第10 章 -可視化中的交互-SDU

1、山東大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 & 軟件學(xué)院 蔣志方目錄一般交互系統(tǒng)可視化交互的主要類型/分類典型交互范式概覽+細(xì)節(jié)焦點(diǎn)+上下文對(duì)偶界面動(dòng)畫過(guò)渡可視化技術(shù)和方法的用戶評(píng)估一般人機(jī)交互系統(tǒng)一般人機(jī)交互系統(tǒng)Command-line interfaceWIMPPen UIMulti-touch interactionGesture interactionWearable computingTangible user interface60年代的交互Sketchpad Ivan Sutherland 1963Direct-touchMulti-touchMulti-touchMicrosoft

2、KinectKinect GameLeap MotionGoogle Glass其它交互工具M(jìn)YO 腕帶Oculus Rift 頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備G-Speak手套可視化交互類型可視化交互類型表示與交互信息可視化的兩個(gè)主要成分表征交互表示(representation)是用戶的關(guān)注對(duì)象交互(interaction)提供用戶可操作的手段交互的類型Dix and Ellis (AVI 1998) 提出高亮和焦點(diǎn)搜索更多信息- drill down和超鏈接概況與上下文，縮放與魚眼同一個(gè)表示，不同參數(shù)選擇鏈接不同的表示/征：提供時(shí)間上的過(guò)渡（如淡入淡出）交互類型Daniel Keim (TVCG 20

3、02) 投影/映射過(guò)濾縮放失真變形Brushing & linking最新的分類(user intent)選擇(Select): mark something as interesting探索(Explore): show me something else再布局(Reconfigure): show me a different arrangement視覺(jué)編碼(Encode): show me a different representation抽象化/具體化(Abstract/Elaborate): show me more or less detail 過(guò)濾(Filter): s

4、how me something conditionally鏈接(Connect): show me related itemsYi J S, ah Kang Y, Stasko J T, et al. Toward a deeper understanding of the role of interaction in information visualization. TVCG 2007.1. 選擇標(biāo)記感興趣的區(qū)域或特征追蹤這些區(qū)域或特征的變化實(shí)例： 在谷歌地圖中添加地標(biāo)并且快速返回在TableLens聚焦功能方法一：信息提示懸停鼠標(biāo)光標(biāo)顯示項(xiàng)目的詳情Word tree方法二：鼠標(biāo)選擇單

5、擊選擇一個(gè)項(xiàng)目，并顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)的屬性選擇時(shí)的視覺(jué)混亂(visual clutter)解決辦法：放大標(biāo)簽選擇的挑戰(zhàn)與目標(biāo)如何可視化標(biāo)簽？當(dāng)很多實(shí)體存在時(shí)，逐一做標(biāo)記很困難歸結(jié)為字符串在有限空間排列的問(wèn)題理想中的標(biāo)簽可解讀具有指引性：明確地指向它的標(biāo)簽對(duì)象互相不遮擋對(duì)所有對(duì)象給出標(biāo)簽是理想狀況，但并不總是可行的偏心標(biāo)簽(Excentric Labeling) 偏心標(biāo)簽要素在用戶鼠標(biāo)接觸到數(shù)據(jù)點(diǎn)之前不可見(jiàn)采用名稱描述每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可視地連接數(shù)據(jù)點(diǎn)和標(biāo)簽為標(biāo)簽排序，以顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)的布局Demo: /hcil/excentric/dist/bin/test7.html2.

6、 探索顯示不同的數(shù)據(jù)部分或?qū)傩栽试S用戶檢查不同的數(shù)據(jù)子集克服顯示尺寸的限制實(shí)例在數(shù)字醫(yī)療系統(tǒng)中改變視點(diǎn)詞典的互相鏈接直接跳轉(zhuǎn)憑借兩個(gè)對(duì)象之間的聯(lián)系從一個(gè)跳轉(zhuǎn)到另外一個(gè)跳轉(zhuǎn)方式：網(wǎng)頁(yè)上的超鏈接http:/ navigation3. 再布局顯示一個(gè)不同的排列通過(guò)改變空間排列提供不同的角度實(shí)例在TableLens中排序和重組更改在散點(diǎn)圖的屬性方法一：重組視圖保持基本表述和數(shù)據(jù)顯示不變，重組元素的位置順序TableLens中，可以左右移動(dòng)表示屬性的列方法二：重新排序TableLens中可以選擇某種屬性進(jìn)行排序TableLensDust&Magnet4. 視覺(jué)編碼顯示一個(gè)不同的表示方式（visu

7、al representation）是可視化的核心要素改變視覺(jué)外觀實(shí)例改變顏色編碼更改大小改變方向更改字體改變形狀Many eyes舉例在軟件底部選擇不同的顯示模式NodeTrix5. 抽象化/具體化顯示更多或更少的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)調(diào)整抽象級(jí)別（概觀和細(xì)節(jié)）實(shí)例展開(kāi)子類別，提供互動(dòng)的可視化方法展開(kāi)TreeMapSunburst中的Details-on-demand縮放（縮放幾何）Details-on-Demand可視化術(shù)語(yǔ)，指提供給觀察者關(guān)于某些數(shù)據(jù)的更多信息或細(xì)節(jié)可能是關(guān)于一個(gè)事件的更多信息可能從一個(gè)聚類視圖轉(zhuǎn)到單獨(dú)的視圖應(yīng)用場(chǎng)合由于尺寸問(wèn)題而不能顯示整個(gè)數(shù)據(jù)顯示一組對(duì)象的抽象表達(dá)展開(kāi)數(shù)據(jù)組以顯示更

8、多細(xì)節(jié)，或顯示單個(gè)數(shù)據(jù)6. 過(guò)濾顯示符合條件的某些數(shù)據(jù)子集基于某些特定的條件改變顯示的數(shù)據(jù)集實(shí)例動(dòng)態(tài)查詢屬性瀏覽器NameVoyager中的按鍵過(guò)濾QuerySketch方法一：過(guò)濾/限制改變數(shù)據(jù)集的顯示方式聚焦縮小/擴(kuò)大Baby name方法二：動(dòng)態(tài)查詢(dynamic query)可視化中最有用、最有名的技術(shù)DB查詢通常得到的結(jié)果FilmFinder Music Filtering動(dòng)態(tài)查詢優(yōu)勢(shì) 加快工作效率 促進(jìn)反向、撤銷、探索 非常自然的交互方式 顯示數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)查詢劣勢(shì)操作過(guò)于耦合難以制定任意的布爾表達(dá)式嗎？!(A1 V A2) A3 V (A4 V A5 A6) V 設(shè)置會(huì)產(chǎn)生全局影響設(shè)

9、置條件必須提前確定當(dāng)數(shù)據(jù)尺寸變大時(shí)，動(dòng)態(tài)查詢無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)存儲(chǔ)問(wèn)題線性數(shù)組均勻網(wǎng)格Kd-樹(shù)向量量化直方圖刷?。˙rushing Histogram）Brushing技術(shù)在直方圖上的特殊情況在直方圖中表示的數(shù)據(jù)值可以點(diǎn)擊并選擇（控制對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域）當(dāng)選擇某個(gè)柱塊（bin），其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)在主視圖窗口中被高亮顯示應(yīng)用三維體數(shù)據(jù)場(chǎng)的傳輸函數(shù)設(shè)計(jì)BH舉例7. 鏈接顯示相關(guān)的項(xiàng)目高亮（highlight）關(guān)聯(lián)和關(guān)系顯示與特定數(shù)據(jù)項(xiàng)目有關(guān)的被隱藏的項(xiàng)目實(shí)例Vizster，直接高亮連接的節(jié)點(diǎn)InfoScope，brushing高亮連接性觀察者可以同時(shí)觀察數(shù)據(jù)的不同屬性相反地，觀察者也可以在不同的角度和不同的顯示

10、方式下觀察數(shù)據(jù)必須清楚數(shù)據(jù)的位置Brushing（刷取）可視化常用技術(shù)在一個(gè)視圖選擇數(shù)據(jù)，另一個(gè)視圖高亮適用范圍：同一個(gè)數(shù)據(jù)的多個(gè)視圖集合各類技術(shù)的系統(tǒng)典型交互范式典型交互范式概覽+細(xì)節(jié)焦點(diǎn)+上下文對(duì)偶界面動(dòng)畫過(guò)渡概覽概覽+ +細(xì)節(jié)細(xì)節(jié)概覽+細(xì)節(jié)(overview+details)尺度問(wèn)題數(shù)據(jù)太大，不能在屏幕上顯示可能包含太多的事例可能包含太多的變量屏幕上只能顯示部分?jǐn)?shù)據(jù)，但觀者焦點(diǎn)隨時(shí)而變潛在的解決方案數(shù)據(jù)的表達(dá)用戶交互兩者兼用通常的解決方案滾動(dòng)提供一個(gè)大的虛擬屏幕，允許用戶在不同的區(qū)域移動(dòng)比較笨拙只能看到一片區(qū)域放大和縮小DOT上下文 + 焦點(diǎn)為什么成為魚眼？魚眼相機(jī)鏡頭Fisheye V

11、iew, 1992 Fisheye View, 1992 GraphLensThe magic volume lens多焦點(diǎn)顯示 透視墻計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的3D雙焦點(diǎn)顯示將表映射到圖上x軸表示時(shí)間y軸表示數(shù)據(jù)項(xiàng)DataLens, 2003 Focus & Context Screen Focus+Context ScreenMaps“Overview first, zoom and filter, and details on demand.” -Ben Schneiderman 對(duì)偶界面模型對(duì)偶界面模型對(duì)偶界面模型對(duì)同一數(shù)據(jù)同時(shí)采用兩種不同方式的可視化允許用戶在兩個(gè)視窗內(nèi)進(jìn)行可視化交互操作和

12、交互結(jié)果的關(guān)聯(lián)Chen W, Ding Z, Zhang S, et al. A novel interface for interactive exploration of DTI fibers. TVCG, 2009.Animation動(dòng)畫效果FocusChange敘事動(dòng)畫HansRosling 可視化方法可視化方法/ /技術(shù)的用戶評(píng)估技術(shù)的用戶評(píng)估目的目的可視化方法或技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題可能有明確的目標(biāo)用戶和使用場(chǎng)景可能有針對(duì)的具體任務(wù)需要考慮其他領(lǐng)域的應(yīng)用可視化方法或技術(shù)的用戶評(píng)估包含幾個(gè)目的：對(duì)比新方法和已有方法確定方法的有效性（目標(biāo)用戶、任務(wù)和情景）明確新的應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)鍵應(yīng)用定量評(píng)估研究假設(shè) + 驗(yàn)證（證實(shí)或證偽）步驟基于已有理論和前人研究列出評(píng)估假設(shè)設(shè)計(jì)評(píng)估實(shí)驗(yàn)執(zhí)行實(shí)驗(yàn)方案分析結(jié)果