Game-driven investigation and optimization of graph visualizations

Abstract

In the era of “Big Data”, information visualisation becomes more and more important to draw conclusions and implications from the massive amount of data. One research area of the information visualisation studies the visualisation of graphs in the form of node-link-diagrams. Under this topic, we are interested in the effects of graphs' aesthetic aspects on human task performance. There has already been research about some of the aesthetic criteria of graph visualisation, but - to the best of our knowledge - not about the ratio of node size and edge width. In this bachelor thesis, we investigated the effect of node size, edge width and the ratio of both on human task performance and on subjective aesthetic perception. This field study was wrapped in three online games. We tested 27 combinations of node size and edge width together with three levels of difficulty. Our post-game questionnaire polling the participants subjective perception of node/edge-ratio surfaced interesting results: there are clear optima for the node size and edge width and their ratio. We also found out that a too low ratio of node size and edge width is significant less appealing than a too high one. However, there was no significant correlation between the graph parameters and the human task performance measured by a self-derived score system.

Im Zeitalter von „Big Data“ wird die Visualisierung von Informationen zunehmend wichtiger, um aus großen Datenmengen Schlussfolgerungen ziehen zu können. Ein Forschungsbereich der Informationsvisualisierung beschäftigt sich mit der Visualisierung von Graphen in Form von Knoten-Kanten-Diagrammen. Innerhalb dieses Themas interessieren uns die Auswirkungen der ästhetischen Eigenschaften von Graphen auf das menschliche Verständnis. Einige dieser ästhetischen Eigenschaften wurden schon erforscht, aber darunter war - soweit wir wissen - nicht das Verhältnis von Knotengröße zu Kantendicke. In dieser Bachelorarbeit untersuchten wir die Auswirkungen von Knotengröße, Kantendicke und das Verhältnis dieser beiden auf die menschliche Leistung beim Lösen von Problemen und auf die subjektive Wahrnehmung. Diese Feldstudie wurde durch drei Online-Spiele mit Highscore-Tabellen umgesetzt. Wir haben 27 Kombinationen aus Knotengröße und Kantendicke zusammen mit drei Schwierigkeitsgraden getestet. Unser Fragebogen am Ende jedes Spiels, der die subjektive Meinung der Teilnehmer über Knotengröße, Kantenbreite und deren Verhältnis erfasste, brachte interessante Ergebnisse: Es gibt ein klares Optimum für Knotengröße, Kantendicke und deren Verhältnis. Außerdem fanden wir heraus, dass ein zu kleines Verhältnis deutlich negativer wahrgenommen wird als ein zu großes Verhältnis. Zwischen obigen Graph-Parametern und der menschlichen Leistung, die wir durch ein selbst erstelltes Punktesystem maßen, besteht jedoch kein signifikanter Zusammenhang.