設(shè)計(jì)者與觀者之間的距離，在提高觀者信息理解記憶程度的同時(shí)引起觀者的情感認(rèn)同。

常見(jiàn)的可視化敘事分類即根據(jù)敘事主動(dòng)權(quán)進(jìn)行分類，作者驅(qū)動(dòng)型由設(shè)計(jì)師單向輸出可視化主題與預(yù)設(shè)好的視覺(jué)語(yǔ)言，信息傳達(dá)過(guò)程具有明確的方向性，廣泛應(yīng)用于一些傳統(tǒng)的信息圖表。這種可視化敘事方式普遍性強(qiáng)，但單線性的交流方式具有一定的局限性，不同的受眾人群可能出現(xiàn)理解上的偏差，最終對(duì)信息的接收效率造成一定的影響。讀者驅(qū)動(dòng)模式將閱讀主動(dòng)權(quán)交到讀者手上，通過(guò)探索式的敘事方式，在可視化中加入一定的交互，使不同背景的讀者能按照自己的節(jié)奏對(duì)可視化主題進(jìn)行不同程度的探索，具有更高的自由度與趣味性，也能在一定程度上提高信息的接收效率。在科學(xué)信息可視化中采用讀者驅(qū)動(dòng)模式能提高觀者的參與度，讓大眾更好地接觸科學(xué)、了解科學(xué)。

4 結(jié)語(yǔ)

圖像作為重要的信息傳播載體，不同種類的信息通過(guò)不同方式向圖像信息轉(zhuǎn)變。由于科學(xué)信息的學(xué)科性較強(qiáng)，所以傳統(tǒng)的科學(xué)可視化作為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)科的研究領(lǐng)域，多用于科學(xué)研究。目前藝術(shù)設(shè)計(jì)介入科學(xué)可視化主要表現(xiàn)在科技期刊封面設(shè)計(jì)中，這種可視化方式產(chǎn)生于科學(xué)與藝術(shù)的交叉融合，為觀者提供了具有一定審美價(jià)值的科學(xué)圖像。但目前作為能夠?yàn)榇蟊娞峁﹥?yōu)質(zhì)科普的科學(xué)信息可視化示意圖，仍存在表現(xiàn)形式單一、藝術(shù)性較弱、易讀性和趣味性較差等問(wèn)題。本文從視覺(jué)傳達(dá)與用戶體驗(yàn)角度出發(fā)為其提出了一些設(shè)計(jì)方法，旨在探索藝術(shù)設(shè)計(jì)介入科學(xué)領(lǐng)域的可能性，并為科學(xué)知識(shí)的普及提供兼具審美價(jià)值與實(shí)用價(jià)值的可視化方式。

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作者簡(jiǎn)介：高琳（1999—），女，河南三門峽人，碩士在讀，研究方向：視覺(jué)傳達(dá)與信息設(shè)計(jì)。