Informationsvisualisierung

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Thema:
Dozent:
Sprechstunde:
Umfang:
Prüfungsfach:
2. Wahrnehmung
Dr. Dirk Zeckzer
[email protected]
nach Vereinbarung
2
Modul Fortgeschrittene Computergrafik
Medizininformatik, Angewandte Informatik
Übersicht
2. Wahrnehmung
2.1 Semiotik
2.2 Optische Wahrnehmung
2.3 Farbe
2.4 Visuelle Aufmerksamkeit
2.5 Muster und Bewegung
2-2
2.1 Semiotik
Ziel von Informationsvisualiserung:
Kommunikation von Inhalten

Mediale Kommunikation findet über
komplexe Zeichensysteme statt

Visualisierungen müssen den Voraussetzungen
unseres mentalen Modells entsprechen
[Ware, 2004]
[Bürgel, 2001]
2-3
2.1 Semiotik
Semiotik befasst sich mit der Untersuchung von Zeichen und
wie diese Informationen vermitteln
Klassisches Buch

J. Bertin, 1983, The Semiology of Graphics
2-4
2.1 Semiotik
Gibsons Affordance Theorie
[ J. J. Gibson, The Ecological Approach to Visual Perception, 1979]





Möglichkeiten für Handlungen sind Motivation der Wahrnehmung
(Affordances)
Hauptziel einer Visualisierung ist die resultierende Entscheidungsfindung
Handlungsmöglichkeiten werden direkt wahrgenommen
Frage: Welche Möglichkeiten werden wahrgenommen, um ein Handeln
auszuführen?
Herausforderung: gute Visualisierung bedarf adäquater Affordance trotz
indirekter Kommunikation über Computerdisplays
2-5
2.1 Semiotik
Gibsons Affordance Theorie
[Ware, 2004]
2-6
2.1 Semiotik
Visualisierung als Sprache
Kommunikation von Inhalten über komplexe Zeichensysteme
Zwei Arten graphischer Symbole, die unterschiedlich zu
betrachten sind
Sensorische Symbole
Abstrakte Symbole
2-7
2.1 Semiotik
Sensorische Symbole
 basieren auf biologisch vorgegebenen
Wahrnehmungsprozessen
 sind ohne Übung zu verstehen; leisten selbst dem eigenen
Verstand Widerstand
 sind unmittelbar erkennbar
 haben in allen Kulturen Gültigkeit
2-8
2.1 Semiotik
2-9
2.1 Semiotik
Abstrakte Symbole
 sind schwer zu erlernen
 einfach zu vergessen (Sofern sie nicht
hinreichend tief gelernt sind, wie etwa
Zahlen)
 kulturabhängig (Weiß steht in Asien und
Afrika für Tod. Bei abstrakten Symbolen
sind Standards sehr wichtig.)
 mächtige, flexible Werkzeuge ( z. B.
Mathematik)
 schnell entwickelbar (Neue Symbole
können sich in wenigen Jahrzehnten
weltweit durchsetzen)
2-10
2.1 Semiotik
Zentrale Frage: Verwendet Visualisierung beliebige abstrakte
Symbole?
 Wenn ja, dann sind letztlich alle Visualisierungen
gleichwertig, sofern die benutzten Bilder/Symbole
hinreichend gut gelernt sind
 Wenn nein, so bleibt Frage nach einem Maß für die
Ähnlichkeit von Symbol und Objekt
2-11
2.1 Semiotik
Annahme in der Visualisierung (implizit oder explizit):
Wahl der Symbole nicht beliebig
Vermutete Gründe
 Gesellschaftliche Konventionen
 Biologisch vorgegebene Wahrnehmungsstrukturen im Gehirn
Beispiel:
 Vermutung: Bei Kantenextraktion bei einem Bild und bei einem Objekt in
der realen Umgebung werden gleiche Mechanismen im Gehirn aktiviert.
 Aber: Bei abstrakten Bildern und Diagrammen große Unterschiede
zwischen Bild und Objekt (gerade in Visualisierung wichtig)
Bemerkung: Häufig werden abstrakte und sensorische Symbole
gleichzeitig verwendet.
2-12
2.1 Semiotik
Verwandte Disziplinen insbesondere zur Untersuchung
sensorischer Symbole
Psychophysik: Übertragung physikalischer Messprinzipien auf
menschliche Wahrnehmung, z.B. zum Festlegen kleinster
wahrnehmbarer Helligkeitsunterschiede
Kognitive Psychologie: Betrachtung des Gehirns als Verband von
Zentren mit festen Aufgaben; Häufig wird mit Messungen auf Basis der
Magnetresonanztomographie (MRT) gearbeitet
Strukturelle Analyse: Einfache Handlung von Versuchspersonen
zusammen mit Interviews zu Wahrnehmung und Verständnis sollen
schnell Hypothesen zu Vorgängen im Gehirn liefern. Leider ergeben sich
mehr Beschreibungen als Erklärungen.
2-13
2.1 Semiotik
Verwandte Disziplinen insbesondere zur Untersuchung
sensorischer Symbole
Interkulturelle Studien: Ein offensichtlicher Ansatz, den die modernen, globalen
Medien zunehmend unmöglich machen.
Studien an Kleinkindern
Methoden der Anthropologie
2-14
Unser Ziel: Wahrnehmung und visuelle Informationsverarbeitung
besser zu verstehen
Mehrere Theorien und Modelle existieren und umfassen
 Physiologie
 Kognitive Psychologie
2-15
Ein (einfaches) Modell für Wahrnehmungsprozesse
Zweistufiger Wahrnehmungsprozess [Ware, 2004]
 Paralleler Prozess, der uns erlaubt, elementare Eigenschaften der Szene zu
extrahieren (z. B. Farbe, Form, Texture, räumliche Attribute)
 Sequentiell zielgerichtete Objektidentifikation, welche visuelle
Aufmerksamkeit und eine aktive Rolle erfordert
[Ware, 2004]
2-16
Stufe 1 - Low Level:
 Schnelle parallele, fokusunabhängige Suche nach elementaren Merkmalen
(Kanten, Orientierungen, einheitliche Farbe, Textur, Bewegungsmuster)
 Felder von Neuronen arbeiten parallel
 Schnell ablaufender, unbewusster Vorgang
 Informationen werden transistorisch, vorübergehend im “ikonischen Speicher”
gehalten
 Bottom-up Ansatz, daten-gesteuertes Modell der Verarbeitung
 Oft “pre-attentive” Verarbeitung genannt
2-17
Präattentive Wahrnehmung
Einige präattentive Reize sind
 Form: Orientierung, Länge und
Breite von Linien, Größe,
Krümmung
 Farbe: Farbton, Intensität
 Bewegung: Flackern,
Bewegungsrichtung
 Räumliche Position
2-18
Beispiele prä-attentiver Verarbeitung
Wieviele 3er Ziffern sind vorhanden?
1281768756138976546984506985604982826762
9809858458224509856458945098450980943585
9091030209905959595772564675050678904567
8845789809821677654876364908560912949686
2-19
Wieviele 3er Ziffern sind vorhanden?
1281768756138976546984506985604982826762
9809858458224509856458945098450980943585
9091030209905959595772564675050678904567
8845789809821677654876364908560912949686
2-20
Farbe
Ist ein roter Kreis im Bild vorhanden?
2-21
Form
Ist ein roter Kreis im Bild vorhanden?
2-22
Segmentierung
2-23
Diese und weitere Beispiele sowie Selbsttest unter:
http://www.csc.ncsu.edu/faculty/healey/PP/index.html
2-24
Stufe 2 - High Level:
 Teilung in Objekterkennung (Kooperation mit Sprachzentrum) und
handlungsorientierte Wahrnehmung (Verbindung zum motorischen Zentrum)
 Langsame, serielle Bearbeitung
 Nutzung von Kurzzeit- und Langzeitgedächnis
 Stärkere Betonung abstrakter Symbole
 Top-Down Ansatz
2-25
Auge
[Ware, 2004]
2-26
Licht und das sichtbare Spektrum
 Das sichtbare Lichtspektrum (400 – 700 nm) ist ein kleiner Teil des
elektromagnetischen Spektrums.
 Manche Tiere können zusätzlich noch im Infrarotbreich sehen (Schlangen)
oder ultraviolettes Licht wahrnehmen (Insekten).
2-27
Elektomagnetische Wellen auf der Erde
[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric_electromagnetic_transmittance_or_opacity.jpg]
2-28
Sichtwinkel
Winkel, den ein Objekt im Auge des Betrachters einnimmt
Wichtig bei Beurteilung der Grenzen der Leistungen des Auges.
Es gilt Θ = 2 arctan
ℎ
2𝑑
[Ware, 2004]
2-29
Linse
Für die Linse gilt
1
𝑓
=
1
𝑑
+
1
𝑟
 f: Brennweite
 d: Abstand zum Objekt
 R: Abstand zum Bild
1
𝑓
 Die Stärke einer Linse wird in Dioptrie angegeben
2-30
Komposition von Linsen
1
1 1
=
+
𝑓3
𝑓1 𝑓2
Das menschliche Auge hat eine Brennweite von 17 mm
1
𝑓3
 Entspricht 59 Dioptrie ( =
 ~ 40 Dioptrie
 ~ 19 Dioptrie
1
𝑓1
1
𝑓2
1
)
0,017
werden durch die Hornhaut erzeugt werden
durch variable Fokuslinse
2-31
Schärfentiefebereich
Wesentlicher fokussierter Bereich
 Bei einer 3 mm Pupille:
1
𝑓3
3𝑑 3𝑑
,
]
𝑑+3 𝑑−3
 Für Fokus bei d ist dann der Bereich [
fokussiert.
Fokus (d)
Nah
Fern
50 cm
43 cm
60 cm
1m
75 cm
1.5 m
2m
1.2 m
6.0 m
3m
1.5 m
Infinity
2-32
Schärfentiefebereich
VR-Systeme
 Können fokussierte Objekte scharf und andere unscharf darstellen
 Erhöht Konzentration auf bestimmte Objekte, stellt Tiefe realistischer dar
 Erfordert Messung des Fokuspunktes der Augen! (eye tracking)
2-33
Text Text Text Text Text Text Text Text Text
2-34
Farbabweichung (Aberration/Dispersion)



Farben werden im Auge unterschiedlich gebrochen.
Um Rot (~480 nm) und Blau (~640 nm) gleich zu brechen, wird eine
Korrektur von 1,5 Dioptrien benötigt.
Daher erscheint blauer Text auf schwarzem Grund neben weißem oder rotem
Text unscharf.



60% der Menschen erscheint rot näher
30% der Menschen erscheint blau näher
10% der Menschen sieht keinen Unterschied

Tipp: Blauer Hintergrund lässt rote und weiße Schrift in den Vordergrund
rücken!
2-35
Farbabweichung (Aberration/Dispersion)
Verwende nie rote Schrift auf blauem Hintergrund
Verwende nie blaue Schrift auf rotem Hintergrund
2-36
Rezeptoren
 100 Millionen Stäbchen und 6 Millionen Zapfen
 Zapfen tragen primär am Tag zur Wahrnehmung bei Fovea:
 100 000 Zapfen konzentrieren sich nahe dem Zentrum der Retina
 2 Grad Feld mit etwa 20 Bogensekunden Abstand
2-37
Sehschärfe
 Genauigkeit des menschlichen Sehens in zahlreichen
psychophysikalischen Tests untersucht.
 Wichtige Grenzen sind:
 Punktschärfe: Zwei benachbarte Punkte werden separat
wahrgenommen (1 Bogenminute = 1/60°).
 Gitterschärfe: Ein Balkenmuster wird als solches
wahrgenommen und nicht als graue Fläche (1-2
Bogenminuten).
 Buchstabenschärfe: Ein Buchstabe ist erkennbar (5
Bogenminuten).
 Stereoschärfe: Wahrnehmung von Objekten in räumlicher
Tiefe (10 Bogensekunden).
 Vernierschärfe: Fähigkeit zu Bestimmen, ob zwei
Liniensegmente kollidieren (10 Bogensekunden entspr.
1/10 Pixel).
[Ware, 2004]
2-38
Sehschärfe ist aufgrund der Verteilung der Zapfen sehr
unregelmäßig
Blickfeld der beiden Augen
[Ware, 2004]
Sehschärfe
2-39
Räumlicher Kontrast
Kontrastwahrnehmung wird mit Hilfe eines Sinusmusters untersucht.
𝛼
2
Es wird mittels L = 0,5 ∗ sin





2𝜋𝑥
𝜔
+
𝜑
𝜔
bestimmt, wobei
L die Helligkeit
𝛼 die Amplitude,
𝜑 die Phasenverschiebung,
𝜔 die Wellenlänge,
𝑥 die Position bezeichnen.
Als Kenngröße benötigt man den Kontrast 𝐶 ≔
𝐿𝑚𝑎𝑥 −𝐿𝑚𝑖𝑛
𝐿𝑚𝑎𝑥 +𝐿𝑚𝑖𝑛
[Ware, 2004]
2-40
Kontrast/Amplitude
Frequenz
[Ware, 2004]
2-41
Optimales Display
Aktuelle Monitore (~1000 X 1000) haben etwa 35 Pixel/cm.
 also max. 40 Zyklen/Grad in üblicher Entfernung vom Monitor.
In der Fovea besitzt der Mensch etwa 180 Rezeptoren/Grad
 (Durch Kombination der Information mehrere Sinneszellen können Menschen
teilweise sogar noch feinere Details wahrnehmen)
 Optimal sollten ca. 4000 X 4000 Pixel (= 16 Mio Pixel) sein.
Antialiasing kann helfen Probleme einer (zu) niedrigen Auflösung zu überwinden.
Drucker nutzen zwar 1200 dpi (460 Punkte/cm), dies dient jedoch vor allem der
Vermeidung von Aliasing-Effekten und der korrekten Darstellung von Graustufen
(Reduktion der Auflösung um mindestens Faktor 10).
2-42
Antialiasing
2-43
Visueller Stress

Kann durch verschiedene visuelle Stimuli
ausgelöst werden, die in Raum oder Zeit
Muster bilden
Beispiele



Streifenmuster
Schnelles wiederholtes Aufleuchten von
grellen Lichtern
Gleichmäßig bewegte Muster
Symptome



Übelkeit
Probleme beim Lesen von Text (ähnliches
Muster)
Epileptische Anfälle
[Ware, 2004]
2-44
Wahrnehmung von Helligkeit
Die Retina besteht aus Photorezeptoren und mehreren Neuronenschichten.
Jedes Neuron ist mit mehreren Komponenten der darunterliegenden Schicht
verbunden, so dass jede Ganglionzelle permanent die gebündelte Information
aus vielen Photorezeptoren in Form von Impulsen an das Gehirn weiterleitet
(126 Mio. Rezeptoren, 1 Mio. Ganglienzellen)
Das reziptive Feld einer Zelle ist der Bereich der Photorezeptoren, die
Informationen an diese Zelle sendet. Bei Ganglionzellen ist das rezeptive Feld
rund.
[wikipedia]
2-45
Das reziptive Feld wird in ein Zentrum und ein Umfeld unterteilt und man
unterscheidet On-Zentrum-Neurone und Off-Zentrum-Neurone.
On-Zentrum-Neurone haben ein erregendes Zentrum und ein hemmendes
Umfeld, bei Off-Zentrum Neuronen verhält es sich umgekehrt. Durch Erregung
und Hemmung wird die Feuerrate des Neurons manipuliert.
Beleuchtung (weiß) und Feuerrate eines On-Zentrum-Neurons
Feuerrate beim Betrachten einer Kante
2-46
Als Modell für das konzentrische reziptive Feld
dient in der Signalverarbeitung eine Differenz
von Gaußverteilungen (DOG)
𝑓 𝑥 =





𝑥
−
∝1 𝑒 𝑤1
2
−∝2 𝑒
−
𝑥 2
𝑤2
∝1 : Verstärkung
∝2 : Abschwächung
𝑤1 : Breite des Zentrums
𝑤2 : Breite der Umgebung
𝑥 : radialer Abstand zum Mittelpunkt
Die Rezeptoren im Auge reagieren also auf
Differenzen und messen nicht exakte
numerische Helligkeitswerte.
2-47
Vorteile:

Reflexionen auf Oberflächen können gut erkannt werden

Oberflächen werden als gleich empfunden, auch wenn Leuchtkraft
sich ändert.
Nachteile:

Keine exakte Messung der absoluten Intensität des Lichtes

Modellierung schwierig

Visualisierung kann sehr gut Muster als Differenzen zwischen
Pixeln und Veränderungen über die Zeit darstellen.
Absolute numerische Werte können nur schlecht transportiert
werden.

2-48
2-49
2-50
Mit diesem Modell lassen sich einige optische Täuschungen und
Effekte erklären
Hermann Gitter (links)

Schwarze Punkte erscheinen an den Schnitten weißer Geraden.
Kontrast Illusion (rechts)

Abhängig von der Hintergrundfarbe wird ein und derselbe Grauton
unterschiedlich wahrgenommen.
2-51
Optische Täuschung
2-52
Optische Täuschung
2-53
Optische Täuschung
2-54
Weitere Effekte
2-55
Weitere Effekte
2-56
Weitere Effekte
2-57
Weitere Effekte
Machsche Streifen (links)

Werden Flächen unterschiedlicher Graufärbung (ohne Gradient)
nebeneinander abgebildet, sieht man an den Übergängen Machsche
Streifen, d.h., der Kontrast an den Grenzen wird verstärkt.
Cornsweet Illusion (rechts)

Auf einer einfarbigen Fläche wird eine Kante eingezeichnet die auf der einen
Seite dunkel und auf der anderen hell ausläuft. Dadurch erscheinen die
beiden Flächenstücke in unterschiedlichen Grautönen.
2-58
 Diese optischen Täuschungen und Effekte können starken
Einfluß auf die Güte von Visualisierungen haben, z.B.
wenn Werte in einer Karte in Grautönen kodiert sind.
 Hier treten Ablesefehler von bis zu 20% auf
2-59
 Artefakte treten auch bei der
Betrachtung von 3D Objekten
auf, wenn vereinfachte
Schattierungstechniken
(Flächenbasierte
Schattierung, GouraudSchattierung) verwendet
werden.
2-60
Subjektive Wahrnehmung der Leuchtintensität
100.000 lx Heller Sonnentag
0,001 lx Sternklarer Nachthimmel (Neumond)
2-61
Die Wahrnehmung von Licht in Form von Differenzen ist
wichtig für die Anpassung an unterschiedlichste
Beleuchtungssituationen.
Die physikalische Intensität des Lichtes in unserer Umgebung
ist sehr variabel (helles Sonnenlicht bis schwaches
Sternenlicht).
Die Wahrgenommene Intensität hat wenig mit der
physikalischen Intensität zu tun.
2-62
 Den Zusammenhang zwischen physikalischer Intensität I und
wahrgenommener Intensität S kann man für Licht in abgedunkelten
Räumen gut durch Stevensche Gesetz beschreiben 𝑆 = 𝑎 ∙ 𝐼 𝑛
 Der Wert 𝑛 hängt von der Größe des betrachten Lichtfeldes ab. Bei
runden Flächen der Größe 5° des Sichtfeldes ist 𝑛 = 0,333, bei
Lichtpunkten 𝑛 = 0,5. Die Normierungskonstante 𝑎 wird auf 1 gesetzt.
2-63
 Wahrgenommene Intensität bei steigender physikalischer Intensität für
flächige Lichtquellen (𝑛 = 0,333, blau) und Punktlichter (𝑛 = 0,5, rot).
2-64
Anpassung an verschiedene Lichtverhältnisse



Eine weitere Anpassung an die alltäglichen Lichtverhältnisse auf der Erde ist
die unterschiedliche Sensitivität für verschiedene Wellenlängen/Farben.
Die Wahrnehmung von Helligkeit durch das menschliche Auge hängt stark
von der Wellenlänge des Lichts ab.
Die spektrale Sensitivität V(λ) für unterschiedliche Wellenlängen λ ist in
einem Standard der Commission Internationale de l'Eclairage (CIE)
festgehalten.
2-65
Anpassung an verschiedene Lichtverhältnisse



Weitere Anpassung an die korrekte Wahrnehmung von beleuchteten
Oberflächen sind nötig, damit diese richtig interpretiert werden können
Bei der Einschätzung der Beleuchtungssituation wird die Position der
Lichtquelle(n) und die Orientierung der Objekte berücksichtigt
Das Verhältnis zwischen spiegelndem und nichtspiegelndem Licht dient der
Bestimmung von Grauwerten (schwarze Szene → große Differenz, weiße
Szene → kleine Differenz)
2-66
Unterscheidung von Grautönen

Ein weiterer wichtiger Aspekt der visuellen Wahrnehmung ist die
wahrgenommene Distanz zwischen in der Szene enthaltenen Grautönen und
ihre Unterscheidbarkeit
 Bei der subjektiven Wahrnehmung von Grautönen gilt für die kleinste
wahrnehmbare Intensitätsdifferenz nach dem Weberschen Gesetz
∆𝐼
= 0,005
𝐼
d.h., eine Veränderung von 0,5% kann wahrgenommen werden
 Für größere Differenzen gilt nach CIE
𝐿′ = 116 ∙
𝐼
𝐼𝑛
1
3
∆𝐼
𝐼𝑛
− 16,
≥ 0,01
wobei 𝐼𝑛 die physikalische Intensität des Objekts ist, das das meiste Licht
zum Auge sendet, 𝐼 die Lichtstärke eines beliebigen wahrgenommenen
Objekts und 𝐿′ die wahrgenommene Intensität dieses Objekts ist.
2-67
2.3 Farbe
Farbe
2-68
2.3 Farbe
Farbe
2-69
2.3 Farbe
Farbe
 Farbwahrnehmung ist im täglichen Leben nur eingeschränkt
relevant
 Farbenblinde bemerken das Defizit oft jahrelang selbst nicht
 Charakteristika von Objekten wie die Form, die Lage im Raum oder
dessen Bewegungsrichtung sind wesentlich wichtiger und können ohne
Farbe wahrgenommen werden
 Farbsicht erleichtert einige Aufgaben jedoch immens
 Sie hilft Tarnungen zu durchschauen
 Sie hilft Objekte in einer charakteristischen Farbe schnell zu identifizieren
(Klassifizierung)
 Sie hilft Objekteigenschaften zu bestimmen, wie zum Beispiel ob ein
Apfel reif oder Fleisch frisch ist.
 Daher sollte Farbe eher als Attribut eines Objekts betrachtet werden,
anstatt als seine charakteristische Eigenschaft
2-70
2.3 Farbe
Dreifarbenlehre
Der Mensch besitzt drei Typen von Zapfen, wobei jeder seine
maximale Sensitivität bei einer anderen Wellenlänge hat.
Bemerkung: Hühner haben 12 Typen.
Die Sensitivität der Zapfen ist sehr unterschiedlich.


Da es nur drei verschiedene Zapfen gibt, die durch unterschiedlich starke
Stimulation alle Farben wahrnehmen können, reicht ein Farbsystem
bestehend aus drei Grundtönen um alle vom Menschen wahrnehmbaren
Farben darzustellen (→ Dreifarbenlehre).
Farbenfehlsichtigkeit
10% der Männer und 1% der Frauen weisen eine Farbschwäche auf. Dabei
handelt es sich häufig (99%) um das Fehlen der Zapfen für die
Wahrnehmung von grün oder rot.
2-71
2.3 Farbe
Dreifarbenlehre
S = blau, M = grün, L= rot
2-72
2.3 Farbe
normalsichtig
grün
rot
2-73
2.3 Farbe
normalsichtig
grün
blau/gelb
2-74
2.3 Farbe
Farbmessung
Man kann eine beliebige (Licht-)Farbe C mittels der Grundfarben Rot (R), Grün
(G) und Blau (B) als
𝐶 = 𝑟𝑅 + 𝑔𝐺 + 𝑏𝐵
ausdrücken.
2-75
2.3 Farbe
CIE Standard für Farben
Das Commission Internationale de
l'Eclairage (CIE) System verwendet
drei abstrakte Primärfarben X, Y, Z.
Wahrnehmbare Farben sind als
graues Volumen dargestellt. Die
Messungen stammen von vor 1931.
Die Farben, welche durch drei farbige
Lichter in rot, grün und blau erzeugt
werden können, sind durch die
einbeschriebene Pyramide
gekennzeichnet.
2-76
2.3 Farbe
Farben in XYZ Koordinaten sind nur schwer zu verstehen. Leichter verständlich
ist die Repräsentation in Farbwertanteilen (chromaticity coordinates)
𝑥
𝑦
𝑧
𝑋
=
𝑋+𝑌+𝑍
𝑌
=
𝑋+𝑌+𝑍
𝑌
=
𝑋+𝑌+𝑍
Wegen x + y + z = 1, reicht es die x und y Werte anzugeben. Üblicherweise
werden Farben in Form von (x, y, Y) spezifiziert, wobei Y die Helligkeit angibt.
2-77
2.3 Farbe
Die inverse Transformation ist gegeben durch
𝑋
𝑌
𝑍
𝑥
=
∙𝑌
𝑦
=
𝑌
(1 − 𝑥 − 𝑦)
=
∙𝑌
𝑦
2-78
2.3 Farbe
CIE Normfarbtafel
hat einige interessante Eigenschaften:


Wenn zwei farbige Lichtquellen als Punkte
im Diagramm dargestellt werden, liegen die
Farben die als Mischung dieser beiden
Lichtquellen erzeugt werden können auf
einer Linie.
Alle Farben innerhalb eines Dreiecks,
dessen Eckpunkte drei farbige Lichtquellen
repräsentiert, können mit Hilfe dieser
Lichtquellen erzeugt werden.
2-79
2.3 Farbe
CIE Normfarbtafel
hat einige interessante Eigenschaften:




Die hufeisenförmige Spektralfarblinie
enthält alle Farben mit den höchsten
Sättigungsgraden in den einzelnen
Farbtönen. Man sieht sie wenn man Licht
betrachtet, dass nur aus einer Wellenlänge
besteht.
Die Purpurline verbindet die beiden Enden
der Spektralfarblinie.
Der Weißpunkt hat die Koordinaten x =
0.333 und y = 0.333. Auf der
Verbindungslinie zwischen Weißpunkt und
Spektralfarbe ändert sich der Farbton nicht.
Komplementärfarben findet man entlang
der Verbindungslinie durch den Weißpunkt.
2-80
2.3 Farbe
CIE Normfarbtafel
2-81
2.3 Farbe
Der CIEluv Farbraum
In einigen Anwendungen ist es von Vorteil einen Farbraum zu
haben bei dem der räumlichen Abstand zwischen zwei Farben
dem wahrgenommenen Abstand entspricht.
Mögliche Anwendungen:



Spezifikation von Farbtoleranzen
Farbkodierung
Pseudofarben in Karten
2-82
2.3 Farbe
Der CIEluv Farbraum
Der CIEluv-Raum ist ein solcher Farbraum und gegeben durch
Mit
 𝑢′ =

𝑣′ =
3
𝑌
− 16
𝑌𝑛
𝐿∗
=
𝑢∗
𝑣∗
= 13 ∙ 𝐿∗ ∙ (𝑢′ − 𝑢𝑛′ )
= 13 ∙ 𝐿∗ ∙ (𝑣 ′ − 𝑣𝑛′ )
116 ∙
4𝑋
4𝑋𝑛
, 𝑢′𝑛 =
𝑋+15𝑌+3𝑍
𝑋𝑛 +15𝑌𝑛 +3𝑍𝑛
9𝑌
9𝑌𝑛
, 𝑣′ =
𝑋+15𝑌+3𝑍
𝑋𝑛 +15𝑌𝑛 +3𝑍𝑛
𝑢′ , 𝑣 ′ beschreiben eine perspektivische Transformation des x,y-Raumes.
Die (wahrgenommene) Distanz zweier Farben ist ∆𝐸 ∗ 𝑢,𝑣 =
∆𝐿∗
2
∆𝑢∗
2
∆𝑣 ∗
2
.
Die Distanz ∆𝐸 ∗ 𝑢,𝑣 = 1 entspricht der gerade noch wahrnehmbaren Differenz.
2-83
2.3 Farbe
Der CIEluv Farbraum
XYZ Farbraum
luv oder UCS Farbraum
2-84
2.3 Farbe
Der CIEluv Farbraum
 Gleichmäßige Farbräume geben nur eine ungefähre Schätzung
der tatsächlich wahrgenommen Differenzen wieder, da die
Wahrnehmung durch viele Außenfaktoren beeinflusst wird:
 Kontrasteffekte (Hintergrundfarbe vs. Objektfarbe)
 Größe der Farbflächen
2-85
2.3 Farbe
Gegenfarbentheorie/Komplementärfarben
 Die Gegenfarbentheorie (~1874) ist eine Gegentheorie zur
Dreifarbentheorie (Farbwahrnehmung über unterschiedliche
Stimulation der drei Zapfentypen).
 Einige Phänomene können mit der Dreifarbentheorie nicht erklärt
werden:
 Warum gibt es keine Farben die „gelbliches Blau“ oder „rötliches Grün“
heißen?
 Nachbilder: Warum sieht man, wenn man lange eine farbige Fläche
betrachtet und anschließend auf eine weiße blickt, dort die
Komplementärfarbe?
 Komplementärkontrast
 In der Gegenfarbentheorie wird die Farbwahrnehmung mittels drei
Gegenfarbpaaren erklärt. Diese sind Blau-Gelb, Rot-Grün und
Schwarz-Weiß. Farben werden dann als Kombination dieser drei
Empfindungsdimensionen definiert.
2-86
2.3 Farbe
Komplementärkontrast/Simultankontrast
2-87
2.3 Farbe
Komplementärkontrast/Simultankontrast
2-88
2.3 Farbe
Gegenfarbentheorie
 Sensorische Verarbeitung von Farbe im Gegenfarbenmodell
 Helligkeitskanal: Verarbeitung aller drei Farben
 Rot-Grün-Kanal: Differenz zwischen Rot und Grün
 Blau-Gelb-Kanal: Blau – (Rot + Grün)
2-89
2.3 Farbe
Reihenfolge von Farbwörter
 Studie an 100 Sprachen [Berlin,Kay,1969]: Farbwörter stets in
Reihenfolge schwarz/weiß – rot – gelb/grün – blau – braun –
rosa/violett/orange/grau
 Zusammen mit anatomischen/psychophysikalischen
Untersuchungen:
 Grundfarben (Weiß, Schwarz, Rot, Grün, Blau, Gelb) eignen sich
biologisch bedingt am besten zur Farbkodierung
2-90
2.3 Farbe
Farbnamen
Untersuchungen über die Benennung von Farben haben
folgende Ergebnisse gebracht (z.B. Post und Green (1986))
 Nur acht Farben und weiß wurden von mind. 75% der Teilnehmer
gleich benannt. Diese werden leicht erinnert. (Wichtig wenn Farben
als Kategorien verwendet werden sollen.)
 Das Rot am Monitor wird oft als Orange wahrgenommen (wahres Rot
hat einen kleinen Blauanteil).
 Reines Gelb kann sehr exakt bestimmt werden (±2 nm).
 Bei Grün gibt es zwei Modelwerte (2/3 für 514 nm, 1/3 bei 525 nm)
 Die Größe der Regionen mit gleichem Farbnamen hat wenig
Aussagekraft, da dies stark vom Hintergrund abhängt.
 Dunkles Gelb wird als Braun wahrgenommen.
2-91
2.3 Farbe
2-92
2.3 Farbe
Farbwahrnehmung
2-93
2.3 Farbe
Farbwahrnehmung


Wir können nur Farbe auf größeren Feldern unterscheiden, speziell beim
Übergang Blau-Gelb
Für kleine Felder gibt es kaum Differenzierung
[Ware, 2004]
2-94
2.3 Farbe
Farbwahrnehmung



Abhängig von vielen äußeren Faktoren können Farben sehr unterschiedlich
erscheinen.
Wenn sicher gestellt werden soll, dass eine Farbe in einem bestimmten Ton
wahrgenommen wird, müssen diese äußeren Faktoren eingerechnet werden.
Entweder passt man also die äußeren Faktoren einem Standard an oder die
Farbe den äußeren Faktoren.
Ähnlich der Anpassung an verschiedene Helligkeiten, kann sich das Auge
auch an verschiedene Beleuchtungsfarben anpassen. Wird ein Raum z.B.
mit blauem Licht beleuchtet passen sich die Photorezeptoren an und
reagieren weniger sensitiv auf blaues Licht, so dass Farben konstant
wahrgenommen werden können. Ähnliche Effekte kann man beim Tragen
von farbigen Sonnenbrillen beobachten.
2-95
2.3 Farbe
Farbwahrnehmung


Ähnlich der Kontrastillusion für Graustufen haben auch Farben
Wechselwirkungen, und je nach Hintergrund können sie verschieden
wahrgenommen werden.
Farben werden häufig mit zusätzlichen Adjektiven wie intensiv, leuchtend,
fahl oder matt beschrieben. Diese Eigenschaften spiegeln sich in der
Sättigung das Farbtons wieder.
2-96
2.3 Farbe
Farbwahldialoge



In vielen Anwendungen muss der Benutzer die Möglichkeit haben selber
Farben zu spezifizieren. Dies kann mittels Farbnamen, Farbpaletten oder
eines Kontrollmenüs zur Eingabe eines Punktes in 3D geschehen.
Die meiste Freiheit bieten Kontrollmenüs. Da die Spezifikation einer Farbe
mittels RGB Werten für die meisten Menschen eher schwierig ist, werden
häufig Menüs verwendet die die Kontollparameter in Farbton (hue), Sättigung
(saturation) und Hellwert (value) aufteilen (HSV Modell).
Keines der Modelle ist perfekt und eine optimale Darstellung bisher noch
nicht gefunden
2-97
2.3 Farbe
Farbwahldialoge
2-98
2.3 Farbe
Farbkodierung von Objekten
Bei der Verwendung von Farbe zur Unterscheidung von
Merkmalen müssen einige Punkte beachtet werden:

Unterscheidbarkeit: Die Farben soll leicht voneinander zu unterscheiden
sein. (→CIEluv Raum). Wenn es darum geht ein Objekt einer bestimmten
Farbe schnell zu finden, sollte diese außerhalb der konvexen Hülle der
anderen Farben liegen.
2-99
2.3 Farbe
Bei der Verwendung von Farbe zur Unterscheidung von
Merkmalen müssen einige Punkte beachtet werden:



Eindeutige Farbtöne: Die Gegenfarben haben in den meisten Kulturen und
Sprachen einen eigenen spezifischen Namen und werden leicht erkannt. Sie
sind zu bevorzugen, wenn nur wenige Farben benötigt werden. Auch sollte
wenn möglich nicht mehrere Farben aus der gleichen Farbfamilie zur
Kodierung verwendet werden.
Kontrast zum Hintergrund: Es muss beachtet werden, dass Farben auf
unterschiedlichem Hintergrund unterschiedlich wirken können.
Wechselwirkungen können durch eine einheitliche Kontur (z.B. schwarz oder
weiß) verkleinert werden.
Farbschwäche: Da es relativ viele Menschen mit Farbschwäche gibt sollten
Farbkodierung basierend auf rot-grün Kontrasten vermieden werden.
2-100
2.3 Farbe
 Anzahl: Nur 5 bis 10 Farben können schnell unterschieden
werden.
 Größe der Farbfläche: Die Größe der farblich kodierten Objekte
sollte nicht zu klein sein, da sie sonst nicht unterschieden
werden können. Allgemein gilt:
 Für kleine Farbflächen sollten stark gesättigte und stark
unterschiedliche Farben verwendet werden.
 Für große Flächen sollten eher Farben mit niedrigerer Sättigung
und geringerem Abstand verwendet werden.
 Bei farbig hinterlegtem Text sollte eine helle Farbe gewählt
werden.
2-101
2.3 Farbe
 Konventionen: Einige Farben haben bestimmte Bedeutungen
 Rot = heiß oder Gefahr
 Blau = kalt
 Grün = Leben
 Man beachte: Andere Länder, andere Sitten! (z.B. in China gilt
rot: Leben oder Glück und weiß: Tod)
2-102
2.3 Farbe
 Empfohlene Farben für die Kodierung:
 Rot, Grün, Gelb, Blau, Schwarz, Weiß
 Pink, Cyan, Grau, Orange, Braun, Lila
2-103
2.3 Farbe
Farbskalen zur Wertekodierung


Zur farbigen Darstellung von kontinuierlichen Werten werden häufig
Farbreihen (color maps) verwendet, die jedem Wert eineindeutig eine Farbe
zuordnen.
In der Falschfarbendarstellung werden gezielt Farben verwendet, die nicht
dem natürlichen Farbeindruck entsprechen, z.B. blaues Pferd. Anstatt der
Grauwertdarstellung von Skalarwerten können Falschfarben eingesetzt
werden, die den einzelnen Grauwerten unterschiedliche Farben zuordnen.
Dadurch fällt es leichter Muster zu erkennen und Werte exakt abzulesen.
2-104
2.3 Farbe



In den Naturwissenschaften wird häufig die Regenbogenfarbskala verwendet.
Problem hierbei: Es gibt keine natürliche Ordnung für die enthaltenen
Farben.
Ein weiteres Beispiel ist die Schwarzkörperstrahlung, die gewöhnlich bei
Wärmebildaufnahmen verwendet wird.
Auch bei Farbskalen sollten Reihen vermieden werden, die ungünstig für
Menschen mit Farbschwäche sind.
2-105
2.3 Farbe
2-106
2.3 Farbe
Farbsequenzen für Karten

Rainbow-Mapping-Probleme: Hue, Luminanz, Sättigung
Keine Ordnung über Hue (Farbton)
 Schlechte Kontrastsensitivität
 Gradientenüberbetonung und
-insensitivität

[Borland 2007]
2-107
2.3 Farbe
Farbwahl:







Nur wenige Farben verwenden
Blau: große Flächen, nicht für dünne Linien
Rot und grün im Fokus
Schwarz, weiß, gelb in der Peripherie
Benachbarte Farben sollten in Farbe und Helligkeit variieren
Große Flächen: keine saturierten Farben verwenden
Keine benachbarten Farben verwenden, die sich nur im BlauAnteil unterscheiden
2-108
2.3 Farbe
Farbwahl:
 Farben eignen sich für Kategorien und Suchaufgaben
 Sie eignet sich weniger für Form, Detail oder räumliche
Anordnung.
 Verwende neutrale Farben für den Wert 0
 Erhöhe die Saturierung zu Gegenfarben, um positive und
negative Werte darzustellen
 Um Kontrastfehler zu vermeiden, sollten Farbflächen berandet
sein; alternative: einfarbige Hintergünde
2-109
 Auge arbeitet wie ein Informationssuchsystem.
 Analogon: Suchscheinwerfer, wobei sowohl Sichtfeld
als auch der Fokus der Fovea als Lichtkegel interpretiert
werden kann
 Welche visuellen Anreize führen dazu, dass
 „etwas ins Auge sticht“?
 etwas unsere visuelle Aufmerksamkeit anspricht?
 Wie funktioniert Aufmerksamkeit?
 Wie lässt sie sich für die Visualisierung nutzen?
2-110
Augenbewegung
 Auge führt drei Arten von Bewegungen durch.
 Bringt Bereiche in unser Sichtfeld, insbesondere ins Sichtfeld
der Fovea (Gelber Fleck) .
 Glatte Verfolgungsbewegung
 Auge kann ein sich relativ gleichmäßig durch das Sichtfeld bewegendes
Objekt verfolgen und somit beständig fixieren.
 Konvergente Bewegung
 Augen können näherndes Objekt durch konvergente Bewegung
fixieren.
 Fixierung sich entfernender Objekte erfolgt durch divergente
Bewegung.
 Fokusanpassung: Anpassung an andere Fokustiefe erfordert ca. 200ms
2-111
 Sakkadische Bewegung
 Auge führt 2-5 ruckartige Bewegungen pro Sekunde durch.
 Bewegung dauert 20-100ms und ist bis zu 900°/s schnell .
 Bewegungen werden von 200-600ms langen Fixierungen unterbrochen.
 Bewegungen werden während Fixierungen festgelegt und dann
durchgeführt.
 Änderungen während der Bewegung sind nicht möglich.
 Während Bewegung ist Wahrnehmung reduziert (sakkadische
Suppression).
 Visuelle Informationsaufnahme kann als Folge mehrerer
Schnappschüsse pro Sekunde aufgefasst werden.
2-112
Visuelle Aufmerksamkeit

Visuelle Aufmerksamkeit konzentriert im fokussierten Sichtfeld der Fovea.

Aufmerksamkeit lässt sich steuern; z.B. wichtig für warnende Darstellungen
und bei vielen Visualisierungen hilfreich

Studien an Operateuren in Kraftwerken, der Industrie, sowie an Piloten:
 Bei mehreren Kanälen (Fenster am Monitor, Lautsprecher, Kontrollleuchten)
wird (nicht nur visuelle) Aufmerksamkeit geschenkt
 Ereignissen auf diesen Kanälen lassen sich Kosten zuordnen, die optimiert
werden; z.B. nötige Augenbewegung und Wichtigkeit .
 Wegen mangelnden Kurzzeitgedächtnisses müssen ereignisarme Kanäle zu
häufig abgetastet werden.
2-113
Stress
 Warten auf eine erwartete Reaktion des Systems schränkt
Handlungen des Beobachters häufig ein, obwohl wichtigere
Warnungen Aufmerksamkeit erfordern.
 Zu viel Information im Sichtfeld kann als Stress verstanden
werden.
 Sichtfeld wird dann weiter verkleinert; es ergibt sich ein
Tunnelsichteffekt.
 In Visualisierung sollte nutzbares Sichtfeld nicht mit Information
überfrachtet werden.
 Kleine Buchstaben: etwa 1°-4° große Sichtwinkel der Fovea;
große Buchstaben: bis zu 15°
2-114
Userinterrupt
 Wenn Aufmerksamkeit des Anwenders auf sich gezogen wird,
spricht man auch von Userinterrupt.
 Folgende Forderungen sind zu erfüllen:
 Signal muss einfach zu erkennen sein, auch außerhalb des Fokus.
 Signal sollte an Aufgabe erinnern, falls Anwender gerade keine Zeit hat.
 Signal darf nicht irritieren.
 Signal sollte mit seiner Bedeutung gewichtet werden können.
 Ton, Objektbewegung, Objektblinken und besonders
Erscheinen neuer Objekte erzeugt Aufmerksamkeit.
 Lautstärke, Geschwindigkeit und Frequenz erlauben
Gewichtung.
2-115
Symbolpuffer
 Visueller Puffer für Symbole im Kurzzeitgedächtnis umfasst 37 Elemente.
 Elemente verblassen nach einiger Zeit; es dauert etwas, um sie
zu laden.
 Puffer beschränkt unsere Verarbeitungskapazität.
 Elementauswahl hängt von unserer visuellen Aufmerksamkeit
und von vorher ablaufenden Prozessen im visuellen Kortex
ab (Vorverarbeitung visueller Information).
 Prozesse im Puffer sind sehr wichtig für Visualisierung, da sie
parallel für das gesamte Sichtfeld ablaufen.
2-116
Glyphen und multivariate Daten
 Glyph ist graphisches Objekt zur Repräsentation eines
multivariaten Datenobjektes.
 Bei graphischen Dimensionen (Variablen) gibt es trennbare
und integrale Kombinationen.
 Integrale Dimensionen sind etwa die beiden Farbkanäle, da
Rot und Grün Gelb ergeben
 Trennbare Dimensionen sind z. B. Durchmesser und Farbe.
 Ob graphische Variablen gemeinsam (integral) oder getrennt
(separat) wahrgenommen werden, muss durch Experimente
ermittelt werden.
2-117
[Ware, 2004]
2-118
[Ware, 2004]
2-119
Diese Unterscheidung ist nicht strikt;
es gibt schleichende Übergänge.
[Ware, 2004]
2-120
 Für multidimensionale Daten
stehen 8 Dimensionen zur
Auswahl, die alle mindestens
2 Bit kodieren können
 Aber nur trennbare
Variablen
können verwendet werden:
es bleiben etwa 32 (5 Dim‘)
verschiedene Glyphen übrig.
 Diese können von visueller
Vorverarbeitung schnell
unterschieden werden.
[Ware, 2004]
2-121
Ziel von Visualisierung
Nutzung menschlicher Mustererkennungsfähigkeiten
 Zur Entdeckung bislang unbekannter Muster in den Daten
 Von Mustern, die von der Erwartung/Norm abweichen
Prinzipien nach denen wir
 Den 2D-Raum in Teile zerlegen,
 Objekte erkennen,
 Gruppen von Objekten bilden
 Muster als ähnlich betrachten
2-122
Gestaltgesetze
Gestaltschule der Psychologie (Wertheimer, Koffka, Kohler)
[Koffka, 1935]
„Das Ganze ist verschieden von der Summe seiner Teile“
2-123
Gestaltgesetze
Mustererkennung beim Menschen folgt grundlegenden Regeln
(Gestaltprinzipien); die acht wichtigsten sind








Nähe
Ähnlichkeit
Symmetrie
Verbundenheit
Stetigkeit
Konvexität und Abschluss
Relative Größe
Erlerntes Wissen
2-124
Gestaltgesetze

Typisches Problem: Figur-Hintergrund-Trennung

Prinzip der Prägnanz: Mensch wählt bevorzugt als mentales Bild das
einfachste mit den Informationen übereinstimmende aus.
2-125
Nähe
 Räumlich nahe Objekte werden gruppiert und als Einheit
aufgefasst.
 Schon geringe Unterschiede sind wichtig.
2-126
Nähe
[Ware, 2004]
2-127
Nähe
[Ware, 2004]
2-128
Nähe
2-129
Ähnlichkeit
 Gleiche oder ähnliche Objekte werden ebenfalls zusammen
gruppiert
[Ware, 2004]
2-130
Stetigkeit

Erzeugt eher Objekte aus glatt und stetig miteinander verbundenen
graphischen Elementen
[Ware, 2004]
2-131
Stetigkeit

[Ware, 2004]
2-132
Stetigkeit

[Ware, 2004]
2-133
Verbundenheit

Manche Forscher [Palmer, Rock, 1994] sehen Verbundenheit als das
wesentliche Element an.

Bindung durch Verbundenheit bzw. Stetigkeit ist dabei stärker als
Nähe oder Ähnlichkeit.
[Ware, 2004]
2-134
[Ware, 2004]
2-135
Symmetrie

Symmetrie begünstigt die Zusammenfassung zu einem Objekt und erlaubt
Entdeckungen von Abweichungen.
[Ware, 2004]
2-136
Symmetrie
[Ware, 2004]
2-137
Abschluss und Konvexität

Geschlossene Konturen werden häufig als Objekte wahrgenommen.
Prinzip des Abschluss
Prinzip der Konvexität
[Ware, 2004]
2-138
Abschluss und Konvexität

Geschlossene Konturen werden häufig als Objekte wahrgenommen.
[Ware, 2004]
2-139
Relative Größe

Kleinere Bereiche in Segmentierung werden als Objekte erfasst.
[Ware, 2004]
2-140
Figur und Hintergrund

Gestaltgesetze und Textursegmentierung führen zur Definition von Objekt
und Hintergrund.

Es kann Unstimmigkeiten geben.
[Ware, 2004]
2-141
Nähe vs Geschlossenheit
Ausnutzung erlernten Wissens
2-142
Konturen

Starke Tendenz Konturen zu erkennen, selbst wenn keine vorhanden sind.

Allerdings fehlt hier noch ein vollständiges Verständnis.

Klar ist: elementare Formen und bekannte Objektkonturen werden
bevorzugt.
[Ware, 2004]
2-143

Bei Gabortexturen können ähnliche Richtungen zur Wahrnehmung von
Konturen beitragen
[Ware, 2004]
2-144

Ausnutzung in Strömungsvisualisierung
[Ware, 2004]
2-145
Transparenz

Zu Interferenz zwischen transparenten Ebenen kommt es oft, da Ebenen
nicht korrekt getrennt werden.

Starke Kontinuität innerhalb der Ebenen und unterschiedliche Werte der
graphischen Variablen von Ebene zu Ebene helfen hier sehr.
2-146
Transparenz
[Ware, 2004]
2-147
Wahrnehmungs von Diagrammen

Diagramme sind oft hilfreich, weil sie an Wahrnehmung und an Konventionen
orientierte Elemente enthalten.

Besonders graphenartige Diagramme, die aus Knoten und Verbindungen
bestehen, erfüllen dieses Kriterium und sind weit verbreitet:
z. B. Organisationsdiagramme oder Softwareentwurf

Diagramme arbeiten mit geschlossenen Konturen für Objekterkennung bei
Knoten, und Kontinuität als starkem Verbindungsindikator.

Solche Knoten–Verbindungsdiagramme eignen sich sehr gut für EinheitRelationen-Modelle.

Aber: Linien können durchaus mehrdeutig sein.
2-148
Bewegung

Neben dem Erkennen von starren
Objekten besitzt Mensch auch
ausgeprägte Fähigkeiten zur
Bewegungswahrnehmung.

Dabei werden gleiche Objekte von Bild zu
Bild vor allem nach dem Prinzip des
kleinsten Abstandes identifiziert.

Relative Bewegungen von Objekten
können besonders gut wahrgenommen
werden.
[Ware, 2004]
2-149
 Phasen von Bewegungen im Sinne der Fouriertransformation
eignen sich sehr gut als zusätzliche graphische Variable.
[Ware, 2004]
2-150
 Bei Ermittlung von Bewegung haben Rahmen sehr
großen Einfluss, da sie als Referenz dienen.
[Ware, 2004]
2-151
Kausalität

Bei Bewegungen orientiert sich Gehirn an Kausalitätsbeziehungen.

Wenn das erste Objekt auf das zweite Objekt trifft und sich dieses nach
weniger als 70ms in Bewegung setzt, wird ein Anstoßen erkannt.

Bis zu 160ms Verzögerung werden als verzögertes Anstoßen interpretiert.

Falls in einem solchen Fall das zweite Objekt schneller als das erste ist, so
wird von einem Antrieb des zweiten Objektes ausgegangen, der durch das
erste Objekt ausgelöst wurde.

Dieser Effekt lässt sich auch zur Visualisierung nutzen.
2-152
[Ware, 2004]
2-153
Literatur
2-154
Literatur








C. Ware: Information Visualization, 2nd Edition, Morgan Kaufman
Publischers, 2004.
J. Bertin: Graphische Darstellungen, de Gruyter, 1982.
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Erlbaum Assoc., 1997.
M. Livingstone: What Art Can Tell Us About the Brain, Keynote IEEE
VisWeek, 2008, http://vgtc.org/wpmu/vis08/2008/11/03/keynote-speakermargaret-s-livingstone/.
D. Bartz, D. Cunningham, J. Fischer, C. Wallraven: The Role of Perception
for Computer Graphics. In Eurographics, State-of-the-Art-Reports, pp. 65-86,
2008.
M. Livingstone: Perceptual Issues for Visualization and Evaluation. In IEEE
Visualization Tutorials (2007).
E. Swan: Experimental Design and Analysis for Human-Subject Visualization
Experiments. In IEEE Visualization Tutorials (2007).
2-155

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