VisualisierungOpen Source Tools zur Datenaufbereitung<br />Thomas Schrefl<br />thomas.schrefl@fhstp.ac.at<br />
Überblick<br /><ul><li>Geschichte und aktuelle Beispiele
Die Psychologie des Sehens
Paraview: Visualisierung von 3D Vorgängen
Provenance: Wer Wann Wie</li></li></ul><li>
William Playfair, The Commercial and Political Atlas, 1786<br />
Informations Wachstum<br />
Bessere Darstellungen<br />1980<br />2007<br />
1990: A study of the evolution of a numerically modeled severe storm<br />http://redrock.ncsa.illinois.edu/image_89video.h...
2004: Hunt for the supertwister<br />http://access.ncsa.illinois.edu/Stories/supertwister/tornado/image_gallery.htm<br />
Visualisierung<br /><ul><li>Wenn Daten in einer bestimmten Art dargestellt werden
Dann können Muster leicht erkannt werdenRauschen im Vordergrund hat weniger Auswirkung</li></li></ul><li>Für welche Frucht...
1  Suche den höchsten Balken<br />2  Lese den Namen der Frucht<br />
Visuelle Abfragen<br /><ul><li>Gewinnen von Aufmerksamkeit
Augenbewegungen
Mustererkennung</li></ul>Wenn wir visuelle Abfragen besser verstehen können wir besssere Grafiken gestalten<br />
Betrachte die Linien und BuchstabenFinde heraus, was geschrieben steht<br />
Betrachte die GesichterInterpretiere den Gesichtsausdruck<br />
Bottom-up und Top-down<br /><ul><li>Je nach Aufgabe verschwinden die Gesichter oderdie Buchstaben aus dem Bewußtsein
Was wir sehen hängt vom Muster auf der Leinwand(bottom-up) und der Aufmerksamkeit (top-down) ab
Top-down Effekte bestimmen wo wir hinsehen und was wir vom Bildmuster wahrnehmen</li></li></ul><li>
Hintere Hirnrinde<br />
Feature Verarbeitung<br /><ul><li>V1 Hirnrinde
Fünf Milliarden Neuronen
verarbeiten kleine Informationspackete
Orientierung und Größe
Rot-Grün, Blau-Gelb
Bewegungsrichtungen</li></ul>    Das Verstehen der Feature Verarbeitung hilft Symbole zu verwenden, die hervorstechen<br />
Pop-up Effekt<br />
Eigenschaftskanäle<br />
Unterscheidbarkeit<br /><ul><li>Gute Unterscheidbarkeit
Zielobjekt unterscheidet sich in mehr als einer Eigenschaft auftreten
Weniger gut Unterscheidbar
Zielobjekt unterschiedet sich nur in einer Eigenschaft
Zielobjekt ist von ähnlichen Objekten umgeben</li></li></ul><li>Mehr als ein pop-up<br /><ul><li>Mehr als ein pop-up wird ...
Nach den Symbolen soll unabhängig voneinandergesucht werden können
In jedem Kanal können nur drei Levels unterschieden werden (drei Größen, drei Orientierungen, …)</li></li></ul><li>Wie ist...
Zwischenstufliche Mustererkennung<br /><ul><li>Der visuelle Raum wird in Bereiche mit einheitlicher Texture oder Farbe unt...
Das visuelle Feld wird in einzelne Muster unterteiltImplikationen für das Grafik-Design: Wie Elemente werden zusammengefüg...
(a)<br />Direkte Anwendung für die Darstellung von Vektorfeldern<br />(b)<br />
ömun<br />Visuelle Abfragen:<br />- Wo ist die stärkste Strömung<br /><ul><li> Wohin treibt ein Gegenstand im Wasser
 Wo ist das Wasser am kältesten</li></li></ul><li>Das Auge<br /><ul><li>Mini-Digitalkamera
Linse
Fokusiert das Bild die Netzhaut
Lichtempfindliche Kegel (3 für 3 verschiedene Fraben)Stäbchen (für schwaches Licht)</li></li></ul><li>Mosaik von Fotorezep...
Auflösung<br />
Reihenfolge<br />
Gradienten / Änderung der Werte<br />
Farbreihenfolgen<br /><ul><li>AufgabederFarben
Muster in den Datenerkennen
Quantitative Zahlenwertedarstellen
Hervorhebungen: Starkes Signal in einemKanalUnterschiedzumHintergrund
Null istwichtigeZahl, verwendeeinenneutralen Wert mehrgesättigteFrabenfürWerteüber und unter null
Formenwerdendurch den LuminanzkanalvermitteltZuvieleFrabenkönnen die Forminformationzerstören</li></li></ul><li>
http://www.purveslab.net/seeforyourself/<br />
http://www.purveslab.net/seeforyourself/<br />
Spezielle Farben<br /><ul><li>Aufgrund der color opponent channels Theoriesind die folgenden Farben einzigartig
Sie treten auf, wenn ein starkes Signal auf einem Kanalauftritt und kein Signal an den anderen beiden Kanälen</li></ul>Die...
Erlernbarkeit<br /><ul><li>Verwendig reine Farbtöne zuerst(rot, grün, gelb, blau;  dann rosa, braun, orange, grau, viollet)
Nicht zuviele Farben
Pop-up effects: Hintergrund und Nachbarn sindwichtig wenn etwas hervorstechen soll</li></li></ul><li>Form durch Schattieru...
Grid weniger dominant, Form der Wolke<br />Baker, Bushell, After the storm: Considerations for information visualization,I...
Farben und Zeitleiste<br />
Zusammenfassung<br /><ul><li>Pop-upsMehr als ein Kanal (zB Farbe, Helligkeit, Form) um Aufmerksamkeit auf einen Punkt zu l...
Farbenwenige Farben, klare Reihenfolge Helligkeitskontrast für hohe Ortsauflösung</li></li></ul><li>Bücher<br /><ul><li>Co...
Colin Ware, Information Visualization, Second Edition: Perception for Design, 2004</li></li></ul><li>http://www.purveslab....
http://www.purveslab.net/seeforyourself/<br />
Paraview<br /><ul><li>Downloadwww.paraview.org
Einführunghttp://paraview.org/Wiki/images/6/65/ParaViewTutorial36.pdf http://www.cs.unc.edu/~taylorr/Comp715/ParaView3_2_T...
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Visualisierung

  1. 1. VisualisierungOpen Source Tools zur Datenaufbereitung<br />Thomas Schrefl<br />thomas.schrefl@fhstp.ac.at<br />
  2. 2. Überblick<br /><ul><li>Geschichte und aktuelle Beispiele
  3. 3. Die Psychologie des Sehens
  4. 4. Paraview: Visualisierung von 3D Vorgängen
  5. 5. Provenance: Wer Wann Wie</li></li></ul><li>
  6. 6.
  7. 7. William Playfair, The Commercial and Political Atlas, 1786<br />
  8. 8. Informations Wachstum<br />
  9. 9. Bessere Darstellungen<br />1980<br />2007<br />
  10. 10. 1990: A study of the evolution of a numerically modeled severe storm<br />http://redrock.ncsa.illinois.edu/image_89video.html<br />
  11. 11. 2004: Hunt for the supertwister<br />http://access.ncsa.illinois.edu/Stories/supertwister/tornado/image_gallery.htm<br />
  12. 12.
  13. 13.
  14. 14. Visualisierung<br /><ul><li>Wenn Daten in einer bestimmten Art dargestellt werden
  15. 15. Dann können Muster leicht erkannt werdenRauschen im Vordergrund hat weniger Auswirkung</li></li></ul><li>Für welche Fruchtsorte ist der Wert in $ der importierten Ware am größten?<br />
  16. 16.
  17. 17. 1 Suche den höchsten Balken<br />2 Lese den Namen der Frucht<br />
  18. 18. Visuelle Abfragen<br /><ul><li>Gewinnen von Aufmerksamkeit
  19. 19. Augenbewegungen
  20. 20. Mustererkennung</li></ul>Wenn wir visuelle Abfragen besser verstehen können wir besssere Grafiken gestalten<br />
  21. 21. Betrachte die Linien und BuchstabenFinde heraus, was geschrieben steht<br />
  22. 22.
  23. 23. Betrachte die GesichterInterpretiere den Gesichtsausdruck<br />
  24. 24.
  25. 25. Bottom-up und Top-down<br /><ul><li>Je nach Aufgabe verschwinden die Gesichter oderdie Buchstaben aus dem Bewußtsein
  26. 26. Was wir sehen hängt vom Muster auf der Leinwand(bottom-up) und der Aufmerksamkeit (top-down) ab
  27. 27. Top-down Effekte bestimmen wo wir hinsehen und was wir vom Bildmuster wahrnehmen</li></li></ul><li>
  28. 28. Hintere Hirnrinde<br />
  29. 29. Feature Verarbeitung<br /><ul><li>V1 Hirnrinde
  30. 30. Fünf Milliarden Neuronen
  31. 31. verarbeiten kleine Informationspackete
  32. 32. Orientierung und Größe
  33. 33. Rot-Grün, Blau-Gelb
  34. 34. Bewegungsrichtungen</li></ul> Das Verstehen der Feature Verarbeitung hilft Symbole zu verwenden, die hervorstechen<br />
  35. 35. Pop-up Effekt<br />
  36. 36. Eigenschaftskanäle<br />
  37. 37. Unterscheidbarkeit<br /><ul><li>Gute Unterscheidbarkeit
  38. 38. Zielobjekt unterscheidet sich in mehr als einer Eigenschaft auftreten
  39. 39. Weniger gut Unterscheidbar
  40. 40. Zielobjekt unterschiedet sich nur in einer Eigenschaft
  41. 41. Zielobjekt ist von ähnlichen Objekten umgeben</li></li></ul><li>Mehr als ein pop-up<br /><ul><li>Mehr als ein pop-up wird benötigt, wenn ein Grafikmehr als eine visuelle Abfrage beantworten soll
  42. 42. Nach den Symbolen soll unabhängig voneinandergesucht werden können
  43. 43. In jedem Kanal können nur drei Levels unterschieden werden (drei Größen, drei Orientierungen, …)</li></li></ul><li>Wie ist der Zusammenhang zwischenBruttonationalprodukt eines Staates (GDP),Bildung, Bevölkerungswachstum und Wachstum der Städte<br />
  44. 44.
  45. 45. Zwischenstufliche Mustererkennung<br /><ul><li>Der visuelle Raum wird in Bereiche mit einheitlicher Texture oder Farbe unterteilt
  46. 46. Das visuelle Feld wird in einzelne Muster unterteiltImplikationen für das Grafik-Design: Wie Elemente werden zusammengefügt oder isoliert?</li></li></ul><li>
  47. 47.
  48. 48.
  49. 49. (a)<br />Direkte Anwendung für die Darstellung von Vektorfeldern<br />(b)<br />
  50. 50. ömun<br />Visuelle Abfragen:<br />- Wo ist die stärkste Strömung<br /><ul><li> Wohin treibt ein Gegenstand im Wasser
  51. 51. Wo ist das Wasser am kältesten</li></li></ul><li>Das Auge<br /><ul><li>Mini-Digitalkamera
  52. 52. Linse
  53. 53. Fokusiert das Bild die Netzhaut
  54. 54. Lichtempfindliche Kegel (3 für 3 verschiedene Fraben)Stäbchen (für schwaches Licht)</li></li></ul><li>Mosaik von Fotorezeptoren im Auge<br />
  55. 55. Auflösung<br />
  56. 56. Reihenfolge<br />
  57. 57. Gradienten / Änderung der Werte<br />
  58. 58. Farbreihenfolgen<br /><ul><li>AufgabederFarben
  59. 59. Muster in den Datenerkennen
  60. 60. Quantitative Zahlenwertedarstellen
  61. 61. Hervorhebungen: Starkes Signal in einemKanalUnterschiedzumHintergrund
  62. 62. Null istwichtigeZahl, verwendeeinenneutralen Wert mehrgesättigteFrabenfürWerteüber und unter null
  63. 63. Formenwerdendurch den LuminanzkanalvermitteltZuvieleFrabenkönnen die Forminformationzerstören</li></li></ul><li>
  64. 64. http://www.purveslab.net/seeforyourself/<br />
  65. 65. http://www.purveslab.net/seeforyourself/<br />
  66. 66. Spezielle Farben<br /><ul><li>Aufgrund der color opponent channels Theoriesind die folgenden Farben einzigartig
  67. 67. Sie treten auf, wenn ein starkes Signal auf einem Kanalauftritt und kein Signal an den anderen beiden Kanälen</li></ul>Diese Farben werden unabhängig von der Spracheder Menschen am meisten benutzt<br />
  68. 68. Erlernbarkeit<br /><ul><li>Verwendig reine Farbtöne zuerst(rot, grün, gelb, blau; dann rosa, braun, orange, grau, viollet)
  69. 69. Nicht zuviele Farben
  70. 70. Pop-up effects: Hintergrund und Nachbarn sindwichtig wenn etwas hervorstechen soll</li></li></ul><li>Form durch Schattierung<br />
  71. 71. Grid weniger dominant, Form der Wolke<br />Baker, Bushell, After the storm: Considerations for information visualization,IEEE Computer Graphics and Applications 15 (1995) 12<br />
  72. 72. Farben und Zeitleiste<br />
  73. 73. Zusammenfassung<br /><ul><li>Pop-upsMehr als ein Kanal (zB Farbe, Helligkeit, Form) um Aufmerksamkeit auf einen Punkt zu lenken
  74. 74. Farbenwenige Farben, klare Reihenfolge Helligkeitskontrast für hohe Ortsauflösung</li></li></ul><li>Bücher<br /><ul><li>Colin Ware, Visual Thinking: for Design (Paperback), Morgan Kaufmann Publishers, 2008
  75. 75. Colin Ware, Information Visualization, Second Edition: Perception for Design, 2004</li></li></ul><li>http://www.purveslab.net/seeforyourself/<br />
  76. 76. http://www.purveslab.net/seeforyourself/<br />
  77. 77. Paraview<br /><ul><li>Downloadwww.paraview.org
  78. 78. Einführunghttp://paraview.org/Wiki/images/6/65/ParaViewTutorial36.pdf http://www.cs.unc.edu/~taylorr/Comp715/ParaView3_2_Tutorial.html </li></li></ul><li>Vistrails<br /><ul><li>www.vistrails.org
  79. 79. www.vistrails.com</li></li></ul><li>User Interface<br />
  80. 80. Provenance (Herkunft)<br />Wie ist das Bild entstanden?<br />Welche Datensätze wurden verwendet?<br />Welche Schritte (Filter, etc ....) wurden angewendet?<br />Lässt sich die Ansicht mit früheren Versionen vergleichen?<br />
  81. 81.
  82. 82.
  83. 83. Load Vistrails Plugin into Paraview <br />
  84. 84.
  85. 85. Lade Datensatz<br />Lade Datenfile<br />
  86. 86. Selektere Daten<br />Wähle Momentum aus<br />
  87. 87. Klicke Apply<br />
  88. 88. Seletiere eine Untergitter<br />1 Extract subgrid<br />3 Klick Apply<br />2 Setze Minium und Maxium auf 18 iin der resten Zeie<br />
  89. 89. Wähle Momentum aus<br />
  90. 90. Selektiere Oberfläche<br />2 Extract subgrid<br />1 Wähle bluntfin<br />4 Klick Apply<br />3 Setze Minium und Maxium auf 0in der zweiten Zeile<br />
  91. 91. Stromlinien (1)<br />Ändere auf Line Source<br />
  92. 92. Stromlinien (2)<br />Editiere Anfangs - und Endpunktund Anzahl der Punkte<br />
  93. 93. Tubes (1)<br />1 Wähle den Stream Tracer dann Menü Filters Alphapetical  Tube<br />
  94. 94. Tubes (2)<br />Wähle Number of Sidesund Radius<br />
  95. 95. Tubes (3)<br />Wähle Angular Velocityfür die Farbe der Tubes<br />
  96. 96. Speichere als Paraview File<br />
  97. 97. Öffne das File comb.xyz<br />
  98. 98. Lade die Daten<br />Klick Hier<br />
  99. 99. Zeichne einen Contour Plot<br />Menu: Filter  Alphabetical  Contour<br />Wähle die GrenzeDoppelklick und ändernauf 0.3<br />
  100. 100. Wähle Pressure<br />

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