FAV-ZCU/KIV UPG/07. Pokročilá vizualizace informace.md

Pokročilá vizualizace informace

Vizualizace dokumentů

• dokumenty jsou primárním zdrojem informací
• snadný přístup: digitální knihovny, webové stránky, ...
• vizualizace může pomoci usnadnit získávání informací z textů a kolekcí dokumentů
• požadavky
  • jaké dokumenty obsahují XYZ?
  • jaké dokumenty jsou pro mne zajímavé?
  • existují dokumenty podobné tomuto?
  • co je skryto v této kolekci dokumentů?
  • jaké jsou spojitosti mezi dokumenty?

Vyhledávání dokumentů

• neznáme
  • jak velké je shoda
  • jak často se výraz v dokumentu opakuje
  • kde se nachází
  • délku dokumentu

Hotmap

• Hoeber & Yang, 2006
• barevná sekvence podle četnosti výskytu slova výrazu v dokumentu
  • žlutá až červená
• postranní náhled

Tilebar

• Anderson et al., 2002
• dokument rosekán na bloky
• pro každý stanovena četnost výskytu hledaného výrazu
• vizualizace kvantizovaných četností

Document cards

• Strobelt et al., 2009
• vizuální reprezentace dokumentu
• klíčové části textu a obrázky extrahovány
• extrahovaný obsah zobrazen v náhledu
• podpora interaktivního procházení

Tags cloud

• někdy nevíme, jaká klíčová slova volit
• tags = klíčová slova přiřazená ručně dokumentům, obrázkům, zboží, ...
• seznam tagů souvisejících alespoň s jedním zadaným klíčovým slovem nabídnut uživateli
• nabídka může být seřazena
  • podle četnosti - vyžaduje sekvenční hledání tagu
  • abecedně - chybí četnost
• alternativní vizuální řešení
  • položky seřazeny abecedně
  • velikost písma, tloušťka a barva podle popularity
• může být použit k prozkoumání převažující náplně dokumentů

Vizualizace pracovních postupů

• vizualizace grafu bez smyček
• uzel = dílčí činnost
• hrana = návaznosti činnosti
• vhodné pro řízení projektů

Ganttův graf

• činnosti zobrazeny typicky pod sebou na ose y
• trvání činnosti zobrazeno sloupcem na ose x
• barva sloupce může vystihovat další dimenzi (typ činnosti, barevný kód osoby, ...)
• jednoduše pochopitelný
• nemusí obsahovat dostatek informací pro důležitá rozhodnutí

Pertův graf

• graf činností s vyznačením kritické cesty
• kritická cesta = zpoždení činnosti na této cestě povede ke zpoždění celku

Montážní postupy

• zvláštní případ pracovního postupu
• manuál obsahuje
  • seznam všech částí
  • vizualizaci tvaru každé části a popisek
  • vztah částí vůči sobě
• vizualizace montážních postupů není jednoduchá
• možné řešení
  • vymodelované 3D objekty
  • exploze objektů tak, aby se nezakrývaly
  • doplnit popisky

Vícerozměrná data

• datová položka má často mnoho dimenzí
• např.
  • množství cukrů, tuků, vitamínů B12, C, D, E, K
  • počet zaměstnanců firem na pozicích: ...
  • geografická poloha kina, datum, teplota veknu, počet návštěvníků, film, cena vstupenky
• možnosti vizualizace
  • grafem v kartézských souřadnicích po dvojicích
    • projekce dat do 2D prostoru (další 3 dimenze barvou, tvarem, velikostí značek)
    • obvykle potřeba více grafů
    • pro mnoho dimenzí nepřehledné
  • grafem typu radar
    • lze znázornit velké množství dimenzí naráz
    • datová položka určena svým polygonem
    • složitější porovnání nesousedících hodnot
  • grafem v paralelních souřadnicích
    • jednotlivé dimenze zobrazeny vedle sebe
    • datová položka určena lomenou čárou
    • problémy
      • obvykle nezbytné mít různá měřítka
      • anomálie v datech snadno viditelné
      • čitelnost klesá s počtem dimenzí (možno zlepšit např. blendingem)
    • vhodné pro
      • hledání souvislostí ve vícerozměrných datech
      • pochopení důsledků rozhodnutí
    • nevhodné pro ty, kteří graf neumí číst
  • interaktivní tabulkou s informačními čočkami
    • vhodné pro velký počet datových položek
    • maximální počet dimenzí: desítky
    • data uspořádaná do tabulky (dimenze ve sloupcích)
    • vyžaduje interaktivitu
      • vizuální náhledy
      • rozbalení detailů
      • řazení dat podle sloupce
    • číselné hodnoty jako u spoupcového grafu
    • nečíselné hodnoty
      • ignorovat, barevný kód, tilebar
    • anomálie snadno viditelné

Vizualizace grafů

• mnoho závislostí lze znázornit grafem
• příklady
  • odkud kam tečou data na internetu
  • moji přátelé a přátelé přátel na FB
  • s kým kdo publikoval nějaký článek
  • podrobnosti mezi odevzdanými SP
  • jaké jsou návaznosti slov v textu

Uzly

• tvar a velikost prvku
• výplň (barva) prvku
• popisek
• ohodnocení uzlu
  • barva, velikost, popisek Hrany
• barva
• tloušťka čáry
• styl čáry
• popisek
• ohodnocení hrany
  • barva, tloušťka, popisek

Problémy

• každý uzel musí být viditelný
• pro každý uzel lze spočítat jeho stupeň
• lze bezpečně sledovat spojnici (nekříží se moc)
• skupiny obdobných dat jsou u sebe

• neexistuje univerzální řešení

Kruhové rozložení

• uzly leží na kružnici
• spojnice uvnitř kružnice
• nejjednodušší možné
• plýtvání místem

Ortogonální rozložení

• neprotínající se spojnice pouze ve směru x, y
• snaha minimalizovat počet ohybů spojnice
• vhodné pro zobrazení elektrických obvodů

Obecné rozložení

• algoritmický problém

Grafy mohou mít 100 a více uzlů

• obvykle nelze zobrazit vše
• řešení
  • zobrazení po částech
    • zobrazí se jen primární zájem a jeho okolí
    • uživatel může primární zájem měnit
    • lze interaktivně připravit a poté vytisknout
    • nejsou vidět souvislosti
  • shlukování hran
    • hrany vedoucí podobným směrem nahrazeny v části společnou hranou
  • seskupování uzlů
    • příbuzné uzly nahrazeny jedním
    • uživatel může skupinu interaktivně rozbalit
    • souvislosti na vyšší úrovni patrné
  • interaktivní čočka
    • graf zobrazen se všemi uzly v malém měřítku
    • uživatel si část grafu zvětší
    • informace musí být k dispozici i ve zmenšené podobě
      • uzel minimálně 1px
      • méně významné hrany nemusí být viditelné

Detail vizualizace

• různé možnosti zvětšení detailu
  • nahrazení obsahu
    • nejjednodušší
    • zobrazím jen vybranou část
    • ztrácí se kontext
  • koordinovaná dvojice
    • zobrazení náhledu celku s vyznačením oblasti zájmu
  • čočka (lupa)
    • náhled na pozadí
    • detail v místě čočky
    • návaznosti ztraceny
  • rybí oko
    • prostor okolo bozdu zájmu zdeformován
    • návaznosti patrné, ale zdeformované

Hierarchie

• orientovaný graf bez smyček
• do uzlu se lze dostat právě z jednoho jiného uzlu
• rodokmen, adresářová struktura, OOP třídy, ...

Umožňuje speciální rozložení

• vertikální rozložení po úrovních
  • kořen stromu nahoře vlevo
  • uzly stejné úrovně umístěny pod sebou
  • velmi jednoduchá reprezentace, vhodné pro vyhledávání
  • pochopení problematické

• horizontální rozložení po úrovních
  • kořen stromu nahoře
  • uzly stejně daleko od kořene na stejné hotizonální přímce
  • lepší pro pochopení struktury, složitější rozložení
  • nejjednodušší umisťovací algoritmus
    1. fáze = pro každý uzel zjisti šířku jeho podstromů
    2. fáze = zobraz uhel, spočitej pozice podstromů, zobraz spojnice, rekurzivně pokračuj
    • problém: šířka roste rychle, není efektivní pro nevyvážené stromy
  • Reingold-Tilford
    • sofistikovanější dvoufázový algoritmus
    1. fáze
       • postupuji zdola nahoru, posouvám uzel pravého podstromu doleva
       • rodič vycentrován nad děti
    2. fáze
       • postupuji shora dolů
       • zobrazuji uzly dle vypočítaného posunu

• TreeMap
  • uzlům stromu přiřazena číselná hodnota
  • uzly vyplní celý prostor
  • velikost uzlu dána přirozenou číselnou hodnotou
  • snadno rozšiřitelné (různé barvy, interaktivita, další dimenze)