Etkileşimli görselleştirme - Interactive visualization

Etkileşimli görselleştirme veya interaktif görselleştirme dalıdır grafik görselleştirme içinde bilgisayar bilimi insanların bilgileri ve bu süreci daha verimli hale getirilebilir grafik çizimler oluşturmak için bilgisayarlar nasıl etkileşimde okuyan içerir.

Bir görselleştirmenin etkileşimli olarak kabul edilebilmesi için iki kriteri karşılaması gerekir:

  • İnsan girdisi : Bilginin veya temsil edilen bilginin görsel temsilinin bazı yönlerinin kontrolü, bir insan tarafından erişilebilir olmalıdır ve
  • Tepki süresi : İnsan tarafından yapılan değişiklikler, görselleştirmeye zamanında dahil edilmelidir. Genel olarak, etkileşimli görselleştirme yumuşak bir gerçek zamanlı görev olarak kabul edilir .

Belirli bir etkileşimli görselleştirme türü, bilgilerin görsel temsilinin stereo projektör gibi sürükleyici bir görüntüleme cihazı kullanılarak sunulduğu sanal gerçekliktir (VR) ( stereoskopiye bakın ). VR ayrıca, bilginin bazı yönlerinin üç boyutta temsil edildiği, insanların bilgiyi sanki mevcut gibi (bunun yerine uzak olduğu yerde), uygun şekilde boyutlandırılmış (bunun yerine olduğu yerde) keşfedebilmeleri için uzamsal bir metaforun kullanılmasıyla da karakterize edilir. insanların doğrudan algılayabileceğinden çok daha küçük veya daha büyük bir ölçekte) veya bir şekle sahipti (bunun yerine tamamen soyut olabilir).

Diğer bir etkileşimli görselleştirme türü, birden fazla kişinin fikirlerini birbirlerine iletmek veya bilgileri işbirliği içinde keşfetmek için aynı bilgisayar görselleştirmesiyle etkileşime girdiği işbirliğine dayalı görselleştirmedir. Sıklıkla, insanlar fiziksel olarak ayrıldığında işbirliğine dayalı görselleştirme kullanılır. Ağa bağlı birkaç bilgisayar kullanılarak, aynı görselleştirme her kişiye aynı anda sunulabilir. İnsanlar daha sonra görselleştirmeye ek açıklamalar yapar ve ayrıca ses (yani telefon), video (yani bir video-konferans) veya metin (yani IRC ) mesajları yoluyla iletişim kurarlar .

Görselleştirmenin insan kontrolü

Programcının Hiyerarşik Etkileşimli Grafik Sistemi ( PHIGS ), etkileşimli görselleştirmedeki ilk programatik çabalardan biriydi ve insanların sağladığı girdi türlerinin bir listesini sağladı. Insanlar yapabilir:

  1. Mevcut bir görsel temsilin bir kısmını seçin ;
  2. Bir ilgi çekici nokta bulun (mevcut bir temsili olmayabilir);
  3. İnme bir yol;
  4. Seçenekler listesinden bir seçenek seçin ;
  5. Bir sayı girerek değerleme ; ve
  6. Metin girerek yazın .

Tüm bu eylemler fiziksel bir cihaz gerektirir. Giriş cihazları, ortak - klavyeler , fareler , grafik tabletler , iztopları ve dokunmatik yüzeylerden ezoterik - kablolu eldivenlere , bom kollarına ve hatta çok yönlü koşu bantlarına kadar çeşitlilik gösterir .

Bu girdi eylemleri, hem temsil edilen bilgiyi hem de bilginin sunulma şeklini kontrol etmek için kullanılabilir. Sunulan bilgiler değiştirildiğinde, görselleştirme genellikle bir geri bildirim döngüsünün parçasıdır . Örneğin, pilot girdilerinin yuvarlanma, yükselme ve sapma girişlerinin ve görselleştirme sisteminin uçağın yeni tutumunun bir sunumunu sağladığı bir uçak aviyonik sistemini düşünün. Başka bir örnek , mevcut ilerlemesinin görselleştirilmesine (bkz. Görselleştirme ) yanıt olarak bir simülasyonu çalışırken değiştiren bir bilim adamı olabilir . Buna hesaplamalı direksiyon denir .

Daha sık olarak, bilginin kendisinden ziyade bilginin temsili değiştirilir (bkz. Görselleştirme (grafik) ).

İnsan girdisine hızlı yanıt

Deneyler, girişin sağlanması ile görsel bir sunumun güncellenmesi arasında 20 ms'den fazla bir gecikmenin çoğu insan tarafından fark edildiğini göstermiştir. Bu nedenle, etkileşimli bir görselleştirmenin bu zaman çerçevesi içinde insan girdisine dayalı bir oluşturma sağlaması arzu edilir . Bununla birlikte, bir görselleştirme oluşturmak için büyük miktarda verinin işlenmesi gerektiğinde, bu mevcut teknoloji ile zor veya hatta imkansız hale gelir. Bu nedenle, "etkileşimli görselleştirme" terimi genellikle girişten sonraki birkaç saniye içinde kullanıcılara geri bildirim sağlayan sistemlere uygulanır. Terim interaktif kare hızı genellikle görselleştirme ne kadar interaktif ölçmek için kullanılır. Kare hızları, bir görselleştirme sistemi tarafından bir görüntünün (bir çerçevenin) oluşturulabileceği frekansı ölçer. Saniyede 50 karelik bir kare hızı (kare / sn) iyi kabul edilirken, 0,1 kare / sn zayıf kabul edilir. Etkileşimi karakterize etmek için çerçeve hızlarının kullanılması biraz yanıltıcıdır, çünkü çerçeve hızı bant genişliğinin bir ölçüsüdür ve insanlar gecikmeye karşı daha duyarlıdır . Spesifik olarak, 50 kare / sn'lik iyi bir kare hızı elde etmek mümkündür, ancak oluşturulan görüntüler, bir kişinin 1 saniyeden daha uzun süre önce yaptığı görselleştirmedeki değişikliklere atıfta bulunursa, bir kişiye etkileşimli hissettirmeyecektir.

Etkileşimli görselleştirme için gereken hızlı yanıt süresi, karşılanması zor bir kısıtlamadır ve insanlara girdilerine göre hızlı görsel geri bildirim sağlamak için keşfedilmiş birkaç yaklaşım vardır. Bazıları şunları içerir

  1. Paralel oluşturma - bir görüntüyü işlemek için aynı anda birden fazla bilgisayar veya video kartının kullanıldığı yerdir. Farklı bilgisayarlar tarafından aynı anda birden fazla çerçeve oluşturulabilir ve sonuçlar tek bir monitörde görüntülenmek üzere ağ üzerinden aktarılabilir . Bu, her bilgisayarın işlenecek tüm bilgilerin bir kopyasını tutmasını gerektirir ve bant genişliğini artırır, ancak aynı zamanda gecikmeyi de artırır. Ayrıca, her bilgisayar tek bir çerçevenin farklı bir bölgesini oluşturabilir ve sonuçları görüntülenmek üzere bir ağ üzerinden gönderebilir. Bu yine her bilgisayarın tüm verileri tutmasını gerektirir ve bir bilgisayar ekranın bir bölgesini diğer bilgisayarlardan daha fazla bilgi ile işlemekten sorumlu olduğunda bir yük dengesizliğine yol açabilir. Son olarak, her bilgisayar, bilginin bir alt kümesini içeren bütün bir çerçeveyi oluşturabilir. Ortaya çıkan görüntüler ve ilgili derinlik tamponu daha sonra ağ üzerinden gönderilebilir ve diğer bilgisayarlardan gelen görüntülerle birleştirilebilir. Sonuç, tüm bilgileri tek bir bilgisayarın belleğinde tutmasa bile, işlenecek tüm bilgileri içeren tek bir çerçevedir. Buna paralel derinlik birleştirme adı verilir ve büyük miktarda bilginin etkileşimli olarak oluşturulması gerektiğinde kullanılır.
  2. Aşamalı oluşturma - bir kare hızının, sunulacak bilgilerin bazı alt kümelerini oluşturarak ve görselleştirme artık değişmediğinde işleme için aşamalı (aşamalı) iyileştirmeler sağlayarak garanti edildiği durumlarda.
  3. Ayrıntı düzeyi ( LOD ) oluşturma - bir kişi girdi sağlarken istenen kare hızına ulaşmak için basitleştirilmiş bilgi temsillerinin sunulduğu ve ardından tam temsilin, kişi görselleştirmeyi manipüle ettikten sonra hareketsiz bir görüntü oluşturmak için kullanıldığı yer. LOD oluşturmanın yaygın bir varyantı alt örneklemedir . Temsil edilen bilgi topolojik olarak dikdörtgen bir dizide depolandığında ( dijital fotoğraflar , MRI taramaları ve sonlu fark simülasyonlarında olduğu gibi), daha düşük çözünürlüklü bir sürüm, oluşturulan her 1 nokta için n nokta atlanarak kolayca oluşturulabilir. Alt örnekleme, iki katı boyutta bir görüntü için iki katından fazla hesaplama gerektiren hacim görselleştirme gibi oluşturma tekniklerini hızlandırmak için de kullanılabilir. Daha küçük bir görüntü oluşturarak ve ardından görüntüyü istenen ekran alanını dolduracak şekilde ölçekleyerek, aynı verileri oluşturmak için çok daha az zaman gerekir.
  4. Çerçevesiz oluşturma - görselleştirmenin artık bir zaman serisi görüntüler olarak sunulmadığı, ancak farklı bölgelerin zaman içinde güncellendiği tek bir görüntü olarak sunulduğu yerdir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

Etkileşimli görselleştirme akademik makalelerinin sunulduğu ve yayınlandığı birçok konferans gerçekleşir.