Evaluation eines Multitouch-basierten Menüs für Magic Lenses im Vergleich zu klassischen Menüs

Die komplexe Analysen großer Datensätze stellt in der Informationsvisualisierung eine zunehmende Herausforderung dar. Mit Hilfe von Magic Lenses wird die teilweise unübersichtliche Visualisierung dieser Datensätze lokal manipuliert und vereinfacht. Dabei spielen besonders der Umfang an Filterfunktionen und wie sie verändert werden können eine Rolle. Die Vorteile eines Multitouchdisplays im Vergleich zu herkömmlicher Maus- oder Keyboardinteraktion kommen dabei zum Einsatz. Es treten jedoch stetig Probleme bei der Adaption bisheriger Menüdesigns auf. Da Magic Lenses über Menüs parametrisiert werden sollen, stellt sich die Frage welche Menü- und Interaktionsarten besser dazu geeignet sind. In dieser Arbeit wird ein Multitouch-basiertes Kontextmenü für Magic Lenses evaluiert. Es befindet sich direkt am Linsenrand und ist kompakt jedoch neuartig. Es wird die Konkurrenzfähigkeit zu einem speziell für die Studie entworfenen und implementierten klassischen, globalen Menü getestet. Dieses ist für Nutzer vertrauter, aber distanziert sich von der Linse. Die Ergebnisse werden anschließend unter quantitativen und qualitativen Punkten zusammengefasst und ausgewertet. Es zeigt sich, dass klassische Menüs mit Touchinteraktion performanter waren. Das Multitouch-basierte Kontextmenü war allerdings bei den Probanden beliebter und wurde für die Arbeit mit Linsen bevorzugt.The complex analysis of huge data sets is an increasing challenge in information visualization. With the help of emph{Magic Lenses} the somtimes confusing visualization of those data sets is being locally manipulated and simplified. Especially the amount of filter functions and how they can be altered matter. The advantages of multitouch displays in comparison to conventional mouse and keyboard interaction are used. However, there occur continual problems with the adaption of existing menu designs. Since emph{Magic Lenses} have to be parameterized with those menus the question arises which kind of menu and interaction are more fitting. In this work we evaluate a multitouch based context menu for emph{Magic Lenses}. It is located directly at the lens and compact but new to users. We test its competitiveness to a classical global menu specifically designed and implemented for this study. Users are more familiar with it but it is distanced from the lens. Finally, the results are summarized and analyzed under quantitative and qualitative points. It turns out that classical menus with touch interaction performed best. The multitouch-based context menu though was more popular with probands and was preferred for the work with lenses

Técnicas de conexión de nodos en mesas interactivas: diseño y evaluación

[EN] In this work a set of interaction techniques has been designed and evaluated, which allow represent graphs visually in a very basic way over an interactive table. The drag and tap are developed starting from existing techniques in this technology. The Magnetic node technique is an adapted technique which suggests the user the final node to complete the union. An important contributionof this work is the design of assisted techniques, such as direction and proximity. These are innovative techniques not developed until the moment and pursue to dower of some assistance to the process of the establishment of edges. The objective of this work is to evaluate the performance of manual techniques (drag, tap, dragShift) and assisted (direction, proximity) in different tasks. These technique may be easily integrated into other surface applications, that is the case of a data flow expression editor.[ES] En este trabajo se han diseñado y evaluado un conjunto de técnicas de interacción, que permite representar grafos visualmente de forma muy básica sobre una mesa interactiva. La técnica de Arrastre y Pulsación, están desarrolladas a partir de técnicas ya existentes en esta tecnología. La técnica de Nodo magnético, es una técnica adaptada que sugiere al usuario, el nodo final para hacer la unión. Una aportación importante a este trabajo es el diseño de técnicas asistidas como es el caso de Dirección y Proximidad. Puede decirse que son técnicas novedosas, no desarrolladas hasta el momento y que persiguen dotar de cierta asistencia al proceso de establecimiento de aristas. El objetivo de este trabajo es evaluar el rendimiento de técnicas manuales (Arrastre, Pulsación, Arrastre con Visor) y asistidas (Dirección, Proximidad) en tareas diferentes. Se persigue la idea que puedan ser finalmente integradas en otras aplicaciones, tal es el caso de un editor de expresiones de flujos de datos.Zorrilla Bustamante, AM. (2013). Técnicas de conexión de nodos en mesas interactivas: diseño y evaluación. http://hdl.handle.net/10251/44565Archivo delegad

Nutzung mobiler Endgeräte zur Analyse von dynamischen Graphen im Raum vor einer Displaywall

Eine Graph-Visualisierung von Daten findet Einsatz in verschiedenen Domänen und erleichtert die Gewinnung von Erkenntnissen über Relationen. Viele Datensätze haben eine dynamische Natur und verändern sich über die Zeit. Dynamische Graphen kodieren die temporalen Änderungen der Objekte und ihrer Relationen. Der Vorteil der hochauflösenden Displaywand besteht darin, dass durch einen vergrößerten Darstellungsraum ein guter Überblick über die strukturellen Zusammenhänge entsteht. Der Einsatz der heutzutage sehr verbreiteten mobilen Endgeräte bietet eine lokale nutzerspezifische Darstellung für die Exploration und Manipulation der Graphen einschließlich ihrer dynamischen Komponente. Während sich viele Arbeiten auf die Analyse statischer Strukturen fokussieren, wird das Problem der Exploration und Visualisierung dynamischer Graphen vergleichsweise wenig adressiert. In der vorliegenden Arbeit werden die grundlegenden Aufgaben für die dynamischen Graphen sowie der Stand der Forschung über den interaktiven Raum der kombinierten Anwendung Displaywand und Mobilgerät untersucht. Auf dieser Basis werden die Interaktionskonzepte für die Exploration dynamischer Graphen und die Visualisierung der Änderungen erarbeitet. Der interaktive Raum bietet dabei die räumlichen Freiheitsgrade für die Gestaltung der Interaktionen. Die entstandene Konzeption dient abschließend als Grundlage für die prototypische Umsetzung in einem existierenden Projekt zur Exploration von Graphen mithilfe mobiler Endgeräte.:- Einleitung - Grundlagen und verwandte Arbeiten - Konzeption - Umsetzung - Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick - LiteraturverzeichnisGraph visualization for data is used in various domains. It facilitates the extraction of knowledges about the relationships. Many datasets have a dynamic nature and change over time. Dynamic graphs ecode the temporal changes of objects and their relations. The advantage of the high-resolution displaywall is providing a good overview of the structural relations caused by an enlarged representation space. The use of nowadays widespread mobile devices provides a local user-specific view for the exploration of the graphs including their dynamic component. While many studies focuse on the analysis of static data structures, the issue of exploration and visualization of dynamic graphs is adressed by only a few works. This thesis investigates the basic tasks for dynamic graphs and state of research into the interaction space of combined applications of displaywall and mobile device. On this basis the interaction concepts for the exploration of dynamic graphs and the visualization of the changes are developed. The interaction space provides the spatial degrees of freedom for the design of interactions. The resulting set of concepts is the basis for the prototypical implementation in the existing project for the exploration of graphs using the mobile devices.:- Einleitung - Grundlagen und verwandte Arbeiten - Konzeption - Umsetzung - Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick - Literaturverzeichni

Interactive Visualization Lenses:: Natural Magic Lens Interaction for Graph Visualization

Information visualization is an important research field concerned with making sense and inferring knowledge from data collections. Graph visualizations are specific techniques for data representation relevant in diverse application domains among them biology, software-engineering, and business finance. These data visualizations benefit from the display space provided by novel interactive large display environments. However, these environments also cause new challenges and result in new requirements regarding the need for interaction beyond the desktop and according redesign of analysis tools. This thesis focuses on interactive magic lenses, specialized locally applied tools that temporarily manipulate the visualization. These may include magnification of focus regions but also more graph-specific functions such as pulling in neighboring nodes or locally reducing edge clutter. Up to now, these lenses have mostly been used as single-user, single-purpose tools operated by mouse and keyboard. This dissertation presents the extension of magic lenses both in terms of function as well as interaction for large vertical displays. In particular, this thesis contributes several natural interaction designs with magic lenses for the exploration of graph data in node-link visualizations using diverse interaction modalities. This development incorporates flexible switches between lens functions, adjustment of individual lens properties and function parameters, as well as the combination of lenses. It proposes interaction techniques for fluent multi-touch manipulation of lenses, controlling lenses using mobile devices in front of large displays, and a novel concept of body-controlled magic lenses. Functional extensions in addition to these interaction techniques convert the lenses to user-configurable, personal territories with use of alternative interaction styles. To create the foundation for this extension, the dissertation incorporates a comprehensive design space of magic lenses, their function, parameters, and interactions. Additionally, it provides a discussion on increased embodiment in tool and controller design, contributing insights into user position and movement in front of large vertical displays as a result of empirical investigations and evaluations.Informationsvisualisierung ist ein wichtiges Forschungsfeld, das das Analysieren von Daten unterstützt. Graph-Visualisierungen sind dabei eine spezielle Variante der Datenrepräsentation, deren Nutzen in vielerlei Anwendungsfällen zum Einsatz kommt, u.a. in der Biologie, Softwareentwicklung und Finanzwirtschaft. Diese Datendarstellungen profitieren besonders von großen Displays in neuen Displayumgebungen. Jedoch bringen diese Umgebungen auch neue Herausforderungen mit sich und stellen Anforderungen an Nutzerschnittstellen jenseits der traditionellen Ansätze, die dadurch auch Anpassungen von Analysewerkzeugen erfordern. Diese Dissertation befasst sich mit interaktiven „Magischen Linsen“, spezielle lokal-angewandte Werkzeuge, die temporär die Visualisierung zur Analyse manipulieren. Dabei existieren zum Beispiel Vergrößerungslinsen, aber auch Graph-spezifische Manipulationen, wie das Anziehen von Nachbarknoten oder das Reduzieren von Kantenüberlappungen im lokalen Bereich. Bisher wurden diese Linsen vor allem als Werkzeug für einzelne Nutzer mit sehr spezialisiertem Effekt eingesetzt und per Maus und Tastatur bedient. Die vorliegende Doktorarbeit präsentiert die Erweiterung dieser magischen Linsen, sowohl in Bezug auf die Funktionalität als auch für die Interaktion an großen, vertikalen Displays. Insbesondere trägt diese Dissertation dazu bei, die Exploration von Graphen mit magischen Linsen durch natürliche Interaktion mit unterschiedlichen Modalitäten zu unterstützen. Dabei werden flexible Änderungen der Linsenfunktion, Anpassungen von individuellen Linseneigenschaften und Funktionsparametern, sowie die Kombination unterschiedlicher Linsen ermöglicht. Es werden Interaktionstechniken für die natürliche Manipulation der Linsen durch Multitouch-Interaktion, sowie das Kontrollieren von Linsen durch Mobilgeräte vor einer Displaywand vorgestellt. Außerdem wurde ein neuartiges Konzept körpergesteuerter magischer Linsen entwickelt. Funktionale Erweiterungen in Kombination mit diesen Interaktionskonzepten machen die Linse zu einem vom Nutzer einstellbaren, persönlichen Arbeitsbereich, der zudem alternative Interaktionsstile erlaubt. Als Grundlage für diese Erweiterungen stellt die Dissertation eine umfangreiche analytische Kategorisierung bisheriger Forschungsarbeiten zu magischen Linsen vor, in der Funktionen, Parameter und Interaktion mit Linsen eingeordnet werden. Zusätzlich macht die Arbeit Vor- und Nachteile körpernaher Interaktion für Werkzeuge bzw. ihre Steuerung zum Thema und diskutiert dabei Nutzerposition und -bewegung an großen Displaywänden belegt durch empirische Nutzerstudien

Des techniques d'interaction bimanuelles pour la manipulation de visualisations de réseaux

Ce mémoire présente les résultats d’une exploration de l’espace de conception des interfaces utilisateurs à deux mains pour interagir avec une visualisation de réseaux (c.-à-d. un graphe). Un prototype logiciel réalisé en Java, démontrant des nouvelles techniques d’interaction bimanuelles, est proposé. Le prototype utilise deux dispositifs d’entrée indirects (comme deux souris ou des dispositifs semblables, qui ne sont pas sur la surface d’affichage). L’utilisation de tels dispositifs indirects permet d’éviter les problèmes associés à l’entrée multitactile directe sur la surface d’affichage, comme l’occlusion des données par les doigts. Le prototype permet des interactions habituelles, comme la manipulation directe (translation, rotation, et changement d’échelle avec deux points d’entrée) de sous-graphes. De plus, des techniques d’interaction novatrices sont réalisées dans le prototype, comme (1) l’utilisation des deux mains pour sélectionner le plus court chemin entre deux noeuds, suivie d’un glissement pour sélectionner les voisins du chemin jusqu’à une distance voulue ; et (2) l’utilisation de la main non-dominante (MND) pour contrôler le zoom pendant que la main dominante (MD) sélectionne des noeuds le long d’un chemin. Le prototype comprend aussi (3) un HotGlass, une synthèse novatrice des widgets antérieurs de ToolGlass (Bier et al., 1993) et de HotBox (Kurtenbach et al., 1999). Le HotGlass se tient dans la MND, et peut être cliqué-à-travers par la MD comme un ToolGlass, mais peut aussi être “téléporté” sous le curseur de la MD comme s’il s’agissait d’un HotBox. Enfin, le prototype comprend (4) un autre widget novateur bimanuel, la lentille MultiVisu, qui permet de modifier la représentation visuelle d’un sous-graphe. Chaque lentille MultiVisu peut montrer une partie du réseau soit sous forme noeuds-liens, ou bien sous forme de matrice d’adjacence, ou bien sous forme de nuage de points. Plusieurs lentilles MultiVisu peuvent être affichées simultanément, permettant de configurer une visualisation hybride du graphe qui étend le genre de visualisation hybride possible avec NodeTrix (Henry et al., 2007). Le mémoire se termine par la présentation des premières réactions d’utilisateurs

Unterstützung des Editierens von Graphen in Visuellen Repräsentationen

The goal of this thesis is to provide solutions for supporting the direct editing of graphs in visual representations for analyzing graphs. For that, a conceptual view on the user's tasks is established first. On this basis, several novel approaches to "visually edit" the different data aspects of graphs - the graph's structure and associated attribute values - are introduced. Thereby, different visual graph representations suitable for communicating the data are considered.Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist, Lösungen zur Unterstützung des direkten Editierens von Graphen in visuellen Repräsentationen zur Analyse von Graphen bereitzustellen. Dafür wird zunächst eine konzeptuelle Sicht auf die Aufgaben des Nutzers entwickelt. Auf dieser Basis werden anschließend mehrere neue Verfahren eingeführt, welche das "visuelle Editieren" der verschiedenen Datenaspekte von Graphen - der Struktur sowie dazu assoziierte Attributwerte - ermöglichen. Dabei werden verschiedene visuelle Graphrepräsentationen berücksichtigt, welche die Daten in geeigneter Form kommunizieren

Abstraction, Visualization, and Evolution of Process Models

The increasing adoption of process orientation in companies and organizations has resulted in large process model collections. Each process model of such a collection may comprise dozens or hundreds of elements and captures various perspectives of a business process, i.e., organizational, functional, control, resource, or data perspective. Domain experts having only limited process modeling knowledge, however, hardly comprehend such large and complex process models. Therefore, they demand for a customized (i.e., personalized) view on business processes enabling them to optimize and evolve process models effectively. This thesis contributes the proView framework to systematically create and update process views (i.e., abstractions) on process models and business processes respectively. More precisely, process views abstract large process models by hiding or combining process information. As a result, they provide an abstracted, but personalized representation of process information to domain experts. In particular, updates of a process view are supported, which are then propagated to the related process model as well as associated process views. Thereby, up-to-dateness and consistency of all process views defined on any process model can be always ensured. Finally, proView preserves the behaviour and correctness of a process model. Process abstractions realized by views are still not sufficient to assist domain experts in comprehending and evolving process models. Thus, additional process visualizations are introduced that provide text-based, form-based, and hierarchical representations of process models. Particularly, these process visualizations allow for view-based process abstractions and updates as well. Finally, process interaction concepts are introduced enabling domain experts to create and evolve process models on touch-enabled devices. This facilitates the documentation of process models in workshops or while interviewing process participants at their workplace. Altogether, proView enables domain experts to interact with large and complex process models as well as to evolve them over time, based on process model abstractions, additional process visualizations, and process interaction concepts. The framework is implemented in a proof-ofconcept prototype and validated through experiments and case studies

Magische Linsen an Displaywänden: Steuerung und Bedienung mit Mobilgeräten

Der Einsatz großer, vertikaler Displays nimmt sowohl in Bereichen der Forschung als auch der Wirtschaft zu. Diese Displays eignen sich durch ihre Größe und Auflösung unter anderem für die Informationsvisualisierung. Es gibt bereits eine Menge von Forschungsarbeiten, welche die Interaktion mit großen, vertikalen Displays untersucht hat. Jedoch ist speziell die Bedienung Magischer Linsen auf großen Displaywänden weitgehend unbeachtet geblieben. Eine intuitive Interaktion mit Magischen Linsen auf einer Displaywand kann jedoch insbesondere in kollaborativen Szenarien große Vorteile bieten. Smartphones eignen sich durch ihre Portabilität zur Interaktion mit Displaywänden. Unter Verwendung von Mobilgeräten und einer hochauflösenden Displaywand wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Interaktionskonzepte zur Steuerung und Parametrisierung Magischer Linsen entwickelt. Hierzu wurde eine Recherche des aktuellen Forschungsstandes betrieben und Anwendungsfälle für den Einsatz der Konzepte aufgestellt. Es wurde eine große Bandbreite von Interaktionskonzepten entwickelt, welche von lockeren bis zu fokussierten Interaktionen reichen. Für die Bedienung der Magischen Linsen wurden verschiedene Aktionen identifiziert, welche in einem Interaktionsablauf auftreten und durch die Konzepte zu unterstützen sind. Ein Teil der entwickelten Interaktionskonzepte wurde durch einen Prototypen implementiert und anhand von Beispieldatensätzen getestet.The usage of large, vertical displays is increasing in felds of research as well as in the economy. Because of their size and resolution these displays are well suited for information visualization. There already are a number of publications which examine the interaction with large, vertical displays. Yet especially the operation of magic lenses on large display walls has been mostly ignored. An intuitive interaction with magic lenses on a large display may be espesially advantageous in collaborative scenarios. Smartphones are suited for interaction with display walls because of their portability. In this paper interaction concepts for operating and parametrizing magic lenses have been developed using mobile devices and a high resolution display wall. For this purpose the current state of research has been investigated and application scenarios for the use of the concepts have been constructed. A big amount of interaction concepts have been developed which range from casual to focused interactions. For the operation of magic lenses several actions have been identifed which occur in an interaction process and have to be adsressed by the concepts. Part of the developed interaction concepts have been implemented by a prototype and tested with sample data sets