在许多科学领域，使用彩虹色标的数据可视化非常普遍，从海洋温度到大脑活动再到火星地形，各种数据都用它来描绘。但是，制图师几十年来一直在争论，“彩虹”色标使地图和其他图形难以解读，有时甚至会产生误导。对于色盲人士来说，它们完全无法理解。
现在，美国能源部实验室的科学家们开发出一种色标，该色标经过数学优化，对于色盲人士和具有正常视力的人来说都是准确的。《PLOS ONE》杂志周三发表的一项新研究PLOS ONE中描述了该色标。太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的化学和生物数据分析师、主要作者杰米·努涅斯说：“人们喜欢使用彩虹色，因为它引人注目。但是，一旦目光真正落到那里，人们试图弄清楚图像内部到底发生了什么时，它就会崩溃。”
新的颜色方案 cividis 在这里用于酵母细胞图像（左）和流体流动模型（右）。来源：Nuñez JR, Anderton CR, Renslow RS (2018) 优化考虑色觉缺陷的色图以实现科学数据的准确解读。《公共科学图书馆·综合》13(7)：e0199239
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放弃这种彩色比例尺甚至可以挽救生命。哈佛大学的研究人员发现，当传统的彩虹色 3D 动脉计算机模型被使用红色到黑色色标的 2D 模型 (pdf) 取代时，医生诊断心脏病的准确率从 39% 跃升至 91%。
彩虹色标存在若干问题。也许最根本的问题是颜色之间的关系不直观。新罕布什尔大学的人类感知和数据可视化专家科林·韦尔说：“彩虹的问题在于，你不会在感知上认为它是有序的。”他没有参与这项研究。“如果你给人们红色、蓝色、绿色和黄色，他们不会知道应该按什么顺序排列它们。”
另一个问题是大脑自然地将亮度或明度的差异解释为代表深度，最亮的颜色位于峰值。这就是为什么灰度对于描绘地形 (pdf) 和形状很有用：人们将黑色视为刻度的最低部分，范围从越来越浅的灰色到峰值的白色。但在彩虹的颜色中，黄色具有最高的亮度，并且经常会显示为代表地图上的峰值，即使它通常意味着位于刻度的中间位置，蓝色在其下方，红色在其上方。努涅斯和 PNNL 化学工程师瑞安·伦斯洛用他们的新色标 cividis 解决了这个问题，他们只使用了两种具有清晰亮度层次的颜色：蓝色和黄色。就像灰度一样，人们将最亮的黄色感知为峰值，将最暗的蓝色感知为低谷。但是，与灰度阴影相比，观看者可以使用颜色感知到更高水平的细节。
酵母细胞的图像以灰度（左）、彩虹色标（中）以及红绿色盲人士看到的彩虹图像（右）显示。来源：Nuñez JR, Anderton CR, Renslow RS (2018) 优化考虑色觉缺陷的色图以实现科学数据的准确解读。《公共科学图书馆·综合》13(7)：e0199239。
为了创建新的色标，科学家们基于人类视觉的前沿数学模型构建了一个软件工具。该工具采用现有的色标，模拟红绿色盲人士（最常见的形式，影响7% 到 10% 的男性和极少数女性）看到的效果，然后对其进行调整，使颜色和亮度在整个色标中以稳定的速率变化。这确保了色标准确地表示了底层数据。“我认为它有很多非常好的特性，”英国雷丁大学的气候科学家埃德·霍金斯说，他一直在游说他所在领域及其他领域的科学家放弃彩虹色。霍金斯没有参与新色标的开发。
努涅斯和伦斯洛通过数学优化他们的色标，使其在色盲人士和具有正常色觉的人之间在感知上保持一致，从而避免了彩虹颜色方案的另一个主要缺陷：使用 cividis，色调和亮度的感知变化与数据的实际变化相匹配。但是，对于彩虹色，人们看到某些颜色之间的过渡是渐变的，而另一些颜色之间的过渡是突然的，这可能会让人觉得数据中存在明显的边界，而实际上并不存在。霍金斯说，这种效应甚至可能导致科学家误解他们自己的数据。一个特别引人注目的例子是 2006 年的一项研究，该研究将大气中臭氧数据的彩虹地图上颜色之间的边界确定为重要的“锋面”。但是，当使用不同的色标重新绘制数据时，这些边界消失了。
至少部分由于制图师和像霍金斯这样的科学家的呼吁，科学家们对彩虹色标危害的认识正在提高。但是，科学期刊、会议 (pdf) 和 新闻稿仍然充斥着彩虹色。地图软件公司 Esri 的制图师肯尼斯·菲尔德是彩虹色的直言不讳的批评者，他说：“人们喜欢色彩鲜艳的地图。” 即使在许多情况下，仅使用从浅到深变化的单色来显示递增值的地图会更加清晰易读，但有些人可能会觉得它相对于其全光谱的“表亲”而言显得很乏味，菲尔德说。
一些科学家可能更喜欢彩虹色，因为它能够传达更多的数据细节。人类只能分辨出大约 30 种不同的灰色阴影，但可以分辨出数百万种不同的颜色。但是，菲尔德说，由于彩虹色会在感知上扭曲这些细节，因此对于大多数可视化而言，任何好处都可能被缺点所抵消。“彩虹色弊大于利。”
然而，长期以来，这一直是大多数可用数据可视化软件的默认颜色方案，科学家们已经习惯了它。霍金斯和其他科学家在软件公司方面取得了一些进展，说服一些公司将其默认设置切换为更好的颜色方案。努涅斯和伦斯洛成功地游说将 cividis 添加到大约十几个软件包的色标库中。他们还创建了一个开源软件工具，可以帮助科学家为他们特定的数据集和可视化需求创建自己的优化色标。
霍金斯希望更多的科学家将开始就使用哪种色标做出明智的决定，但他认为可能需要一些推动才能促成真正的改变。“在某种程度上，科学期刊可能需要介入并表示他们不会接受使用彩虹色标的论文。”
与此同时，随着气候变化和极端天气日益成为新闻，人们不太可能摆脱彩虹地图。