数据可视化将抽象数据转化为直观的图形和交互界面，是数据分析、产品设计、科研展示的核心技能。覆盖可视化理论、Web 可视化、桌面端可视化、数据科学可视化、三维可视化等多个方向。

可视化理论基础

必修

可视化基本概念

必修

数据到图形的映射流程、可视化的目标（探索/分析/展示）、数据类型与图表选择

视觉感知与认知理论

必修

Gestalt 完形原则（接近/相似/闭合/连续）、前注意加工、视觉认知负荷、格式塔理论在图表设计中的应用

视觉编码与视觉通道

必修

位置/长度/角度/面积/颜色/形状等通道的排序与表达力、通道有效性（Mackinlay 准则）、定量 vs 定性的编码

图形语法（Grammar of Graphics）

必修

Wilkinson 图形语法理论、数据→几何→标度→坐标系→分面、ggplot2 / Vega-Lite 实现

交互与探索理论

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Shneiderman mantra（Overview first → Zoom → Filter → Details-on-demand）、Brushing & Linking、多视图联动

色彩理论与配色

选修

颜色空间（RGB / HSL / Lab / HCL）、色盲友好设计（ColorBrewer）、顺序/发散/定性配色方案

图形学数学基础

选修

向量与矩阵运算、齐次坐标、变换矩阵（平移/旋转/缩放/投影）、四元数与旋转插值、坐标系与空间变换

渲染管线原理

选修

固定管线 vs 可编程管线、顶点处理→光栅化→片元处理→输出合并、GPU 并行架构与 SIMT、渲染流水线优化

坐标系统与投影变换

选修

局部→世界→观察→裁剪→屏幕空间、正交投影 vs 透视投影、视口变换、深度缓冲原理

Web 可视化开发

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ECharts

必修

折线图 / 柱状图 / 散点图 / 饼图 / 雷达图、数据集声明、事件交互、响应式适配

AntV 系列

必修

G2 统计图表、G6 图可视化、F2 移动端、L7 地理可视化、LiteInsight 自动洞察

D3.js 数据驱动文档

必修

选择集、数据绑定（data/enter/exit/update）、比例尺（scale）、力导向图、过渡动画

Canvas / SVG 高级绘图

选修

Canvas 像素操作与硬件加速、SVG 动画与交互、Web Workers 后台渲染

Vega-Lite / Vega

选修

声明式可视化语法、Vega-Lite 高层规范、Vega 低层渲染、交互式多视图

桌面端可视化开发

选修

Qt Charts / QCustomPlot（C++）

选修

Qt Charts 折线/柱状/饼图/极坐标图、QCustomPlot 高性能实时曲线、OpenGL 加速、Qt Quick 3D 可视化

.NET WPF 可视化（C#）

选修

LiveCharts2 实时图表、ScottPlot 科学绘图、WPF 数据绑定与 MVVM、OxyPlot 线图与统计图、Visifire/AnyChart

Java 桌面可视化

选修

JFreeChart 图表库、JavaFX Charts 组件、FXGraphics2D + D3.js 集成、Orson Charts 3D

Python 桌面可视化

选修

PyQtGraph 高性能实时绘图、PyQtChart（Qt Charts Python 绑定）、Matplotlib 嵌入 PyQt/PySide、VisPy GPU 加速

VTK 可视化工具包

选修

VTK 管线架构（Source → Filter → Mapper → Actor → Renderer）、体渲染、等值面提取、交互式裁剪、VTK + Qt 集成

ParaView 与科学可视化平台

选修

ParaView 大规模并行可视化、Python 脚本（PVPython）、Cinema 数据库、In-Situ 可视化（Catalyst）

数据科学可视化

必修 / 选修

Matplotlib

必修

Figure/Axes 架构、折线图/散点图/柱状图/直方图、子图布局、样式定制、中文支持

Seaborn

必修

统计图表：箱线图、小提琴图、热力图、配对图、分类散点图、回归图

Plotly Python

必修

交互式图表、Dash 仪表盘框架、3D 可视化、金融图表、地理图表

Tableau / Power BI

选修

拖拽式仪表盘、数据连接、计算字段、LOD 表达式、故事叙事、参数控制

ggplot2 / R 可视化

选修

图形语法实现、分面（facet）、主题系统、统计变换、与 Python plotnine 对比

地理数据可视化

选修

GeoPandas 绘图、Choropleth 分级统计图、散点地图、连接地图、kepler.gl 地理分析

Bokeh / Altair

选修

声明式可视化、交互式控件、流式数据更新、服务端集成

OpenGL / WebGL 图形渲染

选修

OpenGL 基础（桌面端）

选修

现代 OpenGL（3.3+）核心模式、VAO/VBO/EBO 缓冲对象、着色器（Shader）与着色器程序、图元装配与光栅化

GLSL 着色器编程

选修

顶点着色器（Vertex Shader）、片元着色器（Fragment Shader）、uniform/attribute/varying 传递、GLSL 内置变量与函数

OpenGL 高级渲染

选修

光照模型（Phong/Blinn-Phong/PBR）、帧缓冲与离屏渲染、阴影贴图、HDR 与泛光、立方体贴图与环境映射

WebGL 与 OpenGL ES

选修

WebGL 基于 OpenGL ES 2.0/3.0、WebGL 上下文创建、JavaScript 与 GLSL 绑定、WebGL 2.0 新特性（实例化/VAO/UBO）

WebGL 高级技术

选修

帧缓冲对象（FBO）离屏渲染、实例化绘制（Instanced Drawing）、Uniform Buffer Object、Transform Feedback 粒子系统、GPU 拾取（Picking）

WebGPU 下一代 Web 渲染

选修

计算着色器（Compute Shader）、资源绑定模型（Bind Group）、WGSL 着色器语言、与 WebGL 架构对比

GPU 性能优化

选修

Draw Call 合并（Batching）、GPU 实例化、LOD 层级细节、遮挡剔除、纹理压缩与压缩格式（BC/ETC/ASTC）

三维可视化引擎

选修

Three.js 基础

选修

场景（Scene）、相机（Camera）、渲染器（Renderer）、几何体、材质与光照、加载器（GLTF/OBJ）

Three.js 进阶

选修

ShaderMaterial 自定义着色器、后期处理（EffectComposer）、粒子系统、Raycaster 交互、CSS2DRenderer

Babylon.js

选修

游戏级 3D 引擎、物理引擎、XR/AR 支持、场景编辑器、SPS 粒子系统、材质节点编辑器

Unity 可视化应用

选修

实时渲染管线（URP/HDRP）、Shader Graph、粒子系统 VFX Graph、可视化数据仪表盘开发

高级可视化与性能优化

选修

大规模数据可视化

选修

WebGL 实例化渲染、LOD 层级细节、虚拟滚动、数据聚合下采样、Canvas 2D 硬件加速、Deck.gl GPU 大数据渲染

体积渲染与科学可视化

选修

光线投射（Ray Casting）体积渲染、等值面（Marching Cubes）、流线/迹线可视化、医学影像 DICOM 可视化

图可视化与网络分析

选修

力导向布局、分层布局（Sugiyama）、矩阵视图、社区发现可视化、Gephi / Cytoscape

高维数据可视化

选修

降维可视化（PCA / t-SNE / UMAP）、平行坐标（Parallel Coordinates）、雷达图、散点图矩阵（SPLOM）

实时数据可视化

选修

WebSocket 推送、流式图表更新、时间序列可视化、实时仪表盘架构、增量渲染

可视化设计原则与叙事

选修

Tufte 原则（数据-墨水比）、图表垃圾清理、配色可访问性、Scrollytelling 叙事结构、数据新闻