新软件使盲人和低视力用户能够创建交互式、可访问的图表

越来越多的工具使用户能够制作在线数据表示，如图表，盲人或视力低下的人可以使用这些数据表示。但是，大多数工具都需要现有的可视化图表，然后可以将其转换为可访问的格式。

这会产生障碍，阻止盲人和低视力用户构建自己的自定义数据表示形式，并且可能会限制他们探索和分析重要信息的能力。

来自麻省理工学院和伦敦大学学院 （UCL） 的一组研究人员希望改变人们对可访问数据表示的看法。

他们创建了一个名为Umwelt（在德语中意为“环境”）的软件系统，该系统可以使盲人和低视力用户构建定制的多模态数据表示，而无需初始视觉图表。

Umwelt 是一个专为屏幕阅读器用户设计的创作环境，它包含一个编辑器，允许用户上传数据集并创建自定义表示，例如散点图，其中可以包括三种模式：可视化、文本描述和声音化。声音化涉及将数据转换为非语音音频。

该系统可以表示各种数据类型，包括一个查看器，使盲人或低视力用户能够交互式地探索数据表示，在每种模式之间无缝切换，以不同的方式与数据进行交互。

研究人员对五位专业屏幕阅读器用户进行了一项研究，他们发现 Umwelt 有用且易于学习。除了提供一个使他们能够创建数据表示的界面之外——他们说这是非常缺乏的——用户表示，Umwelt可以促进依赖不同感官的人之间的交流。

“我们必须记住，盲人和低视力的人并不是孤立的。他们存在于这些环境中，他们希望与其他人谈论数据，“电气工程和计算机科学（EECS）研究生Jonathan Zong说，他是一篇介绍Umwelt的论文的主要作者。“我希望 Umwelt 有助于改变研究人员对可访问数据分析的思考方式。要让盲人和低视力人士充分参与数据分析，就必须将可视化视为这个更大的多感官拼图的一部分。

与Zong一起撰写论文的还有EECS的研究生Isabella Pedraza Pineros和Mengzhu “Katie” Chen;丹尼尔·哈哈斯（Daniel Hajas），伦敦大学学院研究员，与全球残疾人创新中心合作;资深作者Arvind Satyanarayan是麻省理工学院计算机科学副教授，他领导着计算机科学和人工智能实验室的可视化小组。该论文将在 ACM 计算中的人为因素会议上发表。

去中心可视化

研究人员之前开发了交互式界面，为屏幕阅读器用户在探索可访问的数据表示时提供更丰富的体验。通过这项工作，他们意识到大多数用于创建此类表示的工具都涉及转换现有的可视化图表。

为了在数据分析中分散视觉表现的中心，Zong 和 Hajas（16 岁时失明）在一年多前开始共同设计 Umwelt。

一开始，他们意识到他们需要重新思考如何使用视觉、听觉和文本形式来表示相同的数据。

“我们必须在这三种模式背后设定一个共同点。通过创建这种新的表示语言，并使输出和输入易于访问，整体大于其部分的总和，“Hajas说。

为了建立 Umwelt，他们首先考虑了人们使用每种感官的方式的独特之处。

例如，视力正常的用户可以看到散点图的整体模式，同时移动他们的眼睛以聚焦于不同的数据点。但对于听声音化的人来说，这种体验是线性的，因为数据被转换为必须一次播放一个的音调。

“如果你只考虑将视觉特征直接转化为非视觉特征，那么你就会错过每种模式的独特优势和劣势，”Zong补充道。

他们设计 Umwelt 以提供灵活性，使用户能够在给定时间更适合他们的任务时轻松地在模式之间切换。

要使用编辑器，需要将数据集上传到 Umwelt，Umwelt 采用启发式方法在每种模式中自动创建默认表示。

如果数据集包含公司的股票价格，Umwelt 可能会生成一个多系列折线图、一个按股票代码和日期对数据进行分组的文本结构，以及一个使用色调长度来表示每个日期的价格（按股票代码排列）的声音化。

默认启发式方法旨在帮助用户入门。

“在任何一种创意工具中，你都会有一种白板效应，很难知道如何开始。这在多模态工具中是复杂的，因为你必须用三种不同的表示形式来指定事物，“Zong 说。

编辑器将跨模态的交互链接起来，因此，如果用户更改了文本描述，则该信息将在相应的声音中进行调整。有人可以利用编辑器构建多模态表示，切换到查看器进行初步探索，然后返回编辑器进行调整。

帮助用户就数据进行交流

为了测试 Umwelt，他们创建了一组多样化的多模态表示，从散点图到多视图图表，以确保系统能够有效地表示不同的数据类型。然后，他们将该工具交到五位专业屏幕阅读器用户手中。

研究参与者大多发现 Umwelt 对于创建、探索和讨论数据表示很有用。一位用户表示，Umwelt 就像一个“推动者”，减少了他们分析数据所需的时间。用户一致认为，Umwelt 可以帮助他们更轻松地与视力正常的同事就数据进行交流。

“Umwelt 的突出之处在于其核心理念，即不再强调视觉，转而支持平衡的多感官数据体验。通常，非视觉数据表示被降级为次要考虑因素，只是其视觉对应物的附加组件。然而，可视化只是数据表示的一个方面。我很欣赏他们为改变这种看法和采用更具包容性的数据科学方法所做的努力，“伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校信息科学学院助理教授JooYoung Seo说，他没有参与这项工作。

展望未来，研究人员计划创建一个开源版本的Umwelt，其他人可以在此基础上进行构建。他们还希望将触觉传感作为一种附加模式集成到软件系统中，从而能够使用可刷新的触觉图形显示器等工具。

“除了对最终用户的影响之外，我希望 Umwelt 可以成为一个平台，围绕人们如何使用和感知多模态表示提出科学问题，以及我们如何在这个初始步骤之外改进设计，”Zong 说。

这项工作得到了美国国家科学基金会和麻省理工学院晨兴设计奖学金的部分支持。