Интерактивная визуализация

редактировать

Интерактивная визуализация или интерактивная визуализация является ветвью графическая визуализация в информатике, которая включает изучение того, как люди взаимодействуют с компьютерами для создания графических иллюстраций информации и как сделать этот процесс более эффективным.

Чтобы визуализация считалась интерактивной, она должна удовлетворять двум критериям:

  • Человеческий вклад : контроль какого-либо аспекта визуального представления информации или информации, которую представлены, должны быть доступны человеку, и
  • Время отклика : изменения, внесенные человеком, должны своевременно включаться в визуализацию. В общем, интерактивная визуализация считается задачей мягкого реального времени.

Одним из конкретных типов интерактивной визуализации является виртуальная реальность (VR), где визуальное представление информации представлено с помощью устройства отображения с эффектом присутствия, такого как стереопроектор (см. стереоскопия ). Виртуальная реальность также характеризуется использованием пространственной метафоры, где некоторые аспекты информации представлены в трех измерениях, так что люди могут исследовать информацию, как если бы она присутствовала (где вместо этого она была удаленной), с соответствующим размером (где вместо этого она была в гораздо меньшем или большем масштабе, чем люди могут ощутить напрямую), или имели форму (вместо этого она могла быть полностью абстрактной).

Другим типом интерактивной визуализации является совместная визуализация, при которой несколько человек взаимодействуют с одной и той же компьютерной визуализацией, чтобы передать свои идеи друг другу или совместно исследовать информацию. Часто совместная визуализация используется, когда люди физически разделены. Используя несколько компьютеров, подключенных к сети, одна и та же визуализация может быть представлена ​​каждому человеку одновременно. Затем люди делают аннотации к визуализации, а также общаются через аудио (например, по телефону), видео (например, видеоконференция) или текстовые (например, IRC ) сообщения.

Содержание
  • 1 Человеческий контроль над визуализацией
  • 2 Быстрая реакция на человеческий ввод
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки
Человеческий контроль над визуализацией

Иерархическая интерактивная графическая система программиста (PHIGS ) была одной из первых программных разработок в области интерактивной визуализации и обеспечивала перечисление типов ввода, предоставляемых людьми. Люди могут:

  1. выбрать какую-либо часть существующего визуального представления;
  2. найти достопримечательность (которая может не иметь существующего представления);
  3. провести путь;
  4. Выберите вариант из списка вариантов:
  5. Оцените, введя число; и
  6. Пишите путем ввода текста.

Для всех этих действий требуется физическое устройство. Устройства ввода варьируются от обычных - клавиатуры, мыши, графические планшеты, трекболы и сенсорные панели - до эзотерические - проводные перчатки и даже всенаправленные беговые дорожки.

Эти действия ввода могут использоваться для управления как представляемой информацией, так и способом представления информации. Когда представляемая информация изменяется, визуализация обычно является частью петли обратной связи. Например, рассмотрим систему авионики самолета, в которой пилот вводит данные по крену, тангажу и рысканью, а система визуализации обеспечивает отображение нового положения самолета. Другой пример - ученый, который изменяет симуляцию во время ее работы в ответ на визуализацию (см.) Ее текущего прогресса. Это называется вычислительным управлением.

Чаще изменяется представление информации, а не сама информация (см. Визуализация (рисунок) ).

Быстрый ответ на ввод данных человеком

Эксперименты показали, что задержка более 20 мс между предоставлением ввода и обновлением визуального представления заметна для большинства людей.. Таким образом, желательно, чтобы интерактивная визуализация обеспечивала рендеринг на основе человеческого ввода в течение этого периода времени. Однако, когда для создания визуализации необходимо обработать большие объемы данных, это становится трудным или даже невозможным с использованием современных технологий. Таким образом, термин «интерактивная визуализация» обычно применяется к системам, которые обеспечивают обратную связь с пользователями в течение нескольких секунд после ввода. Термин интерактивный частота кадров часто используется для измерения интерактивности визуализации. Частота кадров измеряет частоту, с которой изображение (кадр) может быть создано системой визуализации. Частота кадров 50 кадров в секунду (кадр / с) считается хорошей, а 0,1 кадра / с - плохой. Однако использование частоты кадров для характеристики интерактивности немного вводит в заблуждение, поскольку частота кадров является мерой пропускной способности, в то время как люди более чувствительны к задержке. В частности, можно достичь хорошей частоты кадров в 50 кадров / с, но если сгенерированные изображения относятся к изменениям в визуализации, которые человек сделал более 1 секунды назад, они не будут восприниматься человеком как интерактивные.

Быстрое время отклика, необходимое для интерактивной визуализации, является трудным ограничением, и существует несколько подходов, которые были изучены, чтобы предоставить людям быструю визуальную обратную связь на основе их ввода. Некоторые включают

  1. Параллельный рендеринг - когда более одного компьютера или видеокарты используются одновременно для рендеринга изображения. Несколько кадров могут быть визуализированы одновременно на разных компьютерах, а результаты переданы по сети для отображения на одном мониторе. Это требует, чтобы каждый компьютер содержал копию всей информации, которая должна отображаться, и увеличивает пропускную способность, но также увеличивает задержку. Кроме того, каждый компьютер может отображать различные области одного кадра и отправлять результаты по сети для отображения. Это снова требует, чтобы каждый компьютер содержал все данные, и может привести к дисбалансу нагрузки, когда один компьютер отвечает за визуализацию области экрана с большим количеством информации, чем другие компьютеры. Наконец, каждый компьютер может визуализировать весь кадр, содержащий подмножество информации. Полученные изображения плюс связанный с ним буфер глубины затем могут быть отправлены по сети и объединены с изображениями с других компьютеров. В результате получается единый кадр, содержащий всю информацию, которая должна быть отображена, даже несмотря на то, что ни одна память компьютера не удерживала всю информацию. Это называется компоновкой с параллельной глубиной и используется, когда большие объемы информации необходимо визуализировать в интерактивном режиме.
  2. Прогрессивный рендеринг - где частота кадров гарантируется путем рендеринга некоторого подмножества информации, которая должна быть представлена, и обеспечения дополнительных (прогрессивных) улучшений к рендерингу, когда визуализация больше не меняется.
  3. Рендеринг с уровнем детализации (LOD ) - когда упрощенные представления информации визуализируются для достижения желаемой частоты кадров, пока человек предоставляет ввод, а затем полное представление используется для создания неподвижного изображения, когда человек манипулирует визуализацией. Один из распространенных вариантов визуализации LOD - это субдискретизация. Когда представляемая информация хранится в топологически прямоугольном массиве (как это обычно бывает с цифровыми фотографиями, сканированием МРТ и конечной разницей моделирования), можно легко создать версию с более низким разрешением, пропустив n точек на каждую 1 точку рендеринга. Субдискретизация также может использоваться для ускорения таких методов рендеринга, как объемная визуализация, требующая более чем в два раза больше вычислений для изображения, вдвое большего размера. При рендеринге меньшего изображения с последующим масштабированием изображения для заполнения запрошенного пространства экрана для визуализации тех же данных требуется гораздо меньше времени.
  4. Безрамочный рендеринг - когда визуализация больше не представляется в виде временных рядов изображений, но как единое изображение, в котором различные регионы обновляются с течением времени.
См. также
Ссылки
Внешние ссылки

Многие конференции происходят там, где представлены и опубликованы академические статьи с интерактивной визуализацией.

Последняя правка сделана 2021-05-24 04:07:59
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте