读数据可视化29可视化中的交互(下)
读数据可视化29可视化中的交互(下)1. 交互技术1.1. 选择、导航、重配、编码、抽象/具象、过滤、关联1.2. 概览细节OverviewDetails和焦点上下文FocusContext1.3. 选择1.3.1. 通过鼠标或其他交互硬件对对象进行选择selection就是这样一种方式同时也是最常见的交互手法之一1.3.2. 鼠标悬浮选择、鼠标点击选择和刷选/框选等1.3.3. 鼠标悬浮选择往往适用于交互延迟较短、需要重新渲染的元素较少的情况1.3.4. 鼠标点击选择则针对需要重新渲染大量的可视元素、需要查询或计算大量数据、交互延迟相对较长的情况1.3.5. 刷选与框选也是常用的选择方式在已有的可视化视图上刷选和框选能够比用户输入选择条件更加直观、方便地对多个数据元素或感兴趣的区域进行选择1.3.6. 视觉混乱Visual Clutter1.3.7. 将堆叠的区域放大Zoom-in以便增加重叠元素之间的距离最终消除彼此的遮挡便于我们进行选择1.3.8. 偏心标签1.3.8.1. Excentric Labeling1.3.8.2. 偏心标签在用户鼠标接触到数据点之前不可见标签显现时采用名称描述每个数据点可视地连接数据点和标签最后为标签排序以显示数据点的信息1.4. 导航1.4.1. Navigation1.4.2. 是可视化系统中最常见的交互手段之一1.4.3. 通常只能显示从选定视点出发可见的局部数据并通过改变视点的位置观察其他部分的数据1.4.4. 在三维数据场可视化中导航相当于在物理空间中移动视点是观察整个空间的有效手段1.4.5. 最简单、直接的导航方法是通过导航栏加超链接的方式进行导航导航栏中的元素通过简单的总结文字总结一部分数据的基本特征允许用户通过点击进一步对该部分数据进行探索1.4.6. 在可视化领域缩放、平移和旋转是导航中三个最基本的动作换言之是调整视点位置、控制视图内容的三个最基本手段1.4.7. 缩放Zooming使视点靠近或远离某个平面1.4.7.1. 从空间感知上说靠近会展示更少的内容但展示的对象会变大1.4.7.2. 缩小则能够展示更多的内容而展示的对象会变小1.4.8. 平移Panning使视点沿着与某个平面平行的方向移动或向上向下或从一侧到另一侧1.4.9. 旋转Rotating使视点方向的虚拟相机绕自身轴线旋转1.4.10. 导航交互的最大挑战是在视点移动和场景变换时用户能否时刻掌握自己在整个数据空间中所处的位置从而将观察到的若干场景在大脑中综合成对整个数据的感知1.4.11. 在场景转换中使用渐变动画实现场景的切换感知1.4.12. 在总体视图中采用高亮技术实现对感兴趣信息的展示1.4.13. 导航并不一定需要通过移动视点来完成也可以辅助以元素在数据空间中的转换来完成1.5. 重配1.5.1. Reconfigure1.5.2. 旨在通过改变数据元素在空间中的排列为用户提供观察数据的不同视角1.5.3. 在常见的二维统计图表例如折线图、直方图等中调整基线则是比较常用的重配方式1.6. 编码1.6.1. 视觉编码是可视化的核心要素之一交互式地改变数据元素的可视化编码如改变颜色编码、更改大小、改变方向、更改字体、改变形状等或者使用不同的表达方式以改变视觉外观可以直接影响用户对数据的认知1.6.2. 随着数据越来越复杂用户往往需要不止一种编码方式来对元素进行编码以查看该元素不同的属性方便元素之间的对比1.7. 抽象/具象1.7.1. Abstraction/Elaboration1.7.2. 交互技术可以为用户提供不同细节等级的信息用户可以通过交互控制显示更多或更少的数据细节1.7.3. 在可视化系统中抽象往往能展示更多的数据对象方便用户对数据整体的理解1.7.4. 具象往往能展示对象更多的属性和细节使得用户可以直观地探索数据1.7.5. 抽象 /具象技术往往体现为概览细节这样的交互模式1.8. 过滤1.8.1. Filtering1.8.2. 通过设置约束条件实现信息查询1.8.3. 可视化通过视觉编码将数据以视图呈现给用户使之对数据的整体特性有所了解并能进行过滤操作1.8.4. 在信息过滤的过程中将视觉编码和交互紧密迭代进行动态实时地更新过滤结果以达到过滤结果对条件的实时响应、用户对结果快速评价的目的从而加速信息获取效率1.8.5. 在线的可视化过滤技术称为动态查询Dynamic Queries是信息可视化中应用最广泛的经典技术之一1.8.5.1. 动态查询往往被应用于合作系统当中1.8.5.2. 动态查询作为一种有效的信息检索手段在可视化系统中被大量使用其后的改进和扩展使之更高效和直观1.8.5.3. 局限是所有属性的过滤控件都不相关联1.8.6. 对于时空数据数据的语义及属性的复杂一直是数据检索的重要难题1.9. 关联1.9.1. Connection1.9.2. 往往被用于高亮显示数据对象间的联系或者显示与特定数据对象有关的隐藏对象这在单视图和多视图Multiple View应用中都有所体现多视图尤甚1.9.3. 多视图可以对同一个数据在不同视图中采用不同的可视化表达也可以对不同但相关联的数据采用相同的可视化表达这样的好处是用户可以同时观察数据的不同属性也可以在不同的角度和不同的显示方式下观察数据1.10. 概览细节1.10.1. OverviewDetails1.10.2. 基本思想是在资源有限的条件下同时显示概览和细节1.10.3. 概览指不需要任何平移或滚动在一个视图上集中显示所有的对象1.10.4. 概览细节的用户交互模式指显示全局概览并将细节部分在相邻视图或本视图上进行展示其好处在于非常符合用户探索数据的行为模式1.10.5. 概览为用户提供了一个整体印象使得其对数据的结构等全局信息有大体的判断1.10.6. 可缩放用户界面Zoomable User Interfaces,ZUI通过流畅的缩放技术在概览和不同尺度的细节视图之间无缝转换1.10.7. 在原有的概览界面中嵌入Embedding更多的信息也是一种实现概览细节的途径1.10.8. 在嵌入过程中最需要解决的是原有概览界面中空间不足的问题1.11. 焦点上下文1.11.1. 在同一视图上提供选中的数据子集的上下文信息1.11.2. 焦点上下文FocusContext致力于显示用户兴趣焦点部分的细节信息同时体现焦点和周边的关系关联即整合了当前聚焦点的细节信息与概览部分的上下文信息1.11.3. 焦点指用户交互选择进一步浏览的某一块感兴趣区域Region of Interest,ROI上下文则是该区域周边的信息1.11.4. 通过视觉编码以及变形等技术将两者整合最终为用户提供一种随着交互动态变化的视觉表达方式1.11.5. 变形1.11.5.1. Distortion1.11.5.2. 变形Distortion技术是聚焦上下文中的一个大类1.11.6. 双焦视图1.11.6.1. Bifocal View1.11.6.2. 是一种在平面上采用变形或者抽象方式压缩显示空间以突出关注重点同时保持上下文信息的技术1.11.6.3. 压缩部分可以呈现为形态压缩也可以用抽象表示加部分注释以维持上下文信息1.11.7. 鱼眼视图1.11.7.1. Fisheye View1.11.7.2. 模仿了摄影中鱼眼镜头的效果1.11.7.3. 鱼眼镜头是一种广角镜头拍摄效果近似于将图像径向扭曲1.11.7.4. 可视化借助这样的变形方式达到重点突出、周边兼顾的视觉效果1.11.7.5. 鱼眼技术则作用于网络图结构本身是一种*结构性扭曲1.11.8. 表透镜1.11.8.1. Table Lens1.11.8.2. 是一种针对二维表的变形技术它将鱼眼技术应用到二维表的框架结构中1.11.9. 边透镜1.11.9.1. Edge Lens1.11.9.2. 专门用于解决图的边遮挡问题节点过多、边过密时层叠的边覆盖欲选择的节点或者边给用户交互选择带来不小的困难鱼眼、放大等技术都不能解决这个问题1.11.10. 变形方法还可以运用于树形结构数据展开和收缩是在大型树形结构数据中实现焦点上下文的有效手段1.11.11. 改变体绘制的光线投射方向和投射结果图像层的采样方式可实现三维空间数据场可视化的焦点上下文交互1.11.12. 角镜头Angular Lens方法采用和前两种不同的光线投射角度达到如广角镜头扭曲那样的效果1.11.13. 变形可能造成用户对数据的曲解1.11.14. 加层1.11.14.1. 在视图的局部添加另一层视图以同时浏览焦点与上下文也是一种常用的焦点上下文做法1.11.15. 魔术透镜的概念可运用于三维数据1.11.15.1. 三维空间中的数据往往由于其空间分布位置产生的遮挡透视现象难以被全面而准确地认知1.11.15.2. 三维魔术透镜技术在三维数据上添加一个呈现为立方体或其他形状的透明观察区域用户可移动这个区域以观察空间数据中外部和内部不同的细节2. 交互与硬件设备2.1. 交互技术与所使用的硬件设备密不可分2.2. 采用什么样的交互设备从根本上决定了交互方式和技术2.3. 如果可视化的媒介是三维的显示空间选择操作则需要基于三维坐标来实现2.4. 交互环境2.4.1. 虚拟现实Virtual Reality,VR中常用的CAVECave Automatic Virtual Environment系统2.4.2. 移动设备特别是智能手机的大量普及移动设备的可视化也越来越受到关注2.4.3. 特殊的可视化环境中也需要特殊的交互方式2.4.3.1. 在医学可视化应用于临床手术时医生或者护士需要在手术进行中操作可视化来指导下一步的手术2.5. 交互设备2.5.1. 多点触控与传统交互设备比最大的优点是更好地支持了协作可视分析因为它能非常好地支持多人同时进行交互2.5.2. 由于“肥手指效应Fat-finger Problem”用手直接触控的设备通常导致较低的精度2.5.3. 如果越接近物理空间中人们对于物体的操作越容易被用户接受效率也越高2.5.4. Illuminating Clay系统2.5.4.1. 目的是对地理景观模型进行实时分析和模拟2.5.5. 交互与可视化设备是推动交互技术发展至关重要的驱动力2.5.6. 随着硬件设备的不断发展可视化的表达手段不断丰富对交互技术也带来了新的挑战和机遇