Cores claramente distinguíveis para figuras científicas

Estou procurando indicações sobre como escolher um conjunto de cores (ou um gradiente de cores) claramente distinguíveis para uso em figuras científicas. Houve alguma pesquisa sistemática sobre isso? Se sim, eu apreciaria alguns links.

Ao criar figuras científicas, a cor é frequentemente usada para distinguir elementos. Um exemplo são as linhas em um gráfico:

Outro exemplo é um gradiente de cor para indicar valores:

Estou interessado em duas perguntas:

1. Como posso escolher o maior conjunto de cores que ainda são distinguíveis entre si, para uso em um gráfico? Da mesma forma, qual gradiente de cor permitirá ao olho discernir o maior conjunto de valores e detectar a menor alteração? Existem esquemas de cores feitos especificamente para isso? Estou procurando por algo que funcione bem na tela e na impressão.

2. Como posso escolher um conjunto de cores (ou gradiente) que ainda sejam distinguíveis o suficiente quando convertidas em escala de cinza, mas o contraste é aprimorado quando elas são visualizadas em cores? Existe um gradiente de cor que não é muito pior a esse respeito que um gradiente de branco a preto total quando convertido em escala de cinza, mas oferece contraste significativamente aprimorado quando reproduzido em cores? (Veja, por exemplo, minha figura de exemplo de cima com a cor do arco-íris: ela possui excelente contraste de cores, mas é inutilizável na escala de cinzentos. edição.)

Aqui está um útil respingo de ciência.

• As retinas dos seus olhos têm receptores para luz vermelha, verde e azul (cones) e receptores para níveis gerais de luz (bastonetes)
• Entre seus olhos e o córtex visual, há um passo (o LGN) em que as informações de cores são convertidas em pares opostos: vermelho: verde, azul: amarelo e preto: branco. O amarelo é criado em casos especiais em que vermelho e verde estão em equilíbrio e o azul é baixo, e a maioria dos marrons são efetivamente amarelos escuros ou de baixa saturação (vermelho e verde mais altos em comparação ao azul). Você pode ver como esses pares se opõem às imagens posteriores - olhe para uma luz brilhante de uma cor e desvie o olhar, e o efeito da imagem posterior que você verá será feito com as cores opostas.

Isso fornece os quatro matizes mais claramente diferenciáveis ​​(sem preto nem cinza: sem matiz). Dentro de cada uma delas, você pode usar diferenças de luminosidade e saturação para criar mais cores. Se você precisar de mais cores, poderá obter pontos médios entre esses quatro tons e variar a luminosidade e a saturação novamente. (tenha cuidado ao diminuir a saturação e aumentar a luminosidade muito alto, pois isso reduz o contraste da tonalidade).

Lembre-se de que o amarelo é um caso especial - é caracteristicamente brilhante porque está sendo alimentado pela ativação de dois tipos de receptores, não apenas um.

A pergunta sobre como isso se converte em escala de cinza é importante, mas acho que provavelmente é melhor responder separadamente. Existem diferenças (por exemplo, os vermelhos tendem a ser mais escuros), mas isso depende de outras coisas, como a convecção, etc. O gráfico de intensidade de cores do link acima sobre o amarelo acima pode ajudar como ponto de partida:

Duas coisas a ter em mente:

• Escalas de cores não são percebidas linearmente. Nos mapas de calor de cores, como na segunda imagem que você publica, as escalas de cores são boas para ajudar a perceber valores específicos, mas isso tem um custo que representa a imagem geral do que é alto ou baixo em comparação com o que é mais difícil de perceber intuitivamente. Mais informações aqui. Use essas 'escalas de arco-íris' somente quando obter valores específicos de uma visualização for mais importante do que ver a imagem maior (geralmente, isso significa que as escalas de arco-íris são boas para visualizações que são para análise por especialistas, mas ruins para visualizações que são para fins gerais de comunicação )
• Um número surpreendentemente alto de pessoas (principalmente homens) é daltônico. Em particular, algo como 10% dos homens luta para perceber diferenças entre vermelho e verde - vendo essas cores com o mesmo tom. Essas pessoas geralmente podem adivinhar com base nos níveis de luminosidade, mas é difícil e, portanto, é uma boa prática garantir que, onde vermelho e verde se comuniquem, há outras maneiras de diferenciar essas cores além da tonalidade. Use ferramentas de simulação de daltonismo, como vischeck, para testar projetos, não confie apenas na conversão em escala de cinza, pois essa não é uma simulação precisa.

Para sua primeira pergunta, você pode procurar em uma roda de cores, aqui está um exemplo . Basta dividir os 360 graus da roda em tantas partes quanto os elementos necessários e você terá cores que contrastam uma com a outra o máximo possível.

Por exemplo, se você tiver 3 elementos, suas cores serão vermelho, azul e limão.

Conforme as figuras utilizáveis ​​em preto e branco, você encontrará frequentemente que os padrões podem ajudar a identificar gráficos diferentes, onde essa aplicação é possível. Onde o uso de padrões não for possível, sua melhor aposta é a dessaturação seletiva, em que diferentes tons resultam em tons diferentes. Veja um exemplo de imagem aqui .

A dessaturação seletiva aplicada à sua imagem original pode ser vista aqui: