visualisation d’information interactive
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Visualisation d’informationinteractive
Jean-Daniel Fekete & Frédéric Vernier
INRIA Futurs/LRI & LIMSIJean-Daniel.Fekete@inria.fr & Frederic.Vernier@limsi.fr
Visualisation
The eye…
the window of the soul,
is the principal means
by which the central sense
can most completely and
abundantly appreciate
the infinite works of nature.
Leonardo da Vinci (1452 - 1519)
Visualisation : 3 domaines
Visualisationscientifique
Visualisationd’informatio
nCartographie
•Communauté à part entière
•2000 ans d’histoire
•Sous communauté de l’Informatique Graphique
•20 ans d’histoire
•Sous communauté de l’Interaction Homme-Machine
•10 ans d’histoire
Visualisation : 3 disciplines
Informatique
PsychologieDesign
•Algorithmes et structures de données
•Géométrie
•Infographie
•Perception
•Cognition
•Interaction
•Nouvelles représentation
•Communication
Visualisation d’information :Définition
• Utilisation de l’informatique graphique interactive pour représenter visuellement de données abstraites afin d’amplifier la cognition
Définition 2 / Objectifs
• Représentation graphique compacte et interface utilisateur pour : manipuler un grand nombre d’items (102 - 106)
éventuellement extraite d’une base de donnée plus grande• Permettant aux utilisateurs de
faire des découvertes prendre des décisions, ou trouver des explications
• sur des motifs (tendances, groupes, trous, points isolés) des groupes d’items des items individuels
• Fouille de données visuelle Données abstraites, généralement pas de représentation canonique
Centres de recherche principaux
• Xerox PARC3-D cone trees, perspective wall, spiral calendartable lens, hyperbolic trees, document lens,
butterfly• Univ. of Maryland
dynamic queries, range sliders, starfields, treemapszoombars, tight coupling, dynamic pruning, lifelines
• IBM Yorktown, AT&T-Lucent Technologies• Georgia Tech, MIT Media Lab• Univ. of Wisconsin, Minnesota, Calif-Berkeley
Le problème
Web, livres, articlesdonnées scientifiquesprix, liste de personnes,Cours de la bourseInformations
Données
HumainTransfert de données
Vision: 100 MB/sAudition: <100 b/sTélépathieHaptique/tactileOdoratGoût
Comment ?
Propriétés de la vision
• Sens ayant la plus grande bande passante• Rapide, parallèle • Reconnaissance de formes• Pré-attentif• Etend les capacités cognitives et
mémorielles (teste de multiplication)
• On pense visuellement
Super. Utilisons-la !
Utilisons la vision !
Utilisons la vision !
Trouvez le rectangle vert !
Perception préattentive (1)
Perception préattentive (2)
Perception préattentive
• Beaucoup de caractéristiques visuelles peuvent être perçues préattentivement : Orientation de ligne/blob, longueur, épaisseur, taille, courbure,
cardinalité, terminaisons, intersections, inclusion, teinte, clignotement, direction de mouvement, profondeur stéréoscopique, indices 3D, direction de l’éclairement
• Problèmes : Les caractéristiques préattentive interfèrent entre elles
On pensait même que toutes les caractéristiques préattentives étaient incompatibles entre elles
Les caractéristiques sont préattentives dans certaines limites 7 couleurs max (Healey, 96) 2 ou 3 formes Etc.
Perception préattentive (3)
Perception préattentive : théorie
• Notre système visuel de bas niveau (25 millions de cellules) fait de la reconnaissance de motif en parallèle en permanence
• Les caractéristiques préattentives sont reconnues à ce niveau• Les autres nécessitent un parcours séquentiel !• On a parfois besoin de données visuelles non préattentives
Labels/étiquettes sur les données Représentations traditionnelles acceptables par les utilisateurs
novices• Excellents théories psychologiques
Information Visualization: Perception for Design de Colin Ware
• Besoin de conception et réalisation de techniques qui fonctionnent Recours au designer / informaticien
Mouais, quel intérêt ?
La représentation est la clef !
Tufte et l’histoire de la graphique
Histoire
• Visualisation pour décrire (Tufte)• Visualisation pour décider (Bertin)• Visualisation sur écran• Visualisation Interactive
Coupler visualisation, filtrage et sélection
Bertin et laSémiologie graphique
• Utilisation des propriétés rétiniennes (Bertin 67):
Spatial ObjetSupport Position
TailleNiveau de gris
Différen-tiel
Orientation CouleurTextureForme
Visualisation interactive
Plus qu’un transfert
• Permet la perception de phénomènes de plus haut niveau
• Favorise la découverte
Eclairage (Insight)
Modèle fonctionnel de base
Données VisualisationProjection visuelle
Interaction
Modèle complet (Ed. CHI)
Illustration de J. Heer
Interaction
InfoVis ToolkitRéutiliser / généraliser
www.lri.fr/~fekete/InfovisToolkit• Construire des visualisations est
difficile et long
• Composant pour la visualisation de : Tables
Scatter plots, séries temporelles, coordonnées parallèles
Arbres Treemaps, node-link diagrams,
Icicle trees Graphes
Matrices, node-link diagrams
• Plusieurs mécanismes sont génériques et peuvent être réutilisés avec toutes les représentations graphiques Requêtes dynamiques Fisheyes Labels dynamiques
Techniques de visualisation
• Projection + représentation + interaction• Dépend de la structure de données
1D - Linéaires2D - Cartes3D - ScènesMultidimensionnelleTemporelleArbresRéseauxDocumentsAlgorithmes
1D : Séries temporelles
1D : Diagrams en Arcs (Watenberg03) http://www.bewitched.com/
Visualisation d’information : exemples
• Spotfire et les requêtes dynamiques
• Smartmoney et la carte du marché boursier
Famille des techniques
• Orientées points• Orientées lignes• Orientées surfaces• Remplissage de surface
Techniques par remplissage de formes
• Seesoft/SeeSys• Compus• Treemap• DBVis
Techniques d’interaction
• Data sliders• Interfaces zoomables et navigation• Déformation de l’espace et
navigation• Labeling
Domaines de recherche
• Nouvelles techniques de visualisation
• Nouvelles techniques d’agrégation• Nouvelles techniques d’interaction• Le 3D est-il utile à quelque chose ?• Passage à l’échelle• Animation
Co-citations en visualisation(Börner 04)
Retombées industrielles (extraits)
• Principales sociétés faisant des produits de visualisation d’information ILOG (Discovery téléchargeable gratuitement) Spotfire AT&T (GraphViz) IBM (DX explorer)
• Sociétés utilisant journellement la visualisation d’information NASA EOSDIS (portail accès aux données capteurs sur la Terre) 3M (analyse de composants chimiques) SmartMoney (http://www.smartmoney.com/marketmap/) ChevronTexaco (analyse de production pétrolière)
Bibliographie• Readings in Information Visualization, Card, Mackinlay,
Shneiderman, Morgan Kaufmann, 1999• Information Visualization: Perception for Design, Colin Ware,
Morgan Kaufmann, 2000 (2e édition prévue pour 2004)• Sémiologie Graphique, Bertin, 1967, Réimpression EHESS 2000• The Visual Display of Quantitative Data, Tufte, 1983, Cheshire,
CT: Graphics Press.• otal.umd.edu/Olive• http://www.csc.ncsu.edu/faculty/healey/PP/index.html• Excentric Labeling: Dynamic Neighborhood Labeling for Data
Visualization, Fekete, J.-D., Plaisant, C. Proceedings of the Conference on Human factors in Computer Systems (CHI'99), ACM , New York, pp. 512-519.
• Interactive Information Visualization of a Million Items, Fekete, J.-D., Plaisant, C., Proceedings of IEEE Symposium on Information Visualization 2002 (InfoVis 2002), Boston, USA, Octobre 2002.
• The Infovis Toolkit. http://www.lri.fr/~fekete/InfovisToolkit
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