Animated scatter plot transitions

Abstract

In this thesis we present a model for transitions between different 2D scatter plots of the same underlying multivariate data. We examine three types of transitions: linear interpolation, rotation, and spline paths. These are implemented in a TypeScript library for web-based applications. In the library, we also provide user interface components, and utilize them for an example application for interactive use of our model. To evaluate the different transitions, we conducted an online user study with 25 participants. We compared the effectiveness of each method for tracing points or clusters through the animation. Using a questionnaire, we also surveyed the perceived difficulty of the tasks, as well as the appeal of each method. In the study, we found most transitions perform similarly. When tracing points through an animation, users generally preferred flatter transitions similar to linear interpolation and achieved worse performance especially in a 3-stage 3D rotation transition. We also found two view changes to be the longest transition for comfortably tracking points. When tracing clusters through an animation, all transitions were similar, though in questionnaires the same three-stage rotation performed worse again.

In dieser Arbeit präsentieren wir ein Modell für animierte Übergänge zwischen verschiedenen 2D Streudiagrammen derselben unterliegenden multivariaten Daten. Wir untersuchen drei Arten von Übergängen: lineare Interpolation, Rotation, und Spline-Pfade. Diese sind in einer TypeScript-Bibliothek für Web-basierte Applikationen implementiert. In der Bibliothek bieten wir auch Benutzeroberflächenkomponenten an, und benutzen diese in einer Beispielapplikation für interaktive Verwendung unseres Modells. Um die verschiedenen Übergänge zu evaluieren, führten wir eine Online-Benutzerstudie mit 25 Teilnehmern durch. Wir verglichen die Effektivität jeder Methode für die Verfolgung von Punkten und Clustern durch die Animationen. In einem Fragebogen untersuchten wir sowohl die empfundene Schwierigkeit der Aufgaben als auch den Eindruck der Teilnehmer jeder Methode. In der Studie fanden wir, dass die meisten Übergänge ähnliche Leistungen haben. Bei der Verfolgung von Punkten durch eine Animation bevorzugten Teilnehmer generell flachere Übergänge, die ähnlich zur linearen Interpolation sind. Insbesonders war die Leistung einer dreistufigen 3D-Rotationsanimation signifikant schlechter. Wir fanden auch heraus, dass Teilnehmer Punkte durch eine Animationslänge von höchstens zwei Übergängen komfortabel verfolgen können. Bei der Verfolgung von Clustern hatten alle Übergänge ähnliche Leistungen, aber im Fragebogen wurde dieselbe 3D-Rotationsanimation erneut signifikant schlechter bewertet.