Interaktiivinen visualisointi - Interactive visualization

Vuorovaikutteisen visualisoinnin tai interaktiivinen visualisointi on osa graafisen visualisoinnin vuonna tietotekniikassa , johon tutkii, miten ihmiset ovat vuorovaikutuksessa tietokoneiden luoda graafisia esityksiä tietoja ja miten tämä prosessi voidaan tehostaa.

Jotta visualisointia voidaan pitää interaktiivisena, sen on täytettävä kaksi kriteeriä:

  • Inhimillinen panos : Tietojen visuaalisen esityksen tai edustettavan tiedon joidenkin näkökohtien hallinnan on oltava ihmisen saatavilla, ja
  • Vasteaika : Ihmisen tekemät muutokset on sisällytettävä visualisointiin ajoissa. Yleensä interaktiivista visualisointia pidetään pehmeänä reaaliaikaisena tehtävänä.

Yksi erityinen interaktiivisen visualisoinnin tyyppi on virtuaalitodellisuus (VR), jossa tiedon visuaalinen esitys esitetään upottavalla näyttölaitteella, kuten stereoprojektorilla (katso stereoskooppi ). VR: lle on ominaista myös spatiaalisen metaforan käyttö, jossa osa informaation näkökulmista esitetään kolmessa ulottuvuudessa, jotta ihmiset voivat tutkia tietoja ikään kuin ne olisivat läsnä (missä ne sen sijaan olivat kaukana), sopivan kokoisina (missä sen sijaan paljon pienemmässä tai suuremmassa mittakaavassa kuin ihminen voi suoraan havaita) tai jolla oli muoto (missä se sen sijaan voisi olla täysin abstrakti).

Toinen vuorovaikutteisen visualisoinnin tyyppi on yhteistyöhön perustuva visualisointi, jossa useat ihmiset ovat vuorovaikutuksessa saman tietokonevisualisoinnin kanssa välittääkseen ajatuksensa toisilleen tai tutkiakseen tietoa yhteistyössä. Usein yhteisöllistä visualisointia käytetään, kun ihmiset ovat fyysisesti erillään. Useita verkkoon kytkettyjä tietokoneita käyttämällä sama visualisointi voidaan esittää jokaiselle henkilölle samanaikaisesti. Sitten ihmiset tekevät huomautuksia visualisointiin sekä kommunikoivat ääni- (eli puhelin), video- (eli videoneuvottelu) tai tekstiviestien (eli IRC ) kautta.

Ihmisen hallinta visualisoinnissa

Ohjelmoijan hierarkkinen vuorovaikutteinen grafiikkajärjestelmä ( PHIGS ) oli yksi ensimmäisistä ohjelmallisista ponnisteluista vuorovaikutteisessa visualisoinnissa, ja siinä esitettiin luettelo ihmisen tarjoamista syötetyypeistä . Ihmiset voivat:

  1. Valitse osa olemassa olevasta visuaalisesta esityksestä;
  2. Etsi kiinnostava paikka (jolla ei ehkä ole edustus);
  3. Aivohalvaus polku;
  4. Valitse vaihtoehto vaihtoehtoluettelosta;
  5. Arvioi syöttämällä numero; ja
  6. Kirjoita kirjoittamalla tekstiä.

Kaikki nämä toimet edellyttävät fyysistä laitetta. Syöttölaitteet vaihtelevat tavallisista - näppäimistöt , hiiret , grafiikkatabletit , ohjauspallot ja kosketuslevyt - esoteerisiin - langallisiin käsineisiin , puomivarret ja jopa monisuuntaiset juoksumatot .

Näitä syöttötoimintoja voidaan käyttää hallitsemaan sekä edustettavaa tietoa että tapaa, jolla informaatio esitetään. Kun esiteltävää tietoa muutetaan, visualisointi on yleensä osa palautesilmukkaa . Tarkastellaan esimerkiksi ilma-aluksen ilmailujärjestelmää, jossa ohjaajan panokset nousevat, nousevat ja kääntyvät ja visualisointijärjestelmä antaa ilma-aluksen uuden asenteen. Toinen esimerkki olisi tutkija, joka muuttaa simulaatiota, kun se on käynnissä, vastauksena sen nykyisen edistymisen visualisointiin (katso Visulaatio ). Tätä kutsutaan laskennalliseksi ohjaukseksi .

Useimmiten informaation esitystapaa muutetaan eikä itse informaatiota (katso Visualisointi (graafinen) ).

Nopea vastaus ihmisen panokseen

Kokeet ovat osoittaneet, että useimmat ihmiset havaitsevat yli 20 ms: n viiveen tulon ja visuaalisen esityksen päivityksen välillä. Siksi on toivottavaa, että interaktiivinen visualisointi tuottaa renderöinnin, joka perustuu ihmisen panokseen tässä ajassa. Kun visualisoinnin luomiseksi on kuitenkin käsiteltävä suuria määriä dataa, siitä tulee vaikeaa tai jopa mahdotonta nykyisellä tekniikalla. Siten termiä "interaktiivinen visualisointi" käytetään yleensä järjestelmissä, jotka antavat palautetta käyttäjille muutaman sekunnin kuluessa syötöstä. Termiä interaktiivinen framerate käytetään usein mittaamaan kuinka interaktiivinen visualisointi on. Framerates mittaa taajuutta, jolla kuva (kehys) voidaan luoda visualisointijärjestelmällä. 50 kuvan sekuntinopeutta (kehys / s) pidetään hyvänä, kun taas 0,1 kuvaa / s pidetään huonona. Frameraattien käyttö vuorovaikutteisuuden kuvaamiseen on kuitenkin hieman harhaanjohtavaa, koska framerate on kaistanleveyden mittari, kun taas ihmiset ovat herkempiä viiveelle . Tarkemmin sanottuna on mahdollista saavuttaa hyvä 50 kuvaa / s -nopeus, mutta jos syntyvät kuvat viittaavat muutoksia visualisointiin, jonka henkilö on tehnyt yli sekunnin sitten, se ei tunnu interaktiiviselta henkilölle.

Interaktiiviseen visualisointiin tarvittava nopea vasteaika on vaikeasti täytettävä, ja on olemassa useita lähestymistapoja, joita on tutkittu tarjoamaan ihmisille nopea visuaalinen palaute heidän panoksensa perusteella. Jotkut sisältävät

  1. Rinnakkainen renderointi - jossa kuvan renderöinnissä käytetään samanaikaisesti useampaa kuin yhtä tietokonetta tai näytönohjainta. Eri tietokoneet voivat renderoida useita kehyksiä samanaikaisesti ja tulokset voidaan siirtää verkon kautta yhdelle näytölle . Tämä edellyttää, että jokainen tietokone pitää sisällään kopion kaikesta renderoidusta tiedosta ja lisää kaistanleveyttä, mutta lisää myös viivettä. Jokainen tietokone voi myös renderoida yhden kehyksen eri alueen ja lähettää tulokset verkon kautta näytettäväksi. Tämä vaatii jälleen jokaista tietokonetta pitämään kaikki tiedot ja voi johtaa kuormituksen epätasapainoon, kun yksi tietokone on vastuussa siitä, että näytön alue näytetään enemmän kuin muut tietokoneet. Lopuksi kukin tietokone voi renderoida kokonaisen kehyksen, joka sisältää osan informaatiosta. Tuloksena olevat kuvat ja niihin liittyvä syvyyspuskuri voidaan sitten lähettää verkon yli ja yhdistää muiden tietokoneiden kuvien kanssa. Tuloksena on yksi kehys, joka sisältää kaikki renderöitävät tiedot, vaikka kaikki tiedot eivät olleetkaan yhden tietokoneen muistissa. Tätä kutsutaan yhdensuuntaiseksi syvyyskompositoinniksi, ja sitä käytetään, kun suuria määriä tietoa on tehtävä vuorovaikutteisesti.
  2. Progressiivinen renderöinti - kun kehysnopeus taataan renderoimalla esitettävän tiedon osa alajoukko ja tarjoamalla lisäyksiä (progressiivisia) renderöintiin, kun visualisointi ei enää muutu.
  3. Tasotiedot ( LOD ) - renderöinti - jossa yksinkertaistetut esitykset tiedosta tehdään halutun kuvanopeuden saavuttamiseksi, kun henkilö antaa syötteen, ja sitten täydellistä esitystä käytetään yksittäiskuvan luomiseen, kun henkilö on käsittelemässä visualisointia. Yksi yleinen muunnos LOD-renderöinnistä on alinäyte . Kun edustettava tieto on tallennettu topologisesti suorakaiteen muotoiseen ryhmään (kuten digitaalisten valokuvien , MRI-skannausten ja rajallisten erosimulaatioiden yhteydessä on tavallista ), pienemmän resoluution versio voidaan helposti luoda ohittamalla n pistettä kutakin suoritettua pistettä kohti. Alinäytteistystä voidaan käyttää myös sellaisten renderointitekniikoiden nopeuttamiseen, kuten äänenvoimakkuuden visualisointi, jotka vaativat yli kaksinkertaisen laskennan kaksinkertaiselle kuvalle. Kun renderoidaan pienempi kuva ja skaalataan sitten kuva täyttämään pyydetty näyttötila, samojen tietojen renderointiin tarvitaan paljon vähemmän aikaa.
  4. Kehyksetön renderointi - jossa visualisointia ei enää esitetä kuvien aikasarjana, vaan yhtenä kuvana, jossa eri alueita päivitetään ajan myötä.

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit

Monissa konferensseissa järjestetään ja julkaistaan ​​interaktiivisia visualisointiakateemisia artikkeleita.