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2000 | Buch

Visualisierung

Grundlagen und allgemeine methoden

verfasst von: Prof. Dr. Heidrun Schumann, Dr. Inf. Wolfgang Müller

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Einleitung
Zusammenfassung
Bildhafte Darstellungen sind ein weit verbreitetes Medium zur Präsentation von Fakten und Informationen. Hiermit können intuitiv Erkenntnisse vermittelt werden. Nicht nur in den Medien, sondern auch am Rechnerarbeitsplatz ist es üblich, Daten, Strukturen und Zusammenhänge graphisch darzustellen, um eine effizientere Analyse und Kommunikation zu erreichen. Der Prozeß der Erzeugung solcher Darstellungen wird als Visualisierung bezeichnet.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
1. Anforderungen an eine Visualisierung
Zusammenfassung
Die wissenschaftlich-technische Visualisierung, auch als Scientific Visualization bezeichnet, hat die Aufgabe, geeignete visuelle Repräsentationen einer gegebenen Datenmenge zu erzeugen, um damit eine effektive Auswertung zu ermöglichen.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
2. Der Visualisierungsprozeß
Zusammenfassung
Ziel des Visualisierungsprozesses ist es, abstrakte Daten, die in der Regel nicht-geometrischer Natur sind, in Form von Bildern zu veranschaulichen. Bei der Erzeugung der Bilder werden mehrere Schritte durchlaufen, die sich in einer so bezeichneten Visualisierungspipeline anordnen lassen (vgl. u. a. [Haber 90]). Hierauf soll im folgenden genauer eingegangen werden.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
3. Beschreibung der Daten als Ausgangspunkt einer Visualisierung
Zusammenfassung
Daten, die in den verschiedensten Bereichen gemessen, beobachtet oder berechnet werden, unterscheiden sich in ihrer Struktur, ihrer Dimensionalität und anderen wichtigen Eigenschaften. Diese Eigenschaften spielen bei der Visualisierung eine entscheidende Rolle, damit Bilder erzeugt werden können, die das Expressivitäts- kriterium erfüllen und intuitiv interpretierbar sind.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
4. Einflußfaktoren auf die Visualisierung
Zusammenfassung
Im vorangegangenen Kapitel wurden die Daten und ihre Charakteristika als Ausgangspunkt, und damit als entscheidender Faktor, für den Visualisierungsprozeß untersucht. An dieser Stelle sollen nun weitere Einflußgrößen betrachtet werden. In [Robertson 97] wird vorgeschlagen, neben dem Datenmodell noch folgende Modelle von Einflußgrößen zu betrachten:
  • Modell der Bearbeitungsziele1 zur Spezifikation einer konkreten Problemstellung, die mit der Visualisierung bearbeitet werden soll;
  • Modell der Wahrnehmungssfähigkeiten zur Beschreibung der allgemeinen Interpretationsfähigkeiten des menschlichen visuellen Systems;
  • Nutzermodell zur Spezifikation der Charakteristika eines Nutzers bzw. einer Nutzergruppe, wie zum Beispiel Präferenzen oder Wissensstand;
  • Ressourcenmodell2 zur Beschreibung der Funktionalität der verwendeten Hardwareplattform und
  • Anwendungsmodell zur Beschreibung der Spezifika einer konkreten Anwendung bzw. eines Anwendungsgebietes.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
5. Grundlegende Techniken
Zusammenfassung
In den vorangegangenen Kapiteln wurden die wesentlichen Grundlagen und Einflußfaktoren, die bei der Visualisierung von Bedeutung sind, vorgestellt und diskutiert. Das Ziel einer jeden Visualisierung ist es, vorliegende Daten und Charakteristika gemäß den aktuellen Bearbeitungszielen so auf graphische Elemente abzubilden, daß die in den Daten verborgenen Strukturen und Zusammenhänge erkannt werden können. Das Mapping, die Auswahl einer geeigneten Darstellungs- form und die Wahl der graphischen Elemente und Attribute, die zur Darstellung einzelner Datenaspekte verwendet werden, stellt den Kernprozeß der Visualisierung dar. In diesem Kapitel werden die grundsätzlichen Techniken für das Mapping von Daten und Eigenschaften vorgestellt und im Kontext der im letzten Kapitel vorgestellten Einflußfaktoren diskutiert. Techniken für spezielle Datenklassen werden in den nachfolgenden Kapiteln behandelt.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
6. Visualisierung von Multiparameterdaten in Raum und Zeit
Zusammenfassung
In diesem Kapitel sollen spezielle Konzepte für die Visualisierung von Multiparameterdaten erläutert werden. Ziel hierbei ist es, möglichst viele Parameterwerte gleichzeitig darzustellen, um Zusammenhänge besser erkennen zu können, die bei Einzeldarstellungen eventuell verlorengehen oder nur mit erhöhtem kognitivem Aufwand feststellbar sind. Dieses Ziel stellt besonders bei einer großen Anzahl von Parametern hohe Anforderungen an die zu entwickelnden Visualisierungskonzepte.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
7. Visualisierung von Volumendaten
Zusammenfassung
Punkte in einem räumlichen, 3-dimensionalen Bezugssystem, mit skalaren Daten behaftet, treten in vielen Anwendungen auf, so zum Beispiel in der Meteorologie, in der medizinischen Diagnostik, in Naturwissenschaften und Technik sowie im Umweltbereich. Mögliche Datenquellen sind Computer- und Magnetresonanztomographen, Laserraster- bzw. Elektronenrastermikroskope, aber auch Simulationen.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
8. Visualisierung von Strömungsdaten
Zusammenfassung
Die Untersuchung von Strömungsdaten, das heißt, die Beschreibung und Analyse der Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen, ist in vielen Forschungsgebieten und technischen Anwendungen von großer Bedeutung. Dazu gehören die Berechnung und Auswertung der Umströmung von Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen genauso wie die Verfolgung atmosphärischer Strömungen zur Wettervorhersage oder die Untersuchung des Strömungsverhaltens in Abfüllanlagen, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Ziele dieser Untersuchungen sind vielfältig, wie beispielsweise:
  • Erkennen und Verstehen physikalischer Phänomene;
  • Modellierung von Strömungsvorgängen;
  • Optimierung im technischen Entwurfsprozeß oder
  • Suche nach möglichen Ursachen im Schadensfall.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
9. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
In den vorangegangenen Kapiteln wurden grundlegende Aspekte und Probleme der Visualisierung diskutiert. Besonderes Augenmerk galt dabei dem Visualisierungsprozeß und den ihn beeinflussenden Faktoren. Darüber hinaus wurden grundlegende Visualisierungstechniken zur Visualisierung von Strömungsdaten, von Volumendaten und insbesondere von Multiparameterdaten vorgestellt.
Heidrun Schumann, Wolfgang Müller
Backmatter
Metadaten
Titel
Visualisierung
verfasst von
Prof. Dr. Heidrun Schumann
Dr. Inf. Wolfgang Müller
Copyright-Jahr
2000
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-57193-0
Print ISBN
978-3-540-64944-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-57193-0