資料視覺化中的互動研究屬於視覺化與人機互動(hci)的交叉領域。互動是使用者與系統之間的資訊交流。從資訊流量來說,視覺化中互動兩端的資訊流量通常是不對稱的互動的目的是讓使用者來操作檢視和資料,從系統輸出到使用者的資訊量比使用者到系統的要多而人機互動領域中許多情況是相反的,許多互動裝置的目的是大量採集使用者資訊,因此從使用者輸入到系統的資訊量更大。
事實上,組成視覺化系統的視覺呈現和互動兩部分在實踐中是密不可分的。無論哪一種互動技術,都必須和相應的檢視結合在一起才有意義。許多互動技術也是專門設計並服務於特定檢視的,幫助理解特定資料。對於某種特定互動技術的具體演算法和實現細節,本書在介紹相應視覺化技術的專題章節中進行了詳細的闡述,而本章重點是在橫向層面上對互動技術進行總結和介紹,為更好地理解和使用各種互動技術建立理論基礎--設計互動需要遵循的準則:從基本操作的分類出發介紹各類常見的互動技術:對互動技術各種不同的分類方法,並且遵循基於互動任務的分類法介紹各類常見的互動技術:對視覺化中用到的不同硬體裝置和其對應的互動技術進行介紹。
互動分類
1.按低階互動操作
最常見的分類方法的著眼點是低階的基本互動操作。從ben shneiderman提出的資訊視覺檢索要訣:overview first,zoom and filter, then details-on-demand 出發,他歸納了幾種最基本互動操作:概覽(overview)、縮放(zoom)、過濾(flter)、按需提供細節(details-on-demand)、關聯(relate)、記錄(history)和提取(extract)。dix則認為互動模式包括高亮(highlight)與焦點、上下翻頁和超連結、概況與上下文、同一表示的不同引數、時間軸的過渡 5個大類。keim 提出了 5 類互動模式:投影、過濾、縮放、失真變形和鏈結與刷動等。buja和 wilkinson 提出了與之類似的針對低階的互動操作。
chuah以所操作的資料型別為標準進行了分類,例如圖形操作、集合操作以及資料操作。圖形操作包括圖形表示以及對視覺化物件進行操作,主要是視覺表現層面的互動;集合操作包括建立、刪除和歸納資料物件組成的集合;資料操作是針對單個資料物件的新增、刪除等。
除了從互動操作來分類之外,也有研究按照互動的某種屬性進行分類。例如,tweedie將互動操作按照直接性(directness)進行分類,從手動直接移動和旋轉資料物件到完全依賴自動演算法操縱視覺化。
2.按互動操作符與空間分類
ward 和 yang 在按用互動操作分類的基礎上進一步提出了更完善的框架a0on,他們按互動操作符與空間分類將互動定文為操作特和操作空間的組合,其中,三類互動操作符包括:導航(n**igation)、選擇(selection)和變股(distortion),六種操作空間指:螢幕空間(scrcen-space)、資料值空間(data value-spaces)、資料結構空間(data structure-space)、屬性空間(attribute-space)、物件空間(object-space)和可規化結構空間(visualization structure-space)。大多數視覺化中的互動技術都可以按照上而描述的操作符和操作空間表示。例如,對視覺化資料按照其資料值進行過能就是在資料值空間中做選擇操作,而高亮操作則是在螢幕空間中的選擇操作。
引入操作符與操作空間的概念對可視分析系統尤其有幫助。這是因為在可視分析中,使用者通過互動實現資料的變換,切實了解每一步變換中用到的操作符和作用的空間可以幫助記錄並分享分析過程。通過對這個分析過程的挖掘,還可讓機器智慧型學會自動進行相似的分析。
3.按互動任務分類
上述這些從互動操作和屬性進行的分類有助於對互動技術的研究和理解。但是,從設計視覺化系統的角度出發,研發人員通常根據整個系統要完成的使用者任務來選擇互動技術,因此,更為有用的分類方式是按照功能對互動技術進行分類:操作模式不同,但用於完成同乙個任務的互動技術被歸於同一類。對於不同的應用領域,視覺化要完成的任務和達到的目的也不同,因此研究人員劃分和定義的任務分類也很不同。zhou 和 feiner 定義了三大類的任務:關係型視覺化任務、直接的視覺布局任務和編碼任務。amar提出了更細緻的分類。乙個較全面的分類包括如下7個大類的互動任務。
通過上面的介紹,可以看到互動分類的方法很多,有各自的依據和適用的情況,並不存在乙個可以放之四海而皆準的分類。因此,需要對這些分類都有所了解,在應用中根據實際情況選擇合適的分類。
來自《資料視覺化》 陳為,沈則潛,陶潛波等著
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