Universität Stuttgart
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Item Open Access Philosophy of action and Its relationship to interactive visualisation and Molière’s theatre(2023) Feige, Daniel M.; Weiskopf, Daniel; Dickhaut, KirstenItem Open Access Visual prediction of quantitative information using social media data(2017) Fatehi Ebrahimzadeh, HamedIn recent years, the availability of a vast amount of user-generated data via social media, has given an opportunity to researchers for analyzing these data sources and discovering meaningful information. However, processing and understanding this immense amount of data is challenging and calls for automated approaches, and involvement of field experts to use their field knowledge and experience to enhance the data analysis. So far, existing approaches only enable the detection of indicative information from the data such as the occurrence of critical incidents, relevant situation reports etc. Consequently, the next step would be to better relate the user provided information to the real-world quantities. In this work, a predictive visual analytics approach is developed that offers semi-automated methods to estimate quantitative information (e.g. number of people who participate in a public event). At first, the approach provides interactive visual tools to explore social media data in time and space and select features required as input for training and prediction interactively. Next, a suitable model can be trained based on these feature sets and applied for prediction. Finally, the approach also allows to visually explore prediction results and measure quality of predictions with respect to the ground truth information obtained from past observations. The result of this work is a generic visual analytics approach, that provides expert user with visual tools for a constant interaction between human and machine, for producing quantitative predictions based on social media data. The results of predictions are promising, especially in cases that the location, time and other related information to public events are considered together with the content of user-generated data.Item Open Access Interacting with large high-resolution display workplaces(2018) Lischke, Lars; Schmidt, Albrecht (Prof.)Large visual spaces provide a unique opportunity to communicate large and complex pieces of information; hence, they have been used for hundreds of years for varied content including maps, public notifications and artwork. Understanding and evaluating complex information will become a fundamental part of any office work. Large high-resolution displays (LHRDs) have the potential to further enhance the traditional advantages of large visual spaces and combine them with modern computing technology, thus becoming an essential tool for understanding and communicating data in future office environments. For successful deployment of LHRDs in office environments, well-suited interaction concepts are required. In this thesis, we build an understanding of how concepts for interaction with LHRDs in office environments could be designed. From the human-computer interaction (HCI) perspective three aspects are fundamental: (1) The way humans perceive and react to large visual spaces is essential for interaction with content displayed on LHRDs. (2) LHRDs require adequate input techniques. (3) The actual content requires well-designed graphical user interfaces (GUIs) and suitable input techniques. Perceptions influence how users can perform input on LHRD setups, which sets boundaries for the design of GUIs for LHRDs. Furthermore, the input technique has to be reflected in the design of the GUI. To understand how humans perceive and react to large visual information on LHRDs, we have focused on the influence of visual resolution and physical space. We show that increased visual resolution has an effect on the perceived media quality and the perceived effort and that humans can overview large visual spaces without being overwhelmed. When the display is wider than 2 m users perceive higher physical effort. When multiple users share an LHRD, they change their movement behavior depending whether a task is collaborative or competitive. For building LHRDs consideration must be given to the increased complexity of higher resolutions and physically large displays. Lower screen resolutions provide enough display quality to work efficiently, while larger physical spaces enable users to overview more content without being overwhelmed. To enhance user input on LHRDs in order to interact with large information pieces, we built working prototypes and analyzed their performance in controlled lab studies. We showed that eye-tracking based manual and gaze input cascaded (MAGIC) pointing can enhance target pointing to distant targets. MAGIC pointing is particularly beneficial when the interaction involves visual searches between pointing to targets. We contributed two gesture sets for mid-air interaction with window managers on LHRDs and found that gesture elicitation for an LHRD was not affected by legacy bias. We compared shared user input on an LHRD with personal tablets, which also functioned as a private working space, to collaborative data exploration using one input device together for interacting with an LHRD. The results showed that input with personal tablets lowered the perceived workload. Finally, we showed that variable movement resistance feedback enhanced one-dimensional data input when no visual input feedback was provided. We concluded that context-aware input techniques enhance the interaction with content displayed on an LHRD so it is essential to provide focus for the visual content and guidance for the user while performing input. To understand user expectations of working with LHRDs we prototyped with potential users how an LHRD work environment could be designed focusing on the physical screen alignment and the placement of content on the display. Based on previous work, we implemented novel alignment techniques for window management on LHRDs and compared them in a user study. The results show that users prefer techniques, that enhance the interaction without breaking well-known desktop GUI concepts. Finally, we provided the example of how an application for browsing scientific publications can benefit from extended display space. Overall, we show that GUIs for LHRDs should support the user more strongly than GUIs for smaller displays to arrange content meaningful or manage and understand large data sets, without breaking well-known GUI-metaphors. In conclusion, this thesis adopts a holistic approach to interaction with LHRDs in office environments. Based on enhanced knowledge about user perception of large visual spaces, we discuss novel input techniques for advanced user input on LHRDs. Furthermore, we present guidelines for designing future GUIs for LHRDs. Our work creates the design space of LHRD workplaces and identifies challenges and opportunities for the development of future office environments.Item Open Access Developing a multimodal feedback motion guidance system in VR for people with motion disabilities(2021) Wennrich, KevinMotion is an important aspect in the area of physiotherapy. The correctness of those motions is even more important, especially in the home exercises. In this thesis, the prototype of a multimodal guidance system in virtual reality, which tracks the movements of the users and compares it to the correct position in the field of physiotherapy exercises was created. The get the requirements for the system, people who needed to go to physiotherapy, because of an injury or a disability (stroke, MS, NPC), were interviewed, as well as a physiotherapist. Based on the results, we have implemented a virtual physiotherapist and the auditory guidance as two modalities. Further modalities have been the ghostarm and the haptic guidance as vibration bands. The prototype in which the user can choose and combine the guidances have been developed. The system, the modalities and its limits have been evaluated in a online study and a pilot study, with the results, that until now the ghostarm and virtual physiotherapist are the most liked guidances. A user study is planned for the future.Item Open Access Interactive visualizations for multivariate weather data on smartwatches(2024) Rohwer, Jakob MoritzDer Markt für Smartwatches wächst schnell und birgt viel Potenzial. Doch der kleine Bildschirm der Geräte stellt Entwickler vor neue Herausforderungen, wenn es um Visualisierung geht. Das gilt insbesondere für komplexere Darstellungen. Für Wetterdaten gibt es viele komplexere Möglichkeiten der Visualisierung, sei es der Temperaturverlauf dargestellt als Diagramm oder die Luftfeuchtigkeit als Fortschrittsanzeige. In dieser Arbeit wird die neue Wetterapplikation WeDaVis vorgestellt, welche neue Arten der Visualisierung für Wetterdaten benutzt. Wie die Ergebnisse unserer Studie gezeigt haben, präferierten die Teilnehmer keine bestimmte Art der Datenrepräsentation, sondern stattdessen hingen die Präferenzen von der Art der Wetterinformation ab. Teilnehmer präferierten die Visualisierungen von WeDaVis bei eher ungewöhnlicheren Daten, wie zum Beispiel der Windstärke oder dem Luftdruck. Textbasierte Darstellungen wurden präferiert, wenn es um bekanntere Informationen, wie die Temperatur, ging. Weitere Ergebnisse der Studie zeigten, dass Möglichkeiten der Interaktion visualisiert werden sollten, denn sonst hatten die Teilnehmer Probleme, diese wahrzunehmen. Da sich die Interessen der Teilnehmer für verschiedene Wetterinformationen unterschieden, sollten Applikationen dementsprechend anpassbar sein, und sollten ungefähr sechs Datenrepräsentationen auf einem Bildschirm anzeigen. Da das Forschungsgebiet der Wetterinformationen relativ neu ist, strebte dieses Projekt an, zu dieser Forschung beizutragen, indem wir versucht haben, eine möglichst effiziente Wetterapplikation zu entwickeln, die auf die Benutzung auf der Smartwatch abgestimmt ist.Item Open Access Interaktive Analyse von Supercomputer-Leistungsdaten(2013) Hackländer, JessicaMit den stetig wachsenden Datenmengen wachsen auch heutige High Performance Computing (HPC)-Umgebungen in ihrer Größe und Komplexität. Gleichzeitig wächst aber auch ihre Fehleranfälligkeit, wodurch es zunehmend wichtig ist, HPC-Systeme fehlertoleranter zu machen. In dieser Arbeit werden Visualisierungstechniken vorgestellt, die für die Visualisierung und Analyse von HPC-Leistungsdaten geeignet scheinen und gezeigt, dass keine dieser Visualisierungen alleine die Komplexität dieser Daten vollständig erfassen kann. Bereits bestehende Ansätze im Bereich der HPC-Leistungsanalyse werden vorgestellt und gezeigt, dass diese entweder nur Anwendungsdaten betrachten oder nur einfache Visualisierungs- und Interaktionstechniken bieten. Im Hauptteil dieser Arbeit wird die Entwicklung eines Prototyps beschrieben, der auf diesen Kenntnissen basierend verschiedene Visualisierungen implementiert, die unterschiedliche Aspekte der Daten betrachten und anwendungsbasierte mit infrastrukturellen Daten kombinieren. Durch die Implementierung verschiedener Interaktionstechniken, wie Multiple Coordinated Views, Selektion und Filtermöglichkeiten, bietet der Prototyp unterschiedliche Möglichkeiten, um die Daten zu explorieren und analysieren. In einer anschließenden beschriebenen Benutzerstudie wird für einzelne umgesetzte Visualisierungs- und Interaktionstechniken gezeigt, dass diese sinnvoll und hilfreich für die Analyse von HPC-Leistungsdaten sind. Der Prototyp stellt damit einen sinnvollen Ansatz für die Analyse von HPC-Leistungsdaten dar und kann in Zukunft durch weitere Visualisierungs- und Interaktionstechniken erweitert werden.Item Open Access Erweiterung und Evaluation einer lupenbasierten Technik zur Exploration von Textsammlungen(2017) Assenov, IvanIn recent years there has been a sharp increase in the amount of text publicly accessible in digital form. The primary cause for this is widespread access to the Internet, the popularity of e-mail and social networking websites and collaborative efforts to preserve and share knowledge. These developments have inspired the creation of a wide variety of information visualization techniques that focus on large-scale text data and facilitate its exploration and analysis. One popular approach represents individual documents as glyphs on a 2D surface, with pairwise distances corresponding to semantic similarities. The metaphor of a moveable lens that summarizes the contents of texts underneath it has been proposed as a method of interaction targeted at free exploration tasks. The main goal of this master’s thesis project is to extend the basic technique by adding labels to the visualization that guide its users towards regions of interest more quickly without negatively impacting the lens’ usefulness. Also, an automatic framework that determines the tool’s effectiveness under different parameter settings is developed. Finally, the proposed improvements and the overall technique are evaluated by means of a think-aloud user study.Item Open Access Benutzerinteraktion in Virtual Reality mittels Eye Tracking(2018) Groß, AnjaIn den vergangenen Jahren nahmen VR und AR eine immer bedeutendere Rolle sowohl im wirtschaftlichen, als auch forschungsorientierten Bereich ein. Die verfügbare Hardware wurde zunehmend erschwinglicher und leistungsfähiger. Im Hinblick auf den Bereich der Immersive Analytics und der auftretenden Ermüdungserscheinungen bei herkömmlichen VR Systemen, beschäftigt sich diese Arbeit mit Eye Tracking als Eingabemechanismus für VR Anwendungen. Es werden zuerst allgemeine Probleme bei System, welche Eye Tracking als Eingabemedium verwenden, dargestellt, sowie bereits entwickelte Formen der Interaktion mithilfe von Eye Tracking vorgestellt. Mithilfe des FOVE VR HMD, welches über integriertes Eye Tracking verfügt, wird ein im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Prototyp zur Manipulation von Objekten im virtuellen Raum vorgestellt. Die Interaktionen bestehen dabei aus einer Kombination aus Eye Tracking Input und einfachen Eingaben in Form eines Knopfdruckes eines Controllers statt. Mithilfe einer Benutzerstudie werden die entwickelten Konzepte evaluiert und anschließend die Ergebnisse präsentiert und diskutiert. Auf dieser Basis werden mögliche Verbesserungen der Konzepte und Erweiterungen der Anwendung vorgestellt. Die aus dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse können ebenfalls für AR Anwendungen verwendet werden.Item Open Access Visuelle Unterstützung bei der Planung der Bildentwicklung in Lateinformationschoreografien(2023) Schmierer, FabianDas Gebiet der Visualisierung von Teamsportdaten wächst in den letzten Jahren stetig. Grund dafür sind die steigende Popularität und Kommerzialisierung von Sportarten wie Fußball. Für Randsportarten existieren indes jedoch kaum digitale Lösungen. Eine dieser Sportarten ist der Lateinformationstanz. In dieser Arbeit soll deswegen ein digitales Werkzeug entwickelt werden, mit dem Choreografien für Lateinformationen erstellt, analysiert und mit den Tänzern kommuniziert werden können. Der Fokus liegt hierbei insbesondere auf der Erstellung von Bildern einer Choreografie und der Bildentwicklung. Dieser Prozess wird bisher nur von einfachen Programmen unterstützt, mit welchen man die Positionen der Tänzer in einem Koordinatensystem einzeichnet und dies dann in einer 2D- oder 3D-Ansicht betrachtet. In Zusammenarbeit mit drei Formationstrainern wurden deshalb Anforderungen erhoben, die ein Programm zur Bildentwicklung erfüllen sollte. Anschließend wurden die Anforderungen in einem webbasierten Prototypen implementiert. Der Prototyp wurde daraufhin in einer qualitativen Studie mit vier Domänenexperten evaluiert. Hierbei stellte sich heraus, dass Choreografien mit dem Prototyp ohne großen Aufwand editiert und analysiert werden können. Als positive Merkmale wurden insbesondere die gewählten visuellen Kodierungen und die Möglichkeiten zur Analyse der Choreografie von den Teilnehmern hervorgehoben. Die Spezifikation von Bildübergängen, das visuelle Erkennen von Kollisionen und die Erstellung von Posen im 3D-Modus wurden ebenfalls gelobt. Jedoch brauchen diese Funktionen Überarbeitungen im Bereich des Interaktionsdesigns. Eine Zeitleiste, bestehend aus Takten mit jeweils acht Schlägen, in der die zeitliche Verordnung der Bilder eingetragen ist, wurde als zu vereinfacht bezeichnet. Basierend auf dem Feedback wurden abschließend neun Designrichtlinien herausgearbeitet, welche für digitale Werkzeuge zur Bildentwicklung angewandt werden können.Item Open Access Visualisierung von dynamischen Software-Entwicklerzahlen in Arbeitsbereichen(2014) Munz, TanjaSoftwaresysteme werden häufig über mehrere Jahre von vielen Entwicklern bearbeitet. In dieser Zeit können sich sowohl die Beteiligung der Entwickler als auch die Arbeitsbereiche, in denen entwickelt wird, stark verändern. In dieser Arbeit wird das Konzept der AOI Rivers für die Visualisierung von Softwareentwicklungsprozessen angepasst, indem es zu WOI Rivers erweitert wird. Mit WOI Rivers ist es möglich, die dynamischen Verhaltensweisen von Entwicklergruppen zu beobachten. Es kann sichtbar gemacht werden, wie sich die Anzahl von Entwicklern oder die Häufigkeit ihrer Beteiligung an Dateiveränderungen in verschiedenen Arbeitsbereichen über die Zeit verändert. Zusätzlich kann über Transitionen gezeigt werden, wie zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen gewechselt wird und wann bzw. wo neue Entwickler hinzukommen oder das Projekt wieder verlassen. Da sich Entwickler zur gleichen Zeit an vielen verschiedenen Dateien bzw. verschiedenen Arbeitsbereichen in unterschiedlichen Stärken beteiligen können, ist die Höhe, die jedem Entwickler in einem Intervall zugewiesen wird, variabel und muss auf mehrere Transitionen aufgeteilt werden. Hierfür werden verschiedene Möglichkeiten untersucht und es wird eine Methode entwickelt, Transitionen zwischen gleichen Arbeitsbereichen nicht unnötig aufzuteilen, um die Anzahl an Überkreuzungen, und dadurch Visual Clutter, zu reduzieren. Die Visualisierungstechnik wurde als interaktives Visualisierungswerkzeug implementiert. In diesem können Arbeitsbereiche, sogenannte Workspaces of Interest (WOIs), in einer Hierarchiedarstellung, Entwicklergruppen aus einer Liste aller Entwickler und der darzustellende Zeitbereich für die WOI River-Visualisierung festgelegt werden. Anhand dreier Open-Source-Softwareprojekte werden Fallstudien durchgeführt, um Einsichten in die Entwicklungsprozesse dieser Projekte zu erhalten.