Zusammenfassung Informationsvisualisierung im Internet, 2015.pdf PDF

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Warning: TT: undefined function: 22 Inhalt Grundlagen Kognitiver Informationsdialog.............................................................................................. Interaktiver Informationsdialog..............................................................................................

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Klausurvorbereitung zur LV 1870 „Informationsvisualisierung im Internet“ Inhalt 1.

Grundlagen ...................................................................................................................... 7 Kognitiver Informationsdialog .............................................................................................. 7 Interaktiver Informationsdialog ............................................................................................ 7 Historische Ursprünge der InfoVis ...................................................................................... 8 Referenzmodell der Informationsvisualisierung nach Card et. al. ..................................... 8 Datenstatusmodell in Anlehnung an Chi und Riedel .......................................................... 9 Daten- und Datentransformation (erster Schritt zur Visualisierung) .................................. 9 Visuelles Mapping (zweiter Schritt zur Visualisierung: strukturierte Daten  visuelle Strukturen)........................................................................................................................... 9 Erweitertes Referenzmodell der Visualisierung (Wissens- und Wahrnehmungskomponente)............................................................................................ 12 Visuelle Wahrnehmung und Kognition ............................................................................. 13 Modell für visuelle Informationsverarbeitung/ menschliche Wahrnehmung .................... 13 Elementare visuelle Wahrnehmung – Auswahl der visuellen Attribute zu den Datenattributen .................................................................................................................. 14 Wahrnehmung................................................................................................................... 15 Kognitionsunterstützung, kognitive Verstärkung .............................................................. 15 Wesen und Begriff der Informationsvisualisierung ........................................................... 16 Interaktion, Interaktionstechniken ..................................................................................... 16 Selbsttestaufgaben zu Teil 1 ............................................................................................. 20

2.

Visualisierungstechniken I............................................................................................. 21 Visuelle Strukturen ............................................................................................................ 21 Text in 1D .......................................................................................................................... 21 Smart System: automatische Analyse, Themengenerierung, Zusammenfassung maschinenlesbarer Texte .............................................................................................. 21 Texte in 2D ........................................................................................................................ 23 Text in 3D .......................................................................................................................... 24 Text in 3D + Zeitdimension ............................................................................................... 26 Graphische Konstruktionen in 2D ..................................................................................... 27 Animationen von Informationen in 3D............................................................................... 30 InfoVis bei mehr als drei Dimensionen ............................................................................. 31 Visualisierung von Baumstrukturen .................................................................................. 34 Selbsttestaufgaben zu Teil 2 ............................................................................................. 38

3.

Visualisierungstechniken II............................................................................................ 42 Zoom-Techniken zur Unterstützung von Fokus und Kontext ........................................... 42 Visuelle Transformationsfunktionen .................................................................................. 45 Klassifizierung von Präsentationstechniken ................................................................. 45 Begriff: Visuelle Transferfunktion .................................................................................. 46

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Stand: 21.08.2015

Klausurvorbereitung zur LV 1870 „Informationsvisualisierung im Internet“ Fokus und Kontext ............................................................................................................ 46 Transformations- und Skalierungsfunktion ................................................................... 46 Einteilung aufgrund der Skalierungsfunktion ................................................................ 47 Tabellenlinse.................................................................................................................. 48 DOI-Funktion (Degree of Interest) ................................................................................ 48 Bifokales Display ........................................................................................................... 49 Polyfokales Display ....................................................................................................... 51 Fish-Eye-View ............................................................................................................... 52 Perspektivische Wand (Mackinlay) ............................................................................... 53 Erweiterung der Verzerrungstechnik: Von 2D zu 3D .................................................... 55 Darstellungstechniken für dreidimensionale Daten ...................................................... 55 Visual Access Distortion (VAD) ..................................................................................... 56 Nicht-euklidische Geometrie; hyperbolischer Browser (Lamping, Rao, 1996) ............ 57 Dreidimensionaler hyperbolischer Browser nach Munzner et al. ................................. 58 Performance-Aspekte der Visualisierungstechniken ........................................................ 59 Implementierungsaspekte der Visualisierungstechniken ................................................. 59 Anwendungsgebiete der vorgestellten Visualisierungstechniken .................................... 59 Grundlagen und Techniken zur Informationsvisualisierung in Netzwerken ..................... 60 Methoden der Knotenpositionierung in Netzwerkvisualisierungen ............................... 61 Interaktion mit Netzwerkvisualisierungen ..................................................................... 62 Anwendungsbeispiele zu Netzwerkvisualisierungen .................................................... 62 SemNet ...................................................................................................................... 62 HierNet ....................................................................................................................... 62 SeeNet ....................................................................................................................... 63 Grundlagen der Informationsvisualisierung mittels dynamischer Anfragen ..................... 63 Grundkonzept ................................................................................................................ 63 Interaktion bei Dynamic Queries ................................................................................... 65 DQ-Anwendungen / -elemente ...................................................................................... 66 Ausblick zu DQ .............................................................................................................. 67 Interaktive Analyse mit enger Kopplung von Überblick und Detail ............................... 67 Information Workspaces ................................................................................................... 70 Beispiel: Information Visualizer (1992, Xerox PARC, Robertson / Card / Mackinlay) . 71 Selbsttestaufgaben zu Teil 3 ............................................................................................. 72 4.

Evaluation von InfoVis-Techniken................................................................................. 75 Klassifizierung von Evaluationsmethoden ........................................................................ 75 Überblick über Evaluationsmethoden ............................................................................... 75 Gruppeninterviews, Fokusgruppenmethode, Inspektion .............................................. 75 Cognitive Walkthrough .................................................................................................. 75

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Klausurvorbereitung zur LV 1870 „Informationsvisualisierung im Internet“ Thinking-Aloud-Methode ............................................................................................... 76 Experten-Review ........................................................................................................... 76 Heuristische Verfahren .................................................................................................. 76 Kontrollierte Experimente in Laboren ............................................................................ 76 Fall- und Feldstudien ..................................................................................................... 77 Longitudinale Studien .................................................................................................... 77 Evaluationsmodelle ........................................................................................................... 78 Strukturierte Bewertungskriterien für Evaluationen (Freitas et. al.).............................. 78 Grundlagenevaluation nach Isenberg ........................................................................... 79 Vorgehensmodell für heuristische Inspektionsmethoden (Tori und Möller) ................. 80 Aufgabenbasierte Evaluationen .................................................................................... 80 Kombinierte Evaluationsmethoden ............................................................................... 82 Evaluation mit deskriptiven Metriken ............................................................................ 82 Benchmarkdaten und –aufgaben .................................................................................. 82 Erkenntnisbasierende Evaluationen ............................................................................. 83 Zwischenergebnisse im Überblick .................................................................................... 83 Kennzahlen ....................................................................................................................... 84 Messung von Benutzeraktivitäten und –einschätzungen ............................................. 84 Leistungskennzahlen (Effektivität und Effzienz) ....................................................... 84 Problembasierte Kennzahlen .................................................................................... 85 Benutzerberichtete Kennzahlen (Zufriedenheit) ....................................................... 85 Erkenntnisbasierte Kennzahlen (North) .................................................................... 85 Beschreibungen von Daten und Visualisierungen ........................................................ 86 Klassifizierung von Kennzahlen ................................................................................ 86 Grundlegende Metriken von Tufte ............................................................................. 86 Attribut-basierende Metriken ..................................................................................... 86 Inhaltsbasierende Metriken ....................................................................................... 88 Spezifische visuelle Effizienzmetriken ...................................................................... 88 Zusammenfassung ........................................................................................................ 88 Rahmenwerk zur Strukturierung von Evaluationsobjekten .............................................. 89 Problembeschreibung und Analyse bestehender Ansätze........................................... 89 Definition eines Rahmenwerks...................................................................................... 90 Ein formatives Evaluationsmodell ..................................................................................... 91 Problembeschreibung und Analyse bestehender Ansätze........................................... 91 Definition eines Vorgehensmodells ............................................................................... 92 Zusammenfassung ........................................................................................................ 94 Evaluation ausgewählter InfoVis-Techniken ..................................................................... 94 TreeMaps....................................................................................................................... 94 Seite 3 von 132

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Klausurvorbereitung zur LV 1870 „Informationsvisualisierung im Internet“ TableLens ...................................................................................................................... 95 Visuelle Information-Retrieval-Systeme........................................................................ 95 Zusammenfassung ........................................................................................................ 96 5.

Basistechnologie VRML ................................................................................................ 98 Grundlagen von Rendering-Systemen ............................................................................. 98 Grundkomponenten und Kategorien von Renderingsystemen .................................... 98 Interaktion zwischen Szeneelementen beim Rendering .............................................. 99 Rendering-Algorithmen ................................................................................................. 99 Unschärfe (Blurring) .................................................................................................... 101 Beleuchtung................................................................................................................. 102 Pixars Photorealistic RenderMan ................................................................................... 103 OpenGL ........................................................................................................................... 103 OpenInventor................................................................................................................... 103 Der Szenegraph .......................................................................................................... 103 Knotentypen................................................................................................................. 104 Engines ........................................................................................................................ 105 Globale Felder ............................................................................................................. 105 VR ML: Virtual Reality Modelling Language .................................................................... 105 VR ML 1.0 ..................................................................................................................... 105 VR ML 2.0 ..................................................................................................................... 106 Ausblick zur Standardisierung ..................................................................................... 107 Zusammenfassung: Grundkonzepte und Eigenschaften von VRML ......................... 107 VR ML-Szenegraph ...................................................................................................... 107 Ereignismodell in VRML .............................................................................................. 108 Verarbeitung von VRML durch Browser und in Laufzeitumgebung ........................... 108 Aufbau einer VRML-Datei ........................................................................................... 109 Datentypen in VRML ................................................................................................... 109 Aufbau einer Knotenbeschreibung in VRML ............................................................... 109 Knotentypen in VRML ................................................................................................. 110 Graphische Blattknoten ........................................................................................... 110 Nicht-graphische Blattknoten .................................................................................. 110 Gruppenknoten ........................................................................................................ 111 Unabhängige Knoten ............................................................................................... 111 Referenzierung in VR ML: DEF und USE .................................................................... 111 Definition eigener Knotentypen mittels PROTO / EXTERNPROTO .......................... 112 Voraussetzungen von VRML für die Informationsvisualisierung im Internet ............. 112 Animation und Interaktivität in VRML .......................................................................... 112 Aktuelle Probleme und laufende Entwicklungen beim Einsatz von VRML ................ 113

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Stand: 21.08.2015

Klausurvorbereitung zur LV 1870 „Informationsvisualisierung im Internet“ Selbsttestaufgaben zu Teil 5 ........................................................................................... 114 6.

Architekturen und Architekturtechnologien ................................................................. 116 Ausgangspunkt, Motivation, Problembeschreibung ....................................................... 116 Basistechnologien (für integriertes, konzeptuelles Systemmodell) ................................ 116 SW-Komponenten ....................................................................................................... 116 Basistechnologien COM und ActiveX ......................................................................... 116 Basistechnologie Java................................................................................................. 118 Basistechnologie VRML .............................................................................................. 118 VR ML Server Side Includes ........................................................................................ 119 VR ML Runtime Node .................................................................................................. 120 VR ML Trigger Server .................................................................................................. 120 VR MLets und VRML Multi User Server ...................................................................... 121 X3D: Nachfolgestandard für VRML ............................................................................. 121 Zusammenfassung: VRML – Identifikation von Verbesserungspotential ...................... 122 Abgeleitete Anforderungen an integrierte InfoVis-Architekturen .................................... 122 Entwurf und Modellierung einer Integrationsarchitektur ................................................. 123 InfoVis-Prozess ........................................................................................................... 123 Das konzeptuelle Systemmodell der InfoVis .............................................................. 124 Umsetzung der Anforderungen im InfoVis-Mod...