05. Auswahlfaktoren und Graphische Semiotik V1.pp t ... · PDF fileAuswahlfaktoren und...

Prof. Dr.-Ing. Detlef Krömker

Goethe-Universität, FrankfurtGraphische Datenverarbeitung

Visualisierung

Auswahlfaktoren und graphische Semiotik

WS 2000/20012

Visualisierung5. Auswahlfaktoren und grahische Semiotik© Prof. Dr.-Ing. Detlef Krömker

Rückblick

� Allgemeine ZielsetzungenExpressivität – Effektivität – Angemessenheit

� Visualisierungsprozess� Beschreibung der Daten

� Beobachtungsraum� Datenmerkmale

� Reduktion einer Datenmenge� Projektion� Selektion

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Nächsten Schritte

Auswahlfaktoren für Visualisierungsverfahren� (Spezielle) Bearbeitungsziele� Anwendung� Allgemeine Wahrnehmungsfähigkeiten des

Menschen� Nutzer� Ressourcen

Graphische Semiotik (Wissenschaft der graphischen Zeichen und Symbole) Welche „Bildarten“ gibt es?

Mapping- (=Visualisierungs-) verfahren

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Übersicht

1. (Spezielle) Bearbeitungsziele2. Anwendungsmodell3. Nutzermodell4. Ressourcenmodell5. Graphische Semiotik

-Eine kleine Einführung-6. Charakterisierung von Bildern

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Übersicht (Fortsetzung)

7. Zusammenfassung 8. Glossar9. Weitere Informationen10.Ausblick – Nächste Schritte

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Übersicht Auswahlfaktoren

� Bearbeitungsziele

� Anwendung

� Nutzer

� Ressourcen

� Allgemeine Wahrnehmungs-fähigkeiten des Menschen

� Spezifikation der konkreten Problemstellung

� Spezifika einer konkreten Anwendung bzw. eines Anwendungsgebietes

� Charakteristika eines Nutzers oder einer Nutzergruppe, z.B. Präferenzen, Wissens- oder Trainingsstand

� Funktionalität des verwendeten Systems (Hardware und Software)

� Wahrnehmungspsychologie

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Spezielle BearbeitungszieleSpezielle BearbeitungszieleSpezielle BearbeitungszieleSpezielle Bearbeitungsziele

Wir unterscheiden:Präsentation von Ergebnissen und Sachverhalten KenntnisvermittlungAnalyse von Daten

KenntnisgewinnungspezielleBearbeitungsziele

allgemeineBearbeitungsziele

Visualisierungs-entscheidungen

spezielleBearbeitungsziele

.

.

.

ExpressivitätEffektivitätAngemsessenheit

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Spezielle BearbeitungszieleSpezielle BearbeitungszieleSpezielle BearbeitungszieleSpezielle BearbeitungszieleAnalyse (ähnliche Ziele)Analyse (ähnliche Ziele)Analyse (ähnliche Ziele)Analyse (ähnliche Ziele)

Bertin Robertson BeshersElementare PUNKT Directed SerarchInformationen Erkennen von Werten

für einen PunktInformationen bezogen LOKAL Comparision auf Teilbereiche Erkennen von Werten

in einem lokalenZusammenhang

Informationen bezogen GLOBAL Explorationauf den gesamten Erkennen der globalenBeobachtungsraum Verteilung der Werte im

Beobachtungsraum

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Problemklassen - Fragen

� IdentifikationsproblemWelchen Wert haben Daten in einem bestimmten Gebiet?

� LokalisierungsproblemWo liegen Daten eines bestimmten Wertes?

� KorrelationsproblemGibt es Zusammenhänge zwischen zwei oder mehreren Variablen oderzwischen Datenwerten und bestimmten Gebieten des Beobachtungsraumes bzw. bestimmten Zeitpunkten?

� VergleichsproblemWie unterscheiden sich die Datenwerte in einem bestimmten Gebiet oderzu unterschiedlichen Zeitpunkten?

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Problemklassen – Fragen (2)

� VerteilungsproblemWo liegen Extremwerte und Ausreißer? Lassen sich Muster in den Datenwerten bzw. Trends erkennen?

� HäufigkeitsproblemWelche Datenwerte treten besonders häufig auf?

� GruppierungsproblemWelche Datenwerte lassen sich anhand gemeinsamer Eigenschaften zusammenfassen, d. h., welche Cluster treten auf?

� KategorisierungsproblemWelche Datenwerte müssen auf Grund unterschiedlicher Eigenschaften separiert werden, das heißt, welche Klassifizierungen können vorgenommen werden?

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Anwendung Anwendung Anwendung Anwendung bestimmt die Rollebestimmt die Rollebestimmt die Rollebestimmt die Rolle

� Eigenständiges Kommunikationsmittel„Bildsprache“ � Semiotik (später)

� Vortragsunterstützung (Ergänzung einer Rede)(Folien, Dias, Rechner,..., Poster)

� Illustration (Ergänzung eines Textes) � als Teil einer MM-Präsentation / eines Hypermedia-

Systems� interaktive Präsentation� Element in der Benutzungsoberfläche u.v.a.m.

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NutzerNutzerNutzerNutzer

� unterschiedlicher Wissens- / Trainingsstand � berufsspezifische Unterschiede� kulturelle Unterschiede� individuelle Präferenzen (Geschmack)� modische Aspekte

...� Sensorische (unmittelbar) oder

„willkürliche / eigenmächtige“ (arbitrary)(erlernte) Symbole, Ikonen, ..., Bilder

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Unterschiedlicher Wissens- / Trainingsstand

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NutzerNutzerNutzerNutzer

� unterschiedlicher Wissens- / Trainingsstand � berufsspezifische Unterschiede� kulturelle Unterschiede� individuelle Präferenzen (Geschmack)� modische Aspekte

...� Sensorische (unmittelbar) oder

„willkürliche / eigenmächtige“ (arbitrary)(erlernte) Symbole, Ikonen, ..., Bilder

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Kulturelle Unterschiede

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Kulturbedingte Assoziationen für Farben(1)

Weiss

GelbGrünBlauRot

TotReinheit

GeburtWohlstandKraft

Ming DynastieHimmel

HimmelGlückChina

TotAnmutWürde

ZukunftJugendEnergie

Schurke-rei

ÄrgerGefahr

Japan

TotReinheit

ErfolgWohlstandFruchtbar-keit

LebenKreativität

Indien

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Kulturbedingte Assoziationen für Farben(1)

Neutrali-tät

VorläufigVorüber-gehend

Krimina-lität

FreiheitFrieden

Aristo-kratie

Frankreich

ReinheitFeigheitSicherMännlich-keit

GefahrUSA

SpaßGlückWohlstand

Fruchtbar-keitStärke

TugendTreueWahrheit

TotÄgyptenWeissGelbGrünBlauRot

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Ressourcen

� Hardware, Software, Peripherie� Qualität und Kosten (Rechenzeit) von einsetzbaren

Visualisierungsmethoden� die zur Verfügung stehenden Rechnerkapazitäten,� die Charakteristika des Ausgabemediums sowie� die verfügbaren Interaktionsgeräte und -techniken,� die Systemumgebung

wie etwa die Stärke und Färbung des Umgebungslichts.

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Charakteristika des Ausgabemediums

� Ortsauflösung� zeitliche Auflösung� Farbwiedergabe

sinnvoll bis zur Grenze des Wahrnembaren... später ein „ideales“ Display kennenlernen

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ZusammenfassungAuswahlfaktoren

� allgemeine und spezielle Bearbeitungsziele� Anwendung� Nutzer� Ressourcen

noch offen: � allgemeine Wahrnehmungsfähigkeiten des

Menschen

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Offener philosophischer Streit

Sind Bilder gleichermaßen willkürlich wie Worte – oder

gibt es „Ähnlichkeitsmaße“ zwischen Bildern und den realen Dingen, die sie repräsentieren?

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte. (???)

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Meinungen„The picture, particularly one printed on paper, is a highly

conventional symbol, which a child reared in the Western culture has learned to interprete. “

Biesheuvel, 1947„ Realistic representation, in brief, depends not upon

imitation or illusion or information but upon incalculation. Almost any picture may represent almost anything; that is, given picture and object there is usually a system of representation, a plan of correlation, under which the picture represents the object.“

Goodman, 1968Es gibt keine guten oder schlechten Visualisierungen,

alle sind gleichgut, alles nur Konvention.Je früher man diese Konventionen lernt, umso besser.

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BeispielBeziehungen zwischen Objekten

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Wahrnehmungspsychologie

� Solange das visuelle System (Funktion des neuronalen Systems) nicht vollständig (naturwissenschaftlich) verstanden ist, gibt es Raum für Meinungen.

� Viele Hinweise (insbesondere aus der Wahrnehmungs- und Lernpsychologie), daß eine Unterscheidung zwischensensorischen und willkürlichenSymbolen und Bildern Sinn macht.

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Graphische Semiotik(Graphische Semiologie)

� Wissenschaft von den graphischen Zeichen, Symbolen, Sinnbildern, ...

� Jahrtausende alte Traditionen� Theologie, Philosophie, Anthropologie

Psychologie, ..., Kartographie (Bertin), ..., Visualisierung

� Jacques Bertin 1982: The Semiology of GraphicsGrundlage der modernen Visualisierung

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Visuelle Variablen (nach Bertin 1982)

Für statische 2D-Darstellungen gibt es prinzipiell achtverschiedene visuelle Variablen, die konstruktiv zur Generierung graphischer Darstellungen eingesetzt werden können:

� die Position auf der Ebene � die Größe (Länge, Fläche/Volumen)� der Helligkeitswert,� die Musterung oder Textur,� die Farbe,� die Richtung oder Orientierung sowie� die Form des Elementes

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Wirkungen der visuellen Variablen(nach Bertin 1982)

� Selektiv (trennend): Unterschiedliche Datenwerte werden nach Kodierung mit solchen Variablen vom Betrachter spontan in Gruppen aufgeteilt und unterschieden. besonders geeignet für nominale Daten

� Weitere Unterscheidung:� assoziativ (alle Fakoren haben gleiche

Sichtbarkeit)� nicht assoziativ

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Wirkungen der visuellen Variablen(nach Bertin 1982)

� ordinal: Datenwerte werden vom Betrachter spontan in eine Ordnung gebracht. Besonders geeignet für ordinale Daten

� proportional: Datenwerte werden vom Betrachter ebenfalls spontan in eine Ordnung gebracht. Zusätzlich erwirken diese Variablen eine direkte Assoziation der relativen Größe. (visuelle Metrik)Mit diesen Variablen lassen sich daher insbesondere ordinale und quantitative Datengut darstellen.

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Ergänzungen und Verfeinerungen(nach Mackinlay / Cleveland)

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Weitere Einflußfaktoren auf die Effektivität (Peeck, 1987)

� ästhetische, künstlerische, technische Qualität: z.B. Farbbalance

� die Authentizität und Validität: der Grad mit dem der Betrachter das Gesehene glaubt

� die Informationsdichte: Anzahl der Bildelemente und den Detailgrad eines jeden Elementes

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Inwieweit können Bilder das Lernen unterstützen (nach Peeck, 1987)

� affektiven Faktoren: ist ein Bild interessant oder ist es imaginativ?

� Motivationsfaktoren: wie ist der Betrachter motiviert, ändert das Bild etwas an der Motivation

� kognitiven Faktoren: Inwieweit können Informationen aus dem Bild entnommen werden

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Bildklassifikationen

Presentational Pictures

Pictograms

Abstract-graphical Pictures

nach Strothotte

zeigen natürlich sichtbareObjekte oder Relationensind intuitiv, einfach zu verstehen

Können auch nicht-sichtbareObjekte oder Relationen

zeigen. Sind von Konventionengeprägt. Diese müssen erlernt

Werden.

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Beispiele für Visualisierungen

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Piktogramme

� Piktogramme repräsentieren oft mehr, als sie aktuell zeigen

�

� (Index) Symbole Ikonen(An-)Zeichen symbolisch ikonisch

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Welche Geschichte erzählen diese Bilder?

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Terminologie

� Ein Diagramm in seiner allgemeinsten Form ist eine graphische Repräsentation von Informationen mit Hilfe graphischer Elemente, wie etwa Punkte, Linien, Kurven und geometrischer Formen in Verbindung mit Darstellungsattributen wie Farbe und Textur. Diagramme bezeichnen somit die allgemeinste Form der graphischen Darstellung von Daten.

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Terminologie

Achtung: im Englischen (nach Harris)für diese allgemeine Form: Chart. Harris unterscheidet verschiedene Klassen von Charts. Die wichtigsten Formen sind:

� Diagramme, die nicht-quantitative Beziehungen zwischen Elementen darstellen,

� Graphen, die dagegen quantitative Strukturen und Vergleiche zwischen zwei oder mehr Gesamtheiten, sowie

� Karten, die Orts- und Richtungsbeziehungen präsentieren.

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Zusammenfassung

Auswahlfaktoren für Visualisierungsverfahren� (Spezielle) Bearbeitungsziele� Anwendung� Allgemeine Wahrnehmungsfähigkeiten des Menschen� Nutzer� Ressourcen

Graphische Semiotik (Wissenschaft der graphischen Zeichen und Symbole) Welche „Bildarten“ gibt es? Terminologie

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Glossar

WS 2000/200140


Ausblick – Mapping

Methodik der Abbildung Wahrnehmungs-fähigkeit des Menschen

Geometrie: Position, Größe, Richtung, Orientierung

Helligkeit und FarbeTextur (Muster)Bewegung, Raum

Nächstes Kapitel

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