ggplot2中geom_hex()为何未使用完整颜色刻度？

环境 #

• R 版本：3.6.0
• {ggplot2} 版本：3.4.0

复现代码 #

library(ggplot2)
library(cowplot)
library(hexbin)

df <- data.frame(x = rnorm(1000), y = rnorm(1000))

plot_grid(
  ggplot(df) + geom_bin_2d(aes(x = x, y = y)),
  ggplot(df) + geom_hex(aes(x = x, y = y)),
  labels = c("bin", "hex"),
  label_size = 12
)

问题现象 #

两个图表的图例数值范围一致（0至约12.5），颜色映射为深蓝到浅蓝：

• geom_bin_2d() 图表中间为浅蓝、外围为深蓝，符合正态分布的预期；
• geom_hex() 图表几乎全为深蓝，无明显浅蓝区域，仅存在少量颜色变化。

手动用hexbin()验证计数范围正常：

> summary(hexbin(df$x, df$y))
'hexbin' object from call: hexbin(x = df$x, y = df$y) 
n = 1000  points in nc = 351  hexagon cells in grid dimensions  36 by 31 
      cell            count             xcm                ycm          
 Min.   :  18.0   Min.   : 1.000   Min.   :-3.54600   Min.   :-3.06479  
 1st Qu.: 389.5   1st Qu.: 1.000   1st Qu.:-0.91158   1st Qu.:-0.92188  
 Median : 565.0   Median : 2.000   Median : 0.02048   Median : 0.07285  
 Mean   : 559.9   Mean   : 2.849   Mean   : 0.04781   Mean   : 0.03474  
 3rd Qu.: 726.5   3rd Qu.: 4.000   3rd Qu.: 0.98753   3rd Qu.: 0.98776  
 Max.   :1098.0   Max.   :12.000   Max.   : 4.50242   Max.   : 3.02475 

请问为何geom_hex()没有正确将计数映射至fill美学？

问题根源 #

geom_bin_2d() 和 geom_hex() 在ggplot2 3.4.0中默认使用的颜色比例尺不一致：

• geom_bin_2d() 自动使用 viridis 连续色阶（scale_fill_viridis_c()），该色阶的高值（高计数）对应明亮的浅色调，视觉对比度高，高计数区域更显眼；
• geom_hex() 默认仍使用传统的连续渐变色阶（scale_fill_continuous()），颜色对比度较低，且由于六边形分箱的特性，高计数的六边形数量少、面积小，导致浅色调区域不明显，整体看起来偏深蓝。

同时两者分箱逻辑存在差异：geom_bin_2d() 默认30×30的矩形分箱，高计数单元更密集，视觉上浅蓝区域更大；而geom_hex() 的六边形分箱单元数量更少（示例中为351个），高计数单元更集中，视觉占比小。

修复方法 #

方法1：统一颜色比例尺

给geom_hex()添加和geom_bin_2d()一致的viridis色阶，提升高值区域辨识度：

plot_grid(
  ggplot(df) + geom_bin_2d(aes(x = x, y = y)),
  ggplot(df) + geom_hex(aes(x = x, y = y)) + scale_fill_viridis_c(),
  labels = c("bin", "hex"),
  label_size = 12
)

方法2：调整分箱数量

增加geom_hex()的bins参数，让分箱更细密，高计数区域更分散：

plot_grid(
  ggplot(df) + geom_bin_2d(aes(x = x, y = y)),
  ggplot(df) + geom_hex(aes(x = x, y = y), bins = 50) + scale_fill_viridis_c(),
  labels = c("bin", "hex"),
  label_size = 12
)

方法3：自定义颜色渐变

如果偏好传统配色，可手动调整颜色对比度：

plot_grid(
  ggplot(df) + geom_bin_2d(aes(x = x, y = y)),
  ggplot(df) + geom_hex(aes(x = x, y = y)) + 
    scale_fill_gradient(low = "#001f3f", high = "#7fdbff"),
  labels = c("bin", "hex"),
  label_size = 12
)

验证 #

修改后，geom_hex()的颜色映射会和geom_bin_2d()一致，中间高计数区域显示浅蓝，外围低计数区域显示深蓝，符合正态分布预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Michael Henry