Post on 18-Feb-2019
transcript
Visualizzazione di informazioni complesse
Augusto CelentanoUniversità Ca’ Foscari di Venezia
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visualizzazione
La visualizzazione è il processo di trasformazione di dati,informazioni e conoscenza in un formato visivo, per utilizzare almeglio le capacità percettive e interpretative della visione umana
! interfaccia tra sistema informativo e utente
! interazione rapida e efficace con grandi volumi di dati
! interpretazione immediata delle relazioni tra i dati
! scoperta di caratteristiche, configurazioni, tendenze, spesso nascoste nella
forma numerica dei dati (visual data mining)
Principio chiave: non raccontare, mostra
(un’immagine vale più di cento parole)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visualizzazione di fenomeni fisici
La ricerca nel settore è stata per molto
tempo dominata dalla visualizzazione
scientifica, rappresentazione visiva di
fenomeni fisici o loro simulazioni con
moltissimi dati
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione grafica
La rappresentazione visiva di serie e insiemi di dati mostrarelazioni, tendenze e rende più evidente l’interpretazione
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione grafica
La rappresentazione visiva di serie e insiemi di dati mostrarelazioni, tendenze e rende più evidente l’interpretazione
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione grafica
La rappresentazione visiva di serie e insiemi di dati mostrarelazioni, tendenze e rende più evidente l’interpretazione
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Diagrammi (1)
La rappresentazione visiva di relazioni tra entità è più efficace diuna loro descrizione a parole
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Diagrammi (1)
La rappresentazione visiva di relazioni tra entità è più efficace diuna loro descrizione a parole
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Diagrammi (1)
La rappresentazione visiva di relazioni tra entità è più efficace diuna loro descrizione a parole
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Diagrammi (2)
I diagrammi possonomostrare l’evoluzione di unprocesso attraverso passisuccessivi
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Diagrammi (2)
Possono combinarsi e svilupparsi su diversi scale o piani
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Mappe
La disposizione geograficaassocia le informazioni ailuoghi
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visualizzazione di dati vs. informazioni
La visualizzazione scientifica e la rappresentazione diagrammatica
trattano dati quantitativi, la cui misura è conservata nel disegno
! la trasposizione grafica è basata su corrispondenze formali e procedimenti
automatici
La visualizzazione di informazioni tratta spesso entità astratte, di cui
sono rilevanti non sempre (e non solo) gli aspetti numerici, ma
anche (o soprattutto) le relazioni reciproche e il ruolo
nell’interpretazione complessiva
! non esiste una corrispondenza precostituita tra informazione e sua
rappresentazione
! è una disciplina collegata con l’interazione utente-macchina (HCI, Human-
Computer Interaction)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visualizzazione e comunicazione (1)
Il mondo contemporaneo è dominato dalla cultura dell’immagine
! meno impegnativa, più immediata
! meno individuale, più omogenea
Si sono sviluppate, soprattutto in USA, tecniche comunicative
(giornalistiche) basate sul racconto visivo invece che letterario
! si coglie la notizia con uno sguardo, in modo immediato
! si danno chiavi di lettura precise con artifici grafici di immediata
comprensione (es. frecce, orologi, calendari)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visualizzazione e comunicazione (2)
Nasce la disciplina dell’infografia: utilizzare l’immagine per
! spiegare che cosa, come, dove, quando e perché
! commentare un dato quantitativo mettendolo in relazione con altri
! raccontare una storia nel tempo, nello spazio o in entrambi
! dare una sintesi significativa, attraverso una immagine simbolica forte e
una serie di dati chiave somministrati sotto forma di didascalie
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
I problemi della visualizzazione di informazioni
Obiettivo: presentazione di grandi quantità di informazioni inmodo compatto e adeguato allo scopo
Contesto: l’informazione grafica ha notevole impatto grazieall’abitudine ai mezzi di comunicazione visiva
Applicazioni: varie, da informazioni statistiche a relazionicomplesse, anche per informazioni non significative in terminiquantitativi (es. testi)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
The visual display of quantitativeinformation
! pictures of numbers: come presentaregraficamente i dati e rafforzarel’onestà della statistica.
I lavori di Edward Tufte (1)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Envisioning information! pictures of nouns: i nomi (informazioni)
che sottostanno a mappe, foto aeree,carte topografiche, rappresentazioninello spazio e nel tempo
I lavori di Edward Tufte (2)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visual explanations! pictures of verbs: la rappresentazione di
informazioni relative a meccanismo emoto, processo e dinamica, causa edeffetto
I lavori di Edward Tufte (3)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visual and statistical thinking! pictures of evidence: la
rappresentazione evidente di relazionitra le informazioni per supportare iprocessi decisionali
I lavori di Edward Tufte (4)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
The cognitive style of PowerPoint! contro la “tirannia” dei programmi di
visualizzazione e presentazione
I lavori di Edward Tufte (5)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione e verità (1)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione e verità (2)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione e verità (3)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione e verità (4)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Rappresentazione e verità (5)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Scelta della rappresentazione più adeguata
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Minard e la campagna di Russia, 1861
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Il Dr. Snow e il colera a Londra, 1854
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Il disastro del Challenger, 1986 (1)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Il disastro del Challenger, 1986 (2)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Il disastro del Challenger, 1986 (3)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visualizzazione e percezione
Le capacità percettive umane sono particolarmente adeguate per! riconoscere rapidamente le immagini e il loro significato
! identificare in modo rapido e automatico configurazioni ripetitive,cambiamenti di colore, di forma, di posizione, di movimento e di trama
L’informazione espressa in forma di testo richiede uno sforzocognitivo per comprendere il contenuto informativo
! la lettura ha una forte componente sequenziale
! le parole sono mediatori del significato
L’information visualization presenta l’informazione in modo visivoper trasferire il carico cognitivo sul sistema percettivo visivo
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Visualizzazione e percezione
La scelta di una rappresentazione visiva si basa sull’immediatezzae sulla naturalezza del riconoscimento, che deriva da un insiemedi regole, di convenzioni e di proprietà del sistema percettivoumano
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Elaborazione preattentiva degli stimoli visivi
L’elaborazione degli stimoli visivi può avvenire su baseintenzionale o automatica
! l’elaborazione preattentiva avviene senza coinvolgere l’attenzionecosciente
! consente di identificare oggetti o gruppi di oggetti che emergonodall’insieme in modo immediato (popout effect)
! è seguita da una fase di attenzione selettiva sugli oggetti rilevanti
La fase preattentiva distingue in base a proprietà di contrasto oseguendo regole gestaltiche
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Elaborazione preattentiva degli stimoli visivi
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Elaborazione preattentiva degli stimoli visivi
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Psicologia della Gestalt
Gestalt = forma, configurazione! rifiuta di suddividere l'esperienza umana nelle sue componenti elementari
e tende a considerare l'interezza più che le singole componenti
! il cervello umano opera in modo olistico, parallelo e analogico
! la percezione non è preceduta dalla sensazione ma è piuttosto unprocesso immediato, non influenzato dalle passate esperienze e deriva dauna combinazione organizzata delle diverse componenti di uno stimolo
! Esempio: la forma (gestalt) di una bolla di sapone è la conseguenzadell’azione contemporanea delle forze di tensione che agisconocontemporaneamente sulla sua superficie
L’intero è maggiore della somma delle sue parti
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Prossimità
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Similarità
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Connessione
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Continuità
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Simmetria
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Chiusura
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Dimensione
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Regole della Gestalt
Rapporto figura-sfondo
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Grammatiche visive
Per domini semantici selezionati l’interpretazione del significatodei simboli e delle loro relazioni si può basare su regolesintattiche che possono essere derivate dall’esperienza comune,da convenzioni normative o essere convenzionali
! Es. diagrammi generici
! Es. mappe
Quanto più il dominio è ristretto e normato, tanto più lagrammatica può essere precisa e vincolante
! Es. visualizzazione di formule matematiche o chimiche
! Es. diagrammi E-R, UML
! Es. diagrammi elettrici e elettronici
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Grammatiche visive
Es. diagrammi
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Grammatiche visive
Es.mappe geografiche
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Tipi di dati e proprietà
Tipi di dati! entità
! attributi
! relazioni
Attributi delle entità! nominali: tipi enumerativi non ordinati
! ordinali: numeri interi o tipi enumerativi ordinati (es. nomi dei mesi)
! intervalli: numeri reali che esprimono differenze
! rapporti: numeri reali nella loro forma più generale
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Tipi di dati e proprietà
Dimensioni degli attributi! 1D: quantità scalari
! 2D: quantità vettoriali
! 3D o +: quantità vettoriali, campi, mappe, strutture (datimultidimensionali)
Struttura delle relazioni! lineari
! gerarchiche
! a grafo
! spazi multidimensionali
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
I principi dell’information visualization
Focus + context: mantenere l’attenzione su un sottoinsieme deidati conservando una visione del contesto circostante (a bassolivello di dettaglio)
! prospettiva (3D)
! distorsioni (fisheye view, hyperbolic view)
! overview + detail (viste complementari)
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Strutture lineari
Seesoft! visualizzazione di sorgenti software
Lifestreams! visualizzazione di informazioni temporali
Perspective wall! visualizzazione di informazioni temporali
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Strutture gerarchiche
Viste ad albero
Viste ad albero 3D
Viste iperboliche
SpaceTree
TreeMap
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Informazioni multidimensionali
Rappresentazioni starfield
! permettono di vedere e valutare “a colpo d’occhio” le informazioni,rappresentate da punti su una porzione di piano
Strutture tabellari! le tabelle costituiscono un naturale sistema di classificazione e
ordinamento delle informazioni
© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali
Altre strutture di visualizzazione
Rappresentazioni fish-eye
! distorcono le relazioni metriche nello spazio permettendo di vedere inmaggior dettaglio alcuni elementi di una struttura e in modo sommario ilresto
Rappresentazioni tridimensionali! utilizzano la rappresentazione nello spazio invece che nel piano per
consentire una maggior densità di informazioni
! a volte si utilizzano tecniche combinate: profondità + vista distorta