VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016
СИСТЕМЫ ТРЕХМЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Сейчас везде используется двухмерная система визуализация данных. И всем она по нраву. Но исследователи не останавливаются на достигнутом, и постоянно разрабатывают новые изобретения для человечества. И несколькими из таких изобретений стали шлемы и очки виртуальной реальности, которые передают настоящие трехмерные изображения, так же как и средства навигации перчатки и системы отслеживания поворота головы. С помощью таких приспособлений работы с 3D пространством намного облегчается работа с большим объёмом информации. Человек может себя вести в виртуальном мире, так же как и в реальном. Добиться такого успеха в двухмерной визуализации не очень просто, так как в этой системе объём задается цветом, тенями, движением. А также данные показываются сразу все, тогда как в реальности мы можем фокусировать своё зрение на каком то определённом объекте. Мы привыкли, если объект находится далеко, то мы его видим в меньшем размере, тогда как вблизи он становится намного больше. Также и сама четкость изображения будет хуже с зависимости отдаления от объекта, а при близком расположение - более четко и не размыто. Вот на таком принципе выстроен процесс трехмерной визуализации данных, на реальном принципе восприятия окружающего мира. Конечно, пока эти приборы являются техническими новинками и не подходят к большинству старой техники, но прогресс не стоит на месте.
Вот некоторые системы трехмерной визуализации данных, которые существуют на данный момент.
SemNet
Многие исследователи обращаются к этой визуализации, хотя это одна из первых созданных систем. Эта система визуализации ориентированных графов. Система состоит из подписанных прямоугольных узлов и указанных цветом дуг между ними. Это все размещается в 3D пространстве. Система объединяет узлы со схожими параметрами в кластеры. Остальные узлы не показываются, система на их месте рисует особые объекты, символизирующих кластеры.
ConeTree, CamTree
Такие системы визуализируют иерархии, используя деревья узлов и связи между ними. Каждое такое поддерево показывается конусом с корнем в его вершине и потомками в его основании. Все узлы изображаются полупрозрачными прямоугольниками. Это дерево может быть расположено и сверху-вниз и слева-направо. Когда выбираешь новый узел, дерево поворачивается таким образом, что бы узлы на пути были ближе к просматривающему. Еще эти узлы обозначаются цветом. Также можно сворачивать узлы дерева, тем самым убирая не нужную информацию и так же разгружая визуализацию.
Гиперболическое пространство
С целью более экономичного использования доступной области экрана работа Мунзнера и Бурхарда показывает ориентированные графы с циклами в гиперболическом пространстве. Такое дерево отображается с эффектом объектива «рыбий глаз». Ближе к центру сферы гиперболического пространства располагаются узлы большего размера, а те узлы, которые находятся дальше, имеют меньший вид. Для объединения узлов одного уровня иерархии так же используется цвет.
Perspective Wall
Такая визуализация служит для отображения линейный данных. Представляются данные в виде стены с изгибом в двух местах, тем самым они создают центральную панель, направленную на пользователя, и перспективные две панели по бокам. С помощью эффекта «рыбьего глаза» и затенения перспективных панелей будет отображаться больше деталей по мере приближения к центральной панели.
Document Lens
Используется для просмотра информации типа страниц документа на прямоугольной поверхности. Для такой системы применяется прямоугольная линза. Она выделяет нужную область, и приподнимает ее к пользователю, не искажая информацию. Управление осуществляется с помощью мыши и клавиатуры.
3DPS
Это система служит для отображения карт и графов при помощи искажений отображаемой поверхности. Система состоит из поверхности, которая способна произвольно изгибаться также с добавленным на нее изображением. Для более качественного восприятия искажения, поверхность покрывается сеткой или используется освещение. Степенями сжатия при искажениях может управлять пользователь.
HarmonyInformationLandscape
Такая система применяется для визуализации иерархий коллекции WWW документов. Дерево коллекций расположено на плоскости, где коллекции изображаются блоками, соединёнными линиями. Такая плоскость имеет вид ландшафта. Документы коллекции представляются блоками расположенным на вершине блока коллекции. Блоки документов выделены различным цветом в зависимости от типа, и высотой, в зависимости от размера.
Information Cube
Такая визуализация отображает иерархические данные, применяя полупрозрачные кубы или коробки. Названия к объектам показываются на гранях соответствующих им кубов, а тем временем сами кубы масштабируются, чтобы разместить присутствующие в нем данные. Когда пользователь двигает, выбирает либо масштабирует куб, он анимируется. Такая система как раз подходит для средств навигации типа шлема виртуальной реальности.
Заключение
На данный момент системы трехмерной визуализации данных находятся по большей мере в стадии исследований. Трехмерные визуализации сейчас присутствуют в сфере научных исследований, где испытываются все возможности этой системы и разрабатываются новые подходы. На данный момент пока рано говорить, что мы в скором времени уйдем от двухмерных интерфейсов, тем более, сейчас практически вся техника использует этот метод. Однако, не за горами прогресс в системе трехмерной визуализации и фантастические моменты из фильмов связанные с компьютерными технологиями скоро окажутся реальностью.