Animation zur Exploration großer Datenmengen - Mensch

 SEMINARARBEIT
Animation zur Exploration großer Datenmengen
Christian Grün
Universität Konstanz Fachbereich Informatik und Informationswissenschaft Seminararbeit Future Developments in HCI Prof. Dr. Harald Reiterer Stand: 30.03.2004
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung ....................................................................................................... 3
1.1
Hintergrund 3
1.2
Aufbau der Arbeit 3
2
Theorie............................................................................................................ 4
2.1
Geschichte 4
2.2
Definition 4
2.3
Klassifikation 5
2.3.1
Begleitende Animationen 5
2.3.2
Funktionsunterstreichende Animationen 5
2.3.3
Funktionale Animationen 6
2.3.4
Zeitorientierte Animationen 6
2.3.5
Animierte Agenten 7
2.3.6
Zusammenfassung 7
2.4
Animationstechniken 7
2.4.1
Standardkomponenten 7
2.4.2
Zooming 7
2.4.3
Fokussierung 8
2.4.4
3D‐ Visualisierungen 9
3
Visualisierungssoftware.............................................................................. 10
3.1
TreeMap 10
3.2
Photomesa 11
3.3
Excentric Labeling 11
3.4
Personal Brain 12
3.5
iSpace Finder 12
4
Einsatz in VisMeB ......................................................................................... 14
4.1
Table‐Konzepte 14
4.2
Scatterplot 14
4.3
Sonstige Visualisierungen 15
5
Zusammenfassung ...................................................................................... 16
6
Anhang ......................................................................................................... 17
6.1
Literatur 17
6.2
Abbildungsverzeichnis 18
Einleitung : Hintergrund 1
Einleitung
1.1 Hintergrund
Die Seminararbeit befasst sich mit der Frage, wie Animationen sinnvoll zur Visualisierung gro‐
ßer Datenmengen eingesetzt werden können. Konkret soll dem Anwender mit Hilfe von Ani‐
mationen der Zugriff auf relevante Daten erleichtert werden. Interessanterweise gibt es zu die‐
ser Problematik bis heute nur wenige Publikationen. Die meisten Veröffentlichungen, die sich mit Animationen beschäftigen, beleuchten technische Aspekte oder beschäftigten sich mit der Frage, wie der Computer eingesetzt werden kann, um Animationen im Entertainment‐Bereich umzusetzen; die sinnvolle Anwendung von Animationen in Anwendungsprogrammen oder speziell Visualisierungssoftware stellt bisher keinen Schwerpunkt dar. Daher werden in dieser Arbeit verschiedene Visualisierungssysteme auf den Einsatz von Animationen untersucht und Überlegungen angestellt, wie sich diese Konzepte konkret auf das VisMeB‐Projekt übertragen lassen. 1.2 Aufbau der Arbeit
Nach einem kurzen geschichtlichen Überblick wird der Animationsbegriff definiert und klassi‐
fiziert. Die Klassifikation dient als Grundlage für die Präsentation verschiedener grundlegender Interaktions‐ und Animationstechniken. Anhand konkreter Anwendungsprogramme aus dem Bereich der Informationsvisualisierung wird gezeigt, welche Techniken vorwiegend eingesetzt werden. Zuletzt werden Überlegungen angestellt, wie sich die Konzepte auf das VisMeB‐
Projekt übertragen lassen könnten. Seite 3 Theorie : Geschichte 2
Theorie
2.1 Geschichte
Animationen sind heute ein selbstverständlicher Teil der Unterhaltungsbranche geworden. Ihre Geschichte ist jedoch noch verhältnismäßig jung. Das Daumenkino, welches 1868 von John Bar‐
nes Linnett offiziell unter dem Namen „Kineograph” patentiert wurde [LL03], wird oft als Ursprung bewegter Bilder gesehen. In der Tat reichen die theoretischen Grundlagen jedoch bis in das Jahr 1824 zurück, als Peter Mark Roget durch eine optische Täuschung das Prinzip der „Persistence of Vision” entdeckte [RO24]. Durch die Trägheit des menschlichen Auges wird ein visueller Reiz erst nach einer gewissen Latenzzeit wahrgenommen und Abbildung 1: Daumenkino bleibt auch nach dem Verschwinden des Reizes bestehen. Dieses Prinzip war die Grundlage für die Entwicklung bewegter Medien (wie dem Film) und technischer Geräte (wie dem Fernsehen). Sie täuschen eine Bewegung vor, indem sie dem Auge zwanzig oder mehr unterschiedliche Bilder pro Sekunde präsentieren. Während Animationen vorerst in aufwändiger Handarbeit erstellt wurden, kam 1964 zum ers‐
ten Mal der Computer in den Einsatz, und 1972 erschien mit „Hunger” ein erster komplett computeranimierter Kurzfilm [LL03]. Die Animation wurde vom Medium Film unabhängiger, und durch multitasking‐fähige Rechenmaschinen und graphische Programmoberflächen wur‐
den schließlich auch die Grundlagen für interaktive Computer‐Animationen geschaffen. Zur Umsetzung digitaler Animationen wurden schon Anfang der 90er Jahre Standards geschaffen, und es ist erfreulich festzustellen, dass durch den stetigen technischen Fortschritt die Computer längst schnell genug geworden sind, um effizient mit Animationen umgehen zu können. 2.2 Definition
Animation kommt vom lateinischen Begriff „animare”, der sich sinngemäß mit „beleben, zum Leben erwecken” übersetzen lässt. Das Webster‐Dictionary definiert den Begriff als „the act of animating, or giving life or spirit” [MW04]. Deutsche Definitionen zeigen, dass die Animation oft noch auf das Film‐Medium zugeschnitten sind; das Wahrig‐Wörterbuch spricht von einem „Verfahren zur Belebung und Bewegung von Figuren im Trickfilm” [WI04], die freie Enzyklo‐
pädie Wikipedia bezeichnet Computeranimation als „Animation, deren einzelne Bilder (Fra‐
mes) im Computer mit Hilfe der Computergrafik erzeugt wurden. […]”. Im Rahmen dieser Arbeit sei Animation daher allgemeiner definiert: Seite 4 Theorie : Klassifikation Eine Animation ist eine nicht‐statische Repräsentation von Objekten oder Figuren innerhalb künstlicher Welten. Diese Definition spricht von nicht‐statischer Repräsentation, um auch Objekte mit einzuschließen, die sich nicht ständig bewegen. 2.3 Klassifikation
Um zwischen den unterschiedlichen Animationsformen unterscheiden zu können, werden sie im Folgenden in drei Hauptgruppen eingeteilt: in begleitende, funktionsunterstreichende und funktionale Animationen. 2.3.1 Begleitende Animationen
Unter begleitenden Animationen versteht man jene Animationen, die gewöhnlich keinen funktio‐
nalen Mehrwert bieten, da der Anwender gar nicht oder nur eingeschränkt in ihren Ablauf eingreifen kann: • Begleitende Animationen können durch ihren ästhetischen Mehrwert ein Programm attrakti‐
ver gestalten und den Joy‐of‐Use erhöhen. Effekte wie das Aus‐ und Einblenden von Objek‐
ten oder Morphing fallen in diese Kategorie. • Sie werden eingesetzt, um die Aufmerksamkeit des Anwenders zu steuern. Animierte Banner, wie man sie von diversen Internet‐Seiten kennt, oder blinkende Objekte sind Beispiele für diesen Animationstyp. Abbildung 2: Einzelne Bilder einer GIF‐Animation • Digitale Filme und Videos fallen ebenfalls in diese Kategorie. Sie können dem Anwender Informationen vermitteln, ihr Aufbau ist jedoch linear und bietet keine interessanten und in‐
novativen Eingriffsmöglichkeiten seitens des Nutzers. 2.3.2 Funktionsunterstreichende Animationen
Funktionsunterstreichende Animationen verdeutlichen die Interaktionen, die zwischen dem An‐
wender und der Software stattfinden. Sie liefern dem Anwender zusätzliche Informationen über die internen Abläufe im Computer. Beispiele für diesen Animationstyp sind die klassische Win‐
dows‐Sanduhr oder der Fortschrittsbalken. Abbildung 3: Windows‐Sanduhr Seite 5 Theorie : Klassifikation Funktionsunterstreichende Animationen werden geschieht gewöhnlich als standardisierte Gra‐
phikkomponenten in Programmen oder Betriebssystemen implementiert und konsistent einge‐
setzt. Sie bieten dem Programmierer jedoch nur eingeschränkte Gestaltungsmöglichkeiten. 2.3.3 Funktionale Animationen
Funktionale Animationen stellen die anspruchvollste Animationsform dar. Sie ermöglichen eine Echtzeit‐Interaktion zwischen Anwender und Computer, da sie immer dann in Kraft treten, wenn der Anwender eine Aktion durchführt. Programmintern findet ein ständiger Abgleich zwischen den Nutzereingaben und der Bildschirmausgabe statt. Die Cursorbewegung auf einer grafischen Benutzeroberfläche stellt die einfachste Ausprägung dieses Typs dar. Abbildung 4: Zeichnen eines Kreises in einem Graphikprogramm Funktionale Animationen erfüllen Shneidermans Forderung nach einer „direct manipulation” [SH83], da jede Aktion des Anwenders eine Reaktion des Computers zur Folge hat. Der Unter‐
schied zwischen Interaktion und Animation verschwimmt bei funktionalen Animationen zuse‐
hends, da viele Animationstechniken, wie beispielsweise das Zooming oder Panning und weite‐
re Techniken, die im Kapitel 2.4 näher beschrieben werden, auch als Interaktionstechniken ver‐
standen werden können. Während die Darstellung des Cursors ähnlich wie funktionsunterstreichende Animationen als unabhängige Komponenten in ein Programm oder Betriebssystem eingebettet werden können, sind Operationen wie das Zooming viel enger mit dem individuellen Programm‐Code einer Software verknüpft und lassen sich nur eingeschränkt auf andere Anwendungen übertragen. 2.3.4 Zeitorientierte Animationen
Um Daten zeitorientiert zu animieren, wird eine weitere Datendimension benötigt, die den eigentlichen Daten eine zeitliche Ordnung verleiht. Somit sind zeitorientierte Animationen beson‐
ders in Visualisierungssystemen von Interesse, die mit zeitlich orientierten Daten arbeiten, wie beispielsweise Wetterdaten oder Aktienbewegungen. Streng genommen stellen zeitorientierte Animationen keinen eigenen Typ dar, sondern können je nach Ausprägung den anderen Ani‐
mationstypen zugeordnet werden. Ein digitaler Film, der den begleitende Animation einzuordnen ist, kann beispielsweise Daten über einen bestimmten Zeitraum visualisieren. Ein Fortschritts‐
balken stellt als funktionsunterstreichende Animation ebenfalls eine zeitorientierte Animation dar. Seite 6 Theorie : Animationstechniken Zeitorientierte Animationen werden im Rahmen dieser Arbeit nicht eingehend behandelt, da die vorgestellten Visualisierungsprogramme keine zeitliche Datendimension verarbeiten kön‐
nen und auch mit VisMeB bisher keine Visualisierung zeitlicher Daten vorgesehen war. 2.3.5 Animierte Agenten
Animierte Agenten können ebenfalls als eine Sonderform von Animationen betrachtet werden. Die Aufgabenstellung eines Agenten ist jedoch so komplex, dass die Animation eine unterge‐
ordnete Rolle spielt. Die Herausforderung bei der Umsetzung von Agenten liegt auf einer ge‐
lungenen Interaktion zwischen Anwender und Software und bezieht auch Aspekte der künstli‐
chen Intelligenz mit ein. 2.3.6 Zusammenfassung
Da jeder Animationstyp für andere Aufgaben prädestiniert ist, lässt sich generell keine Aussage treffen, welcher Animationstyp besser oder schlechter ist. Im Rahmen dieser Arbeit stellen funk‐
tionale Animationen jedoch die interessanteste Animationsform dar, da sie den engsten Bezug zum Anwender schaffen und am meisten Spielraum für innovative Konzepte eröffnen. 2.4 Animationstechniken
2.4.1 Standardkomponenten
Unter den konventionellen Interaktionskomponenten versteht man jene Kompenten, die schon lange als Standards in den gängigen Betriebssystemen eingesetzt werden. Die bekanntesten sind Textfelder, Buttons, Slider, Comboboxen und Checkboxen. 2.4.2 Zooming
Das Zooming ist ein mächtiges und bewährtes Konzept zur interaktiven Veränderung des De‐
tailgrads einer Visualisierung. Es wird auch in zahlreichen anderen Programmen eingesetzt, die nicht dem Bereich der Visualisierungssoftware zuzuordnen sind, wie beispielsweise Graphik‐ oder Textverarbeitungs‐Software. Neben dem gewöhnlichen Zooming gibt es eine Reihe weite‐
rer Konzepte, die zusätzliche Mehrwerte bieten: • Detail & Overview: Neben der Arbeitsfläche wird ein kleines, zusätz‐
liches Fenster eingeblendet, welches stets den gesamten Arbeitsbe‐
reich in verkleinerter Form darstellt und mittels eines Rechtecks den gezoomten Bereich hervorhebt. • Table Lens [RC94]: Einzelne Zeilen werden durch eine Fokussierung mit der Maus besonders hervorgehoben, ohne dass dadurch die Gesamtansicht verloren geht. Seite 7 Theorie : Animationstechniken • Fisheye [FU81]: Der Zooming‐Effekt tritt lediglich in der direkten Um‐
gebung des Cursors in Form eines Fisheyes auf. Die Gesamtansicht bleibt ebenfalls erhalten, und die starke Vergrößerung kann genutzt werden, um zusätzliche Informationen einzublenden oder eng beiein‐
ander liegende Daten zu entzerren. • Zooming als Grundkonzept: Während das Zooming meist nur eine wei‐
tere Funktionalität in Programmen darstellt, kann es auch als grundlegendes Programmkon‐
zept verstanden werden. Die Daten können dabei auf unterschiedliche Art und Weisen (z. B. in Form eines Scatterplots, einer TreeMap oder einer Ähnlichkeitsmatrix) komplett auf dem Bildschirm verteilt werden und durch hoch interaktives Zooming beliebig exploriert werden. Die Informationsdichte kann direkt mit der Skalierung verknüpft werden: durch eine höhere Skalierung steigt der Detailgrad und sinkt die Datenquantität, und umgekehrt. 2.4.3 Fokussierung
Im Gegensatz zum Zooming ist die Fokussierung auf Einzelobjekte ausgerichtet. Fast alle Visua‐
lisierungssysteme nutzen das Fokussierungs‐Konzept. Am bekanntesten sind Tooltips, die auch in Betriebssystemen breiten Einsatz finden: • Tooltips: Darunter versteht man temporär eingeblendete, textuelle Informationen zu einem fokussierten Objekt. Tooltips erscheinen ge‐
wöhnlich, nachdem der Cursor kurze Zeit auf einem relevanten Ob‐
jekt verweilt; sie können also nicht explizit aufgerufen werden. • Focus‐On‐Demand: Objekte werden hervorgehoben, sobald sie selbst oder andere Objekte vom Cursor überfahren werden. Die Hervorhe‐
bung kann durch eine farbliche oder größenmäßige Veränderung des Objekts geschehen. Hervorhebungen können somit zum einen dem Benutzer verdeutlichen, dass ein ausgewähltes Objekt gerade aus‐
gewählt wurde und u. U. weitere Interaktionen anbietet, die beispielsweise über Mausklicks ausgelöst werden können. Zum anderen können mehrere Objekte fokussiert werden, die in einem Zusammenhang mit dem angesprochenen Objekt stehen. • Excentric Labeling: Dieses Konzept erweitert die Tooltip‐Idee um mehrere, gleichzeitig angezeigte Tooltips, die sich auf die Objekte beziehen, welche sich gerade in der Nähe des Cursors befinden. Gerade bei vielen, eng beieinander liegenden graphischen Daten‐
punkten, die sich überdecken, hilft eine kontext‐ und lageorientierte Beschriftung bei der O‐
rientierung weiter. Seite 8 Theorie : Animationstechniken • Detailansicht: Analog zum Zooming‐Konzept Detail & Overview kann auch ein eigenes Panel verwendet werden, um dort Informationen zu einem aktuell fokussierten Objekt einzublenden. Eine solch aus‐
gelagerte Detailinformation beeinträchtigt im Gegensatz zum nor‐
malen Tooltip nicht die Navigation. 2.4.4 3D- Visualisierungen
Dreidimensionale Visualisierungen von Daten stellen höhere Anforderungen an die Interaktion durch die zusätzliche dritte Dimension. Gewöhnlich wird dem Anwender ein Raum ohne festen Sichtpunkt vermittelt. Daher wird dem Anwender gewöhnlich auch ermöglicht, seinen Stand‐
punkt und seine Blickrichtung beliebig zu verändern. Dies setzt stufenloses Zooming, Panning und Rotieren voraus. Obwohl 3D‐Visualisierungen technisch meist viel fortgeschrittener und komplexer sind als die meisten zweidimensionalen Darstellungen, haben sie sich bis heute kaum durchsetzen können. Dies liegt zum einen daran, dass der Nutzer die Arbeit in zwei Dimensionen viel gewohnter ist. Zum anderen gibt es erst wenige Aus‐ und Eingabe‐Geräte, die eine verhältnismäßig intuitive Arbeit im dreidimensionalen Raum gestatten. Seite 9 Visualisierungssoftware : TreeMap 3
Visualisierungssoftware
In diesem Kapitel wird untersucht, welche der zuvor präsentierten Animationstechniken in Visualisierungssystemen eingesetzt werden. Die ausgewählten Programme verteilen sich über die letzten zehn Jahre. Während TreeMap, PhotoMesa und Excentric Labeling akademische Produkte des HCI‐Labs der University of Maryland waren und aufgrund technischer Ein‐
schränkungen noch eher statisch aufgebaut waren, ist Personal Brain ein kommerzielles, gra‐
phisch anspruchsvolleres Produkt. Der iSpace Finder ist ein aktuelles, unabhängiges Projekt und beeindruckt durch seine Interaktivität. 3.1 TreeMap
Das TreeMap‐Konzept wurde 1992 von Shneiderman vorgestellt [SH92]. Die Idee hinter der TreeMap ist, hierarchische Daten komplett und flächenfüllend in Form von Rechtecken auf dem Bildschirm darzustellen. Die Größe der Rechtecke entspricht dabei der realen Größe der Knoten (z. B. als KBytes auf der Festplatte). Durch eine Farbcodierung der Rechtecke lassen sich weitere Informationen aus der Gesamtansicht ablesen. Die aktuelle Version 4 der Software ist kostenlos verfügbar1. Abbildung 5: Treemap‐Software (Zoomen eines Daten‐Bereichs) Über Comboboxen, Slider und Buttons lassen sich wie gewohnt die die wichtigsten Einstel‐
lungsmöglichkeiten im Programm vornehmen und den Rechtecken verschiedene Datenfeder und Attribute zuweisen. Die TreeMap selbst fokussiert die aktuell ausgewählten Rechtecke, die per Mausklick gezoomt werden können. Durch Rechtsklicks lässt sich jederzeit wieder auf die Gesamtansicht wechseln. Den Rechtecken sind Tooltips zugeordnet, welche detaillierte Infor‐
mationen anzeigen. http://www.cs.umd.edu/hcil/treemap/
1
Seite 10 Visualisierungssoftware : Photomesa 3.2 Photomesa
PhotoMesa2 basiert auf der TreeMap‐Idee und wurde mittlerweile kommerzialisiert3. Es ermög‐
licht ein Zoomen in die Verzeichnisstruktur der Festplatte. Sämtliche Graphik‐Dateien im aus‐
gewählten Unterverzeichnis werden in Miniaturansicht auf dem Bildschirm dargestellt und mit Labels versehen, welche den Verzeichnisnamen angeben. Abbildung 6: Zwei Screenshots der PhotoMesa‐Software (Thumbnail, Zooming) Das Tooltip‐Konzept wird verwendet, um eine schnelle, größere Ansicht der Bilder zu erhalten. Zooming wird in PhotoMesa als Grundkonzept verstanden, d. h. man kann unabhängig von der Verzeichnisstruktur in die Miniaturansichten hineinzoomen, bis einzelne Bilder um ein Vielfaches ihrer originalen Größe am Bildschirm angezeigt werden; ebenso kann man genauso schnell wieder auf die Gesamtansicht wechseln. 3.3 Excentric Labeling
Das Excentric Labeling‐Konzept ist ein weiteres Projekt der University of Ma‐
ryland. Es stellt als solches noch kein eigenständiges Produkt dar, lässt sich jedoch in Form mehrerer Java‐Applets testen4. Wie in Kapitel 2.3 schon vorge‐
stellt, lassen sich mit Excentric Labels graphische Datenpunkte beschriften, die in der Nähe des Cursors liegen. Abbildung 7: Excentric Labeling Interessant an dieser Idee ist, dass de‐
taillierte Informationen auch ohne über die Änderung der Gesamtansicht (wie es z. B. durch Zooming geschieht) aufgerufen werden können. http://www.cs.umd.edu/hcil/photomesa/ 2
http://www.windsorinterfaces.com/ 3
http://www.cs.umd.edu/hcil/excentric/ 4
Seite 11 Visualisierungssoftware : Personal Brain 3.4 Personal Brain
Das kommerzielle Produkt Personal Brain dient der Visualisierung hyperverlinkter Daten 5 . Hinter dem „Brain”‐Konzept steckt die Idee, dass sich der Anwender sein eigenes Wissensnetz mit der Software aufbauen kann, seine Gedanken untereinander verknüpfen und Notizen an jedem Knoten anbringen kann. Die Interaktion in der Software funktioniert über die Fokussie‐
rung einzelner Knoten und die Anzeige von Tooltips, welche Hinweise auf mögliche Interaktio‐
nen geben. Abbildung 8: Personal Brain, Wechsel auf anderen Link Angeklickte Knoten werden mit Hilfe einer Animation in die Mitte geschoben wird. Durch die Animation wird der räumliche Eindruck en in Personal Brain lassen sich alle den begleitende Animation erfüllt keinen direkten Mehrwert, sie hilft dem Anwender jedoch bei der Orientie‐
rung und dem Verständnis der dreidimensionalen Ansicht. 3.5 iSpace Finder
Das Projekt iSpace Finder von Carsten Waldeck ist ein animierter Scatterplot. Jeder Datensatz wird als grafi‐
scher Punkt dargestellt. Der X‐ und Y‐Achse sind be‐
stimmte Datenfelder zugeordnet, und die Position der Punkte wird durch die Ausprägung seiner Datenfelder festgelegt. Datensatzeigenschaften, wie beispielsweise die Länge, Qualität oder Sprache eines Films, werden durch weitere grafische Attribute wie Farbe, Größe oder Helligkeit der Punkte visualisiert. Ähnliche Datensatz‐
werte können dazu führen, dass Datenpunkte eng bei‐
einander liegen und sich gegenseitig überdecken. Abbildung 9: Hauptfenster des iSpace Finders http://www.thebrain.com/ 5
Seite 12 Visualisierungssoftware : iSpace Finder Dieses Problem wird im iSpace Finder durch den so genannten „Wühleffekt” angegangen: So‐
bald man Datenpunkte mit der Maus überfährt, werden sie auseinander geschoben. Dadurch werden Daten sichtbar, die in der statischen Ansicht durch andere überdeckt werden, ohne dass die Gesamtansicht verloren geht. Animationen dienen also dazu, die konzeptuellen Einschrän‐
kungen einer Visualisierung zu relativieren oder ganz aufzuheben. Abbildung 10: Zustand der Datenpunkte: Normalzustand, Mausbewegung, Mausklick Da frühere Computersysteme zu langsam waren, um derartige Interaktionen in Echtzeit zu gestatten, wurden Animationen meist erst durchgeführt, wenn der Anwender eine explizite Aufforderung dazu gab, beispielsweise in Form eines Mausklicks. Dieses Projekt zeigt, wie sich Animationen heute elegant einsetzen lassen und gleichzeitig ein flüssiges Arbeiten gewährleis‐
tet bleibt. Seite 13 Einsatz in VisMeB : Table‐Konzepte 4
Einsatz in VisMeB
Im letzten Kapitel wurde ersichtlich, dass viele Animationen auf die traditionellen Interaktions‐
techniken zurückzuführen sind und besonders dann hilfreich sind, wenn sie eine direkte Rück‐
meldung auf die Aktionen des Anwenders geben. Verschiedene Möglichkeiten sollen nun diskutiert werden, wie das VisMeB‐Projekt um die vorgestellten Techniken erweitert werden könnte. Wie in anderen Programmen werden auch in VisMeB konventionelle Interaktionskomponenten wie Comboboxen, Slider etc. eingesetzt. Das Zooming‐Konzept findet in der Tabelle als Table Lens Anwendung, während im Scatterplot ein Bereich gezoomt werden kann, indem mit der Maus ein Rechteck aufgezogen und über das Popup‐Menü der rechten Maustaste die Zoom‐
Operation aufgerufen wird. Fokussierungen sind konsistent in allen Visualisierungen umge‐
setzt, und als einzige dreidimensionale Visualisierung präsentiert sich der 3D‐Scatterplot. 4.1 Table-Konzepte
• Die Tabelle könnte über den Einsatz eines FishEyes erweitert werden. Fraglich ist jedoch, ob die Table Lens nicht schon genügend Detailinformationen preisgibt. • Statt dem Wechsel auf verschiedene Levels mit ansteigendem Detailgrad könnten entspre‐
chend dem Zooming als Grundkonzept auch Mausklicks auf die Tabelle genutzt werden, um einen höheren Detailgrad zu erreichen. Somit wäre ein schrittweiser Wechsel von der Text‐
vorschau zur Volltextansicht innerhalb der Tabelle vorstellbar. • Die Festlegung auf bestimmte Detailgrade könnte ganz aufgehoben und stattdessen ein stu‐
fenloses Zooming der Tabellenzellen angeboten werden. Der Platz, der in einer Zelle zur Ver‐
fügung steht, könnte automatisch den Detailgrad bestimmen, d. h. darüber entscheiden, ob weitere Informationen in der Zelle ein‐ oder ausgeblendet werden. • Da der Bildschirmplatz begrenzt ist, könnte die Tabelle in X‐Richtung erweitert werden und durch Scrolling alle Felder zugänglich gemacht werden, die gerade nicht sichtbar sind. Der Anwender könnte seine wichtigsten Spalten an die gewünschte Position schieben. Mehrere Levels mit unterschiedlichen Spalten würden sich somit erübrigen. 4.2 Scatterplot
Die Nutzbarkeit von Scatterplots wird im Allgemeinen durch zwei Probleme eingeschränkt: zum einen sind nah beieinander liegende Punkte schlecht am Bildschirm erkennbar, zum ande‐
ren gibt es bisher keine überzeugende Lösung, wie mit Datenpunkten umgegangen werden soll, die genau auf derselben Position liegen. Verschiedene Lösungsansätze werden vorgestellt, die die Probleme relativieren könnten: Seite 14 Einsatz in VisMeB : Sonstige Visualisierungen • Der Einsatz eines FishEyes bietet sich tendenziell eher im Scatterplot an, um einen Entzer‐
rungseffekt bei eng beieinander liegenden Datenpunkten zu erhalten. Die umliegenden Da‐
tenpunkte würden jedoch stark verzerrt und könnten die Gesamtansicht negativ beeinflussen. • Der „Wühleffekt” des iSpace Finders könnte gut eingesetzt werden, um schlecht erkennbare Datenpunkte zu entwirren. Die Lösung wäre elegant und intuitiv, stößt jedoch schon bei kleineren Datenmengen an ihre Grenzen; so werden sich 50 oder mehr Datenpunkte weiter‐
hin behindern, selbst wenn sie entsprechend weit von ihrem eigentlichen Zentrum weg ver‐
schoben werden. • Zooming als Grundkonzept würde das Problem nah beieinander liegender Punkte beseitigen, da ab einem gewissen Zoomgrad alle Punkte weit genug auseinander geschoben werden. Punkte, die auf derselben Position liegen, könnten ab einem bestimmten Zoomfaktor spira‐
lenförmig um ihr eigentliches Zentrum verteilt werden. Der Zoom‐Effekt könnte solange ak‐
tiviert sein, solange eine Maustaste gedrückt bleibt; so könnte ein absolut interaktives Zoo‐
ming gewährleistet werden. • Die derzeitigen Tooltips im Scatterplot könnten durch ein ausgefeiltes Excentric Labeling er‐
setzt werden, durch welches die Gesamtansicht nicht eingeschränkt wird. 4.3 Sonstige Visualisierungen
Da die Similarity Matrix und das Document Universe bisher nur als Prototyp ins System integ‐
riert wurden, soll die allgemeine Feststellung genügen, dass stufenloses Zooming und Excentric Labeling eine sinnvollere Bereicherung darstellen könnten, um diese Visualisierungen intuitiver zu gestalten. Seite 15 Zusammenfassung 5
Zusammenfassung
Interessant beim Verfassen dieser Arbeit war die Feststellung, dass Animationen allgemein noch selten in Visualisierungssystemen eingesetzt werden. Für die Animation von Daten in Visuali‐
sierungssystemen gibt es daher wenig standardisierte Konzepte. Ein Großteil der implementier‐
ten Animationen sind den begleitenden Animationen zuzuordnen; sie bieten also meistens keinen funktionalen Mehrwert, machen Software jedoch lebendiger und ansprechender. Der Einsatz statischer Animationen erfüllt durchaus seinen Zweck in Anwendungsprogrammen, bietet je‐
doch keine interessanten Interaktionsmöglichkeiten. Funktionsbegleitende Animationen wie Fort‐
schrittsbalken oder die Windows‐Sanduhr werden auf breiter Basis eingesetzt und sollten in keiner Software vergessen werden, sie sind jedoch kaum für anspruchsvollere Aufgaben ein‐
setzbar. Es sind die funktionalen Animationen, die am ehesten einen wirklichen Mehrwert für den Nutzer schaffen können. Sie sind eng mit den Interaktionstechniken verknüpft, daher ist eine Trennung zwischen Animation und Interaktion meist nicht mehr möglich. Bei den vorgestellten Visualisierungssystemen wurden somit besonders die funktionalen Ani‐
mationen beleuchtet. In älteren Systemen stellen diese gewöhnlich relativ statische Interaktio‐
nen dar, die vom Anwender durch explizite Aufforderungen wie Mausklicks ausgelöst werden. Neuere Software‐Projekte hingegen ermöglichen – nicht zuletzt wegen der heutigen Technik – viel interaktivere animierte Interaktionen mit Datenpools, die jedoch selten ausgeschöpft wer‐
den. Seite 16 Anhang 6
Anhang
6.1 Literatur
[FU81] Furnas, G. W.: The Fisheye View: A New Look at Structured Files. Tech. Rep. Technical Memorandum 81‐11221‐9, Bell Labs, 1981 Online:
http://www.si.umich.edu/~furnas/Papers/FisheyeOriginalTM.pdf
[LL03] Llewellyn, Richard: Chronology of Animation. 2003 [Website] Online: http://www.public.iastate.edu/~rllew/chronint.html
[MW04] Merriam‐Webster Online Dictionary, 2004 [Website] Online: http://www.merriam-webster.com/
[RC94] Rao, Ramana; Card, Stuart K.: Table Lens: Merging graphical and symbolic repre‐
sentations in an interactive focus plus context visualization for tabular informa‐
tion. Proceedings of ACM Conference on Human Factors in Computing Systems (CHIʹ94), Boston, Massachusetts, 1994 Online: http://citeseer.nj.nec.com/rao94table.html
[RO24] Roget, Peter Mark: Explanation of an optical deception in the appearance of the spokes of a wheel seen through vertical apertures. Philosophical Transactions, 1825 Online: http://www.lumen.nu/rekveld/files/spokes.html
[SH83] Shneiderman, Ben: Direct manipulation: A step beyond programming languages. IEEE Computer, 16(8):57‐69, 1983. [SH92] Shneiderman, Ben: Tree Visualization with Treemaps: A 2‐D Space‐filling Ap‐
proach. ACM Trans. on Graphics, Vol. 11, No. 1, 1992, pp. 92‐99. [WA04] Wahrig, Gerhard: Wahrig Deutsches Wörterbuch. Wissen Media Verlag, 2002 [WI04] Wikipedia, 2004 [Website] Online: http://www.wikipedia.de/
Seite 17 Anhang 6.2 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Daumenkino ...................................................................................................................... 4
Abbildung 2: Einzelne Bilder einer GIF‐Animation............................................................................. 5
Abbildung 3: Windows‐Sanduhr............................................................................................................ 5
Abbildung 4: Zeichnen eines Kreises in einem Graphikprogramm .................................................. 6
Abbildung 5: Treemap‐Software (Zoomen eines Daten‐Bereichs)................................................... 10
Abbildung 6: Zwei Screenshots der PhotoMesa‐Software (Thumbnail, Zooming)....................... 11
Abbildung 7: Excentric Labeling........................................................................................................... 11
Abbildung 8: Personal Brain, Wechsel auf anderen Link.................................................................. 12
Abbildung 9: Hauptfenster des iSpace Finders .................................................................................. 12
Abbildung 10: Zustand der Datenpunkte: Normalzustand, Mausbewegung, Mausklick ........... 13
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