如何解决ggplot分面geom重复绘制导致的透明度异常

问题描述 #

• 绘制多面板分面图时，x轴对应温度（摄氏度）维度，计划添加两个geom_rect()图层，分别标记温度低于冰点、高于冰点的区间。
• 实际渲染出现异常：分组"A"中geom_rect仅绘制1次，分组"B"中geom_rect绘制2次，分组"C"中geom_rect绘制3次。
• 异常带来的表现差异：由于不同分面中geom_rect的重复绘制次数不一致，各分面的alpha透明度表现不统一，可观察到从上到下透明度逐渐加深的问题。

问题复现代码 #

library(tidyverse)

set.seed(1)
df <- tibble(
  facet_var = c("A", "B", "B", "C", "C", "C"),
  celcius = rnorm(n = 6),
  y = as.factor(c(1, 1, 2, 1, 2, 3)))


df %>% 
  ggplot(aes(x = celcius, y = y))+
  geom_point()+
  geom_rect(xmin = -2.5, xmax=0.0, 
            ymax=3.5 , ymin=0, 
            fill = "blue",  alpha =0.2)+
  geom_rect(xmin = 0, xmax=2,
            ymax=3.5, ymin=0, 
            fill = "red",  alpha =0.2)+
  facet_grid(rows = vars(facet_var), scales = "free_y", space = "free_y")

示例由reprex包（v2.0.1）于2022-06-30创建生成

问题原因 #

ggplot默认会继承全局数据集的映射规则，全局添加的geom_rect会按照主数据集的每一行对应绘制一次：A组对应1行数据就绘制1次矩形，B组对应2行数据就绘制2次矩形，C组对应3行数据就绘制3次矩形。多次绘制的半透明矩形叠加后，就会出现分面间透明度不一致的问题。

解决方案 #

方法1：给注释类图层传入独立数据集 #

给geom_rect单独传入仅包含分面变量唯一值的独立数据集，同时设置inherit.aes = FALSE关闭全局映射继承，即可保证每个分面仅绘制1次矩形，透明度完全统一。

# 构造矩形图层专用数据集，每个分面对应1行记录
rect_data <- tibble(facet_var = c("A", "B", "C"))

df %>% 
  ggplot(aes(x = celcius, y = y))+
  geom_point()+
  geom_rect(data = rect_data,
            xmin = -2.5, xmax=0.0, 
            ymax=3.5 , ymin=0, 
            fill = "blue",  alpha =0.2,
            inherit.aes = FALSE)+
  geom_rect(data = rect_data,
            xmin = 0, xmax=2,
            ymax=3.5, ymin=0, 
            fill = "red",  alpha =0.2,
            inherit.aes = FALSE)+
  facet_grid(rows = vars(facet_var), scales = "free_y", space = "free_y")

该方法适配分面坐标轴自由缩放的场景，矩形范围会跟随各分面的坐标轴范围自动适配。

方法2：使用annotate()函数添加注释 #

如果不需要注释图层跟随分面坐标轴调整范围，可以直接用annotate()函数添加矩形，该函数生成的图层默认仅全局绘制1次，不会按数据行重复生成，写法更简洁：

df %>% 
  ggplot(aes(x = celcius, y = y))+
  geom_point()+
  annotate(geom = "rect", 
           xmin = -2.5, xmax=0.0, 
           ymax=3.5 , ymin=0, 
           fill = "blue",  alpha =0.2)+
  annotate(geom = "rect", 
           xmin = 0, xmax=2,
           ymax=3.5, ymin=0, 
           fill = "red",  alpha =0.2)+
  facet_grid(rows = vars(facet_var), scales = "free_y", space = "free_y")

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Steen Harsted