Visualisierung in Natur- und Technikwissenschaften. 0. Einführung. Vorlesung: Mi, 11:15 12:45 + Fr, 9:15 10:45, INF Prof. Dr.

Transkript

1 Visualisierung in Natur- und Technikwissenschaften 0. Einführung Vorlesung: Mi, 11:15 12:45 + Fr, 9:15 10:45, INF Prof. Dr. Heike Leitte

2 Vertiefung Computergraphik und Visualisierung Jürgen Hesser Visualisierung im Bereich Medizin Computerspiele Volumenvisualisierung Susanne Krömker Geometrische Modellierung Computergraphik I & II Visualisierung in den Geisteswissenschaften Heike Leitte Computergraphik und Visualisierung Grundlagen der wiss. Visualisierung Algorithmische Geometrie Visualisierung in Natur- und Technikwissenschaften 2

3 Vertiefung CGV 3

4 Vertiefung CGV 4

5 Grundlagen der wiss. Visualisierung Veranstaltung: 2 SWS Vorlesung: Mi, 11:15 12:45 (alle zwei Wochen) und Fr, 9:15 10:45 1 SWS Übung: Mi, 11:15 12:45, OMZ, U011 Verkürzte Dauer: bis 16. Juni 2013 Übungen: gerade Kalenderwochen Credit Points: 4 ECTS Prüfung: ? (mündlich oder schriftlich) Literatur: siehe jeweilige Kapitel 5

6 Inhaltsverzeichnis 0. Einführung 1. Daten in Biologie und Medizin 2. Volumenvisualisierung 3. Daten in Umwelt- und Technikwissenschaften 4. Raumteilungsverfahren 5. Analyse von Multivariaten Daten und Zeitreihen 6. Topologische Verfahren 6

7 Definitionen Visualisierung (allgemein) Die Visualisierung ist ein Prozess, der abstrakte Daten und Zusammenhänge in visuelle Form überführt. 7

8 Definitionen Visualisierung (allgemein) Die Visualisierung ist ein Prozess, der abstrakte Daten und Zusammenhänge in visuelle Form überführt. (Wissenschaftliche) Visualisierung Wissenschaftliche Visualisierung ist der Prozess der computergestützten Erstellung visueller Repräsentationen von Daten, welche dem Verständnis, sowie der Exploration und Kommunikation der Daten dienen. Die visuellen Repräsentationen umfassen verschiedene visuelle Medien (Papier, PC, Touchscreen, Powerwall) und können interaktiv sein. Interaktion System Ereignis Grafik Daten Visualisierung Prozess Objekt Konzept Verständnis Wissen über Animation Kommunikation Analyse Exploration Daten 8

9 Definitionen Visualisierung (allgemein) Die Visualisierung ist ein Prozess, der abstrakte Daten und Zusammenhänge in visuelle Form überführt. (Wissenschaftliche) Visualisierung Wissenschaftliche Visualisierung ist der Prozess der computergestützten Erstellung visueller Repräsentationen von Daten, welche dem Verständnis, sowie der Exploration und Kommunikation der Daten dienen. Die visuellen Repräsentationen umfassen verschiedene visuelle Medien (Papier, PC, Touchscreen, Powerwall) und können interaktiv sein. Visualisierung (nach T. Munzner) Computerbasierte Visualisierungssysteme stellen visuelle Abbildungen von Datensätzen zur Verfügung, die es Menschen erlauben eine Aufgabe besser auszuführen. Die Visualisierungssysteme sind oft, aber nicht immer, interaktiv. Begrenzte Ressourcen gibt es in Hinblick auf Kapazitäten und Möglichkeiten des Computers, des Menschen und des Displays. Der Raum möglicher Designs für Visualisierungssysteme ist riesig und voller Kompromisse; viele Möglichkeiten sind ineffektiv. Weitere Definitionsvorschläge: 9

10 Inhaltsverzeichnis 0. Einführung 1. Daten in Biologie und Medizin 2. Volumenvisualisierung 3. Daten in Umwelt- und Technikwissenschaften 4. Raumteilungsverfahren 5. Analyse von Multivariaten Daten und Zeitreihen 6. Topologische Verfahren 10

11 Beispiele Medizinische Aufnahmen [ stevenfruitsmaak] 11

12 Beispiele Medizinische Aufnahmen [ Mugab] [ Stefan Bruckner] 12

13 Beispiele Geographische Information [ wikipedia] 13

14 Beispiele Wetter- und Klimasimulationen 14

15 Beispiele Strömungssimulationen [Strömung um ein Auto] [ R. Peikert, Strömung in einer Turbine] 15

16 Referenzen Klassische Lehrbücher: E.R. Tufte. The Visual Display of Quantitative Information. 2. Auflage, Graphics Press, Cheshire, CT, USA, E.R. Tufte. Visual Explanations. Graphics Press, Cheshire, CT, USA, E.R. Tufte. Envisioning Information. Graphics Press, Cheshire, CT, USA, Bertin. Graphische Darstellungen. De Gruyter, Berlin, Moderne Lehrbücher: A. C. Telea. Data Visualization: Principles and Practice, A K Peters, Ltd., 2008 B. Fry. Visualizing Data, O'Reilly Media, 2007 R. Spence. Information Visualization. Addison-Wesley, Reading, MA, USA, C. Ware. Information Visualization Perception for Design. 2. Auflage, Elsevier, Amsterdam, NL, T. Munzner. Visualization Design and Analysis: Abstractions, Principles, and Methods (to appear) 16