erste Beispiele 4. Themen dieser Vorlesung 5. Literaturempfehlungen + weitere Quellen 6. Ziele, Anforderungen und Qualitätskriterien

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1 9LVXDOLVLHUXQJ Prolog und Einführung Prof. Dr.-Ing. Detlef Krömker *RHWKH8QLYHUVLWlWÃ)UDQNIXUW *UDSKLVFKHÃ'DWHQYHUDUEHLWXQJ hehuvlfkw 1. Einordnung in GDV Veranstaltungen 2. Organisatorisches 3. Definition Ä9LVXDOLVLHUXQJ³ und erste Beispiele 4. Themen dieser Vorlesung 5. Literaturempfehlungen + weitere Quellen 6. Ziele, Anforderungen und Qualitätskriterien 2 1

2 hehuvlfkw)ruwvhw]xqj 7. Zusammenfassung 8. Glossar 9. Ausblick Nächste Schritte 3 6WUXNWXUGHU*'9 /HKU XQG$XVELOGXQJVDQJHERWH Praktikum oder HIWI im Diplomarbeiten :6 Anim+MM 2V+1Ü VIS 2V+1Ü Praktikum P4 AG 66 GDV-E 2V+1Ü GDV 4V+2Ü S PS CG Koll. 4 2

3 /HKUYHUDQVWDOWXQJHQ *UDSKLVFKH'DWHQYHUDUEHLWXQJ 66 GDV (4V+2Ü) und GDV-E (2V+1Ü) oder VR und AR (R. Dörner) Seminar oder Proseminar :6 Animation und Multimedia (V2+Ü1) 9LVXDOLVLHUXQJ9h Computergrafik mit VRML und JAVA 3D (P4) 5 Varrentrappstraße :RILQGHWPDQXQV" Robert-Meier-Straße +PIBOOÁ8PMGHBOHÁ(PFUIF6OJWFSTJU U 'BDICFSFJDIÁ#JPMPHJFÁVOEÁ*OGPSNBUJL (SBQIJTDIFÁ%BUFOWFSBSCFJUVOH 3URI'U,QJ'HWOHI.U PNHU Varrentrappstraße 40-42, 2. OG Frankfurt Tel..: 49 (0) kroemker@cs.uni-frankfurt.de www: 6SUHFKVWXQGH Dienstag Uhr nach Vereinbarung 'SBVOIPGFS"OXFOEVOHT[FOUSVN $PNQVUFSHSBQIJLÁJOÁ$IFNJFÁVOEÁ1IBSNB[JFÁÉ"($ 6 3

4 $QLPDWLRQXQG0XOWLPHGLD 9 + h Mo Di Uhr (14-tägig) ab (Ralf Dörner, Paul Grimm) =LHOH5ROOHXQG%HGHXWXQJYRQ %HZHJWELOGHU ± 0RYLHV" Kennenlernen von Methoden und Verfahren $QLPDWLRQ 9LUWXDO5HDOLW\ 5HDOWLPH 5HQGHULQJ,PPHUVLRQXQG 5HDOWLPH0HGLHQLQ0XOWLPHGLD9LGHR$XGLR Auswahl + kritische Beurteilung von Verfahren und Systemen Problemorientierte Anpassung und Ergänzung Weiterentwicklung 7 3UDNWLNXP&RPSXWHUJUDSKLNPLW 950/XQG-$9$' Ziel: Sammeln praktischer Erfahrungen mit modernen graphischen Systemen Vorbesprechung Di Varrentrappstraße, SR 202 Thema WS 01/02 : 3D-Game: Pacman 3D 4 Teilaufgaben Grundlagen von Java 3D: Szenengraph,..., Interaktion (GDV ++) 6 spezielle Aufgaben: (6 Gruppen a 2) Graphisches Ausmodellieren der Teilszene Integration Einführungskurse: VRML und JAVA 3D, Graphisches Modellieren mit DINO (2 + 1 Vollzeittage), ggf. 3D StudioMax Teamarbeit, Projektarbeit, Schnittstellenfestlegung,... Abschlussworkshop 8 4

5 9LVXDOLVLHUXQJ 9 + h Mi Uhr Di Uhr (14-tägig) Magnus HS ab (Christian Seiler, Tobias Breiner) =LHOHKennenlernen der Methoden und Verfahren der Scientific Visualization und der Informationsvisualisierung Auswahl von Verfahren und Systemen Kritische Beurteilung Problemorientierte Anpassung und Ergänzung Weiterentwicklung 9 Vorlesungsfolien auf WWW Server 2UJDQLVDWLRQ Leistungsschein durch Fachgespräch (Belegschein: Übungsanmeldung (1. Übung oder GDV-Sekretariat) erfoderlich) Rechner-Account bei GDV / AGC (nach Übungsanmeldung möglich, im Sekretariat melden) 10 5

6 'HILQLWLRQÅ9LVXDOLVLHUXQJ *UXQGVlW]OLFKHV bezeichnet den Vorgang der Sichtbarmachung von Materie, Energie, Information oder Prozessen. In der Informatik reduziert sich dieses auf die von Daten, Informationen, Modellen,... In der Tat ist der Mensch ein Augentier. Herbert W. Franke 11 (WZDV$OWEHNDQQWHV Ä,PDJLQDWLRQRGHU9LVXDOLVLHUXQJXQG EHVRQGHUVGLH%HQXW]XQJYRQ'LDJUDPPHQ KDEHQHLQHQHQWVFKHLGHQGHQ$QWHLODQGHU ZLVVHQVFKDIWOLFKHQ)RUVFKXQJ³ Rene Descartes,

7 9LVXDOLVLHUXQJ 0RGHUQH'HILQLWLRQVYHUVXFKH Zwei Aspekte: PDNLQJYLVLEOHHVSHFLDOO\ WRRQH VPLQGWKLQJV QRW YLVLEOH WRWKHH\H Î modernes Mikroskop, Teleskop,... Bsp. Molekül ³IRUPLQJ DPHQWDOLPDJHRIVRPHWKLQJ WKLQJ QRW SUHVHQW WRWKHVLJKWDQDEVWUDFWLRQHWF Î... Informationsvisualisierung... WKHXVH RIFRPSXWHUVRUWHFKQLTXHVIRU FRPSUHKHQGLQJGDWDRU WRH[WUDFWNQRZOHGJHIURP WKHUHVXOWV RIVLPXODWLRQVFRPSXWDWLRQVRU PHDVXUHPHQWV 0F&RUPLFN'H)DQWL%URZQ 13 9LVXDOLVLHUXQJDOV$QZHQGXQJGHU &RPSXWHUJUDSKLN 0HLOHQVWHLQH Arbeiten + Theorien von Jacques Bertin: Ä*UDSKLFVLVWKHYLVXDOPHDQVRI UHVROYLQJORJLFDOSUREOHPV³ 6HPLRORJ\ RI*UDSKLFV'LDJUDPV1HWZRUNV0DSV0DGLVRQ 8QLYHUVLW\RI:LVFRQVLQ3UHVV EHUVHW]WYRQ:-%HUJ 2ULJLQDODOVIUDQ] VLVFKH$XVJDEH /D*UDSKLTXHHWOH7UDLWHPHQW*UDSKLTXHGHOµ,QIRUPDWLRQ 3DULV"" DOVGHXWVFKHhEHUVHW]XQJHUVFKLHQHQ*UDSKLVFKH 'DUVWHOOXQJHQXQGGLHJUDSKLVFKH:HLWHUYHUDUEHLWXQJGHU,QIRUPDWLRQ, Walter de Gruyter, Berlin 1982, auch als englische Übersetzung erschienen: *UDSKLFVDQG *UDSKLFV,QIRUPDWLRQ3URFHVVLQJ, Walter de Gruyter, Berlin 1977 (?) /1981) 14 7

8 %HLVSLHODXV%HUWLQV$UEHLWHQ 15 0HLOHQVWHLQH 1983 (GZDUG57XIWH 7KH 9LVXDO'LVSOD\RI4XDQWLWDWLYH,QIRUPDWLRQ Graphics Press, Cheshire,CT (QYLVLRQLQJ,QIRUPDWLRQGraphics Press, Cheshire,CT Visual Explanations:,PDJHVDQG4XDQWLWLHV (YLGHQFHDQG1DUUDWLYH, Graphics Press, Cheshire,CT NSF/SIGGRAPH Workshop 9LVXDOL]DWLRQ LQ6FLHQWLILF&RPSXWLQJ 0F&RUPLFN'H)DQWL%URZQ 16 8

9 =ZLVFKHQUXI 16)² 6,**5$3+" NSF SIGGRAPH 1DWLRQDO6FLHQFH)RXQGDWLRQ, US Organisation zur Forschungsförderung, vergleichbar zur deutschen DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) 6SHFLDO,QWHUHVW *URXSRQ*UDSKLFV, Teil der US Organisation ACM (Association of Computing Machinery) 17 1DFKGHQNHQ Ä7KHSXUSRVHRI FRPSXWDWLRQLVLQVLJKW QRWQXPEHUV³ Hamming, 1973 Ä7KHSXUSRVH RI YLVXDOL]DWLRQLVLQVLJKW QRWSLFWXUHV³ Generalisierung: SHUFHSWXDOL]DWLRQ insbesondere VRQLILFDWLRQ XQGWDFWLOL]DWLRQ KDSWLOL]DWLRQ 18 9

10 9LVXDOLVLHUXQJXQVFKDUIH7UHQQXQJ QDFK&DUG0DFNLQOD\6KQHLGHUPDQ 6FLHQWLILF9LVXDOL]DWLRQ 7KHXVHRIFRPSXWHU VXSSRUWHGLQWHUDFWLYH YLVXDOUHSUHVHQWDWLRQVRI GDWDWRDPSOLI\FRJQLWLRQ 'DWHQVLQGRIWWHFKQLVFKHQ QDWXUZLVVHQVFKDIWOLFKHQ8UVSUXQJV 0HVVXQJ6LPXODWLRQ Î RIWH[LVWLHUWÄQDW UOLFKH³ QDKHOLHJHQGHUlXPOLFKH 5HSUlVHQWDWLRQ,QIRUPDWLRQ9LVXDOL]DWLRQ 7KHXVH RIFRPSXWHU VXSSRUWHGLQWHUDFWLYH YLVXDOUHSUHVHQWDWLRQV RI DEVWUDFW GDWD WRDPSOLI\ FRJQLWLRQ ÄDOOJHPHLQHUH³'DWHQ *HVFKlIWVGDWHQ)LQDQ]GDWHQ Ä'RNXPHQWH³RGHU 'DWHQEDQNLQKDOWH VWUXNWXULHUWH DEVWUDNWH'DWHQRKQH ÄQDW UOLFKH³ QDKHOLHJHQGH UlXPOLFKH5HSUlVHQWDWLRQ 19 %HLVSLHOH 6FLHQWLILF9LVXDOL]DWLRQ a) Raumbezogene Daten 20 10

11 %HLVSLHO,QIRUPDWLRQVYLVXDOLVLHUXQJ Experiment: 18 chemistry students 1 aktive Diagramme (G\QDPLFTXHULHV) 2 same visualisation, but number boxes 3 textual input and output Klassisches Periodensystem (Mendeleyev) Ergänzt um 6 sliders: atomic mass atomic number atomic radius ionic radius ionization energy electronegativity 21 9LVXDOLVLHUXQJV3ULQ]LSLHQ $EELOGXQJYRQ'DWHQ,QIRUPDWLRQHQ DXIYLVXHOOH:DKUQHKPXQJVSULPLWLYH YLVXHOOH$WWULEXWH )UHLKHLWV JUDGH Form 2 oder 3 Position, Orientierung, Größe (2+2+2) Farbe 3 (aber max. 2 nutzen) Textur Zeit 1 $FKWXQJ - Wahrnehmung der Primitive ist nicht unabhängig - oft Redundanz zu empfehlen / notwendig *(67$/7(

12 'DV9LVXDOLVLHUXQJVSUREOHP 8 1E-09 0, , , , , , ,8998E-17-3,8003E-17-3,511E-17-3,0583E-17-2,4827E-17-1,835E-17-5, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4579E-16 7,2677E-16 6,7144E-16 5,8486E-16 4,7478E-16 3,5091E-16-2, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2204E , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , :DVLVWGLHV" 0, , , , , , , , , , , , , , , , , ,22045E-15 0, , ,

13 RGHUGLHV" 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0-0,2-0,4-6, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 'LH'VLQF )XQNWLRQ 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0-0,1-0,2-0,3-6,283-4,712-3,142-1,571 0,000 1,571 3,142 4,712 6,283 7,854 9,425 10,996 12,566 7,854 5,890 3,927 1,963 0,000 0,9-1 0,8-0,9 0,7-0,8 0,6-0,7 0,5-0,6 0,4-0,5 0,3-0,4 0,2-0,3 0,1-0,2 0-0,1-0,1-0 -0,2--0,1-0,3--0,

14 ,Q9L9R ' %LOGJHEHQGH9HUIDKUHQLQGHU0HGL]LQ Echo-cardio Datensatz 3 Orts- & 1 Zeitdimension :HFKVHO]ZLVFKHQYHUVFKLHGHQHQ $EVWUDNWLRQHQXQG0RGHOOHQ 28 14

15 3URMHNWEHLVSLHOHDXVGHP $QZHQGXQJVEHUHLFK &KHPLH3KDUPD]LH Immun Gläserner Reaktor 29 *OlVHUQHU5HDNWRU Kopplung eines Simulators (Speedup) mit einem ssystem 30 15

16 *OlVHUQHU5HDNWRU 31 9LVXDOLVLHUXQJ LVWXUDOWHPHQVFKOLFKH7UDGLWLRQ 32 16

17 9LVXDOLVLHUXQJ 7KHPHQGHU9RUOHVXQJ 1. Allgemeine Ziele und Anforderungen 2. Der sprozess 3. Beschreibung der Daten 4. Einflussfaktoren + Graphische Semiotik Ziele, Nutzer, Ressourcen, Anwendungskontext 5. Abbildung auf Geometrie 6. Gestaltregeln-Diagramme-Helligkeit 7. Abbildung auf Farbe 8. Abbildung auf Textur und Glyphen 33 9LVXDOLVLHUXQJ 7KHPHQGHU9RUOHVXQJ 9. Multiparameterdaten (2) 10. Volumendaten und Volume Rendering 11. Strömungsdaten 12. Informationsvisualisierung Data Mining, Knowledge Discovery, Ausblick: Technologie und Anwendungen 34 17

18 /LWHUDWXUHPSIHKOXQJHQ +HLGUXQ6FKXKPDQQ:ROIJDQJ0 OOHU 9LVXDOLVLHUXQJ *UXQGODJHQXQGDOOJHPHLQH0HWKRGHQ Springer 2000 &ROLQ:DUH,QIRUPDWLRQ9LVXDOL]DWLRQ3HUFHSWLRQIRU'HVLJQ Academic Press 2000 (Morgan Kaufmann Publishers) 6WXDUW.&DUG-RFN'0DFNLQOD\ %HQ6KQHLGHUPDQQ 5HDGLQJV LQ,QIRUPDWLRQ9LVXDOL]DWLRQ 8VLQJ 9LVLRQWR7KLQN Morgan Kaufmann Publishers :HLWHUHZLFKWLJH4XHOOHQ,QWHUQDWLRQDOH.RQIHUHQ]HQ IEEE Conference Serie Visualization XX, seit 1990 jährlich IEEE International Conference on Information Visualization, seit 1997 jährlich ACM CHI `XX ( ACM Conference on Human Factors in Computing Systems) Conference Serie der ACM SIGCHI (Special Interest Group on Computer Human Interface) seit.. 8X jährlich ACM SIGGRAPH `XX, Conference Serie der ACM SIGGRAPH (Special Interest Group on Graphics) seit 1974 jährlich (ab 1992 nur noch vereinzelte Beiträge zu themen) Eurographics XX, Conference Serie der Eurographics Organisation, Genf, seit 1979 jährlich

19 :HLWHUHZLFKWLJH4XHOOHQ =HLWVFKULIWHQ-RXUQDOV Transactions on Graphics ACM Computer Graphics IEEE Computer Graphics and Applications Computer and Graphics Communications of the ACM 37 =XVDPPHQIDVVXQJ als Anwendung der CG Meilensteine der Entwicklung Terminologie 6FLHQWLILF9LVXDOL]DWLRQ YV,QIRUPDWLRQVYLVXDOLVLHUXQJ 38 19

20 $XVEOLFN² 1lFKVWH6FKULWWH Anforderungen und Ziele Effektivität Expressivität Angemessenheit Der sprozesses spipeline Referenzmodell sszenarien 39 20