[总结] Canis: A High-Level Languag
论文标题：
Canis: A High-Level Language for Data-Driven Chart Animations
Author: T. Ge, Y. Zhao, B. Lee, D. Ren, B. Chen, Y. Wang
关键词：
可视化工具集、可视化信息、动态图表、JSON
主要内容：
动画为人们对静态事物的深层理解提供了一种有效的手段，帮助人们去建立事物之间的联系、认知关系、吸引用户注意、表达情绪等。因此动画经常被用于描述事物变化规律、展示状态切换及展开叙事过程。同时，动画也能让数据变得更加直观。
但是，目前的问题是，缺乏一种专门针对可视化动画、高效直观的构建方法。因此该文献提出了Canis，一种交互式可视化系统。该系统目的在于对动画进行简洁精确地描述，基于数据驱动地构建，以及探索一种直观自然的交互模式。
研究结果：
1. 文献综述：
从过往的研究可得出，可视化图表动画的有效性：
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动画更容易让读者跟踪状态的改变
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带有动画效果的散点图在趋势可视化中更为有效
2. 理论体系：
图表动画的设计空间：数据、图形、对象类型、时间
设计空间
3. 现有方式：
现有的可视化创建方式主要有，
- 基于关键帧的工具（After Effect等）
a) 支持复杂生动的动画效果
b) 操作繁琐、准确率没有保障
- 基于模板的工具（Flourish等）
a) 方便使用
b) 无法定制化的图表动画
- 编程类工具（D3， gganimate等）
a) 基本上是对数学属性进行一个直接定义，缺乏对数据之间的联系
b) 数学逻辑较为复杂，对用户要求较高
c) 上述工具可以用于生成动画，但并不是专门针对动画而生
4. 存在问题：
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缺乏对数据、视觉编码、时序三者关系的抽象、导致动画表达与数据感知的一致性得不到保障。
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缺乏对动画的直观表达形式和自动化构建方法，导致动画过程较为复杂，交互繁琐。
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缺乏直接的交互形式，导致用户的动画表达与交互实现之间存在较高的学习成本。
5. Canis设计逻辑
定义：
基于动画设计空间（目标、划分、时序、效果），数据驱动的声明式可视化动画编程语法。
目标：
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有效性：可以轻松建立数据、视觉编码、时序三者之间的关系，以数据驱动的方式构建可视化动画。（侧重于数据结构）
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平衡表现力和易用性：添加常用动画表现形式，优化动画编译及渲染过程（侧重于可用性和运行效率）
设计原则：
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高级语法规范
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简单明确的语法，基于json逻辑，用户只需要定义要做什么，不需要去定义如何去做，避免繁琐数学逻辑
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清晰的层次结构
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基于树形结构，对图元进行分组管理和动画时序进行定义（下文有图）
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支持跨平台应用
- 支持跨平台，提高适用性和实用性
结构：
1.输入数据——》2. 编译过程——》3.输出
1.输入数据
- 在svg数据里，嵌入数据结构信息，生成dsvg数据。如下：
dsvg数据格式
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数据描述：
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具体写法
写法
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结构关系
结构
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样例数据
样例
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核心属性
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Selector：选择动画单元中所涉及的图元
- “selector”：“.dot”
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Grouping: 将图元按照数据属性进行层次化划分，并依据分组定义图元动画的时序顺序（基于x、y轴进行划分）
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写法
写法示例
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编译后结果如下
结构
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写法
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Effect：每个动画图元可以绑定动画效果
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效果展示
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2. 编译
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顺序：Parse——》Build——》Bind——》Evaluate——》Translate
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Parse：纠错，补充默认值
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Build：划分图元、生成图元树形结构
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Bind：使用视觉属性描述动画效果，并绑定至图元单元
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Evaluate：计算图元单元的动画时间
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Translate：转移为Lottie编码。在这部分里，利用静态+动态模板数据，为重复性极高的动画代码进行简化。
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3. 输出数据
- Lottie编码（优势：支持多平台本地渲染，动画体积更小，渲染效率高）
6. 在线测试：
https://chartanimation.github.io/canis/gallery.html
对设计的启示：
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在数据处理过程中，除了数据本身之外，还可以进一步利用其结构化数据，方便管理，同时更为清晰易懂。像城市数据、建筑数据，都慢慢地向结构化数据进行靠拢（例如，城市网格管理，省、市、区、街道、具体网格数值）
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理清晰了对于时序数据而言的重要参数（层次结构+起始顺序）
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树形结构数据的在可视化中的应用
局限与不足：
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编译：一旦某一部分的数据更新了，会代码需要全局重新编译，导致计算效率下降。
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语法：对于编码相同的数据，并不能实现复用，需要重新写入。例如折线图中，点与点之间的动画也具有较强的相关性，但是在Canis中缺乏定义时序相关性的语法。目前只能分别定义两类图元动画，之后进行手动对齐。
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应用：创作过程中的可理解性较差，用户只能点击预览去看全局状态。同时，下上述中aniunits里面的selector、grouping划分机制，也需要用户按照自顶向下的思路进行编写，需要考虑比较周全才能开始编写。
