Pautas para una Visualización Efectiva de Gráficos

Crear visualizaciones gráficas implica muchas decisiones, como cómo organizar el gráfico, el aspecto de los nodos y bordes, y qué colores usar. Estas decisiones pueden ser complicadas porque hay tantas opciones. Por ejemplo, un gráfico se puede presentar de diferentes maneras, como usando un diseño dirigido por fuerza o un diseño ortogonal. Los bordes pueden mostrarse de varias maneras, como curvados, en forma de cono, o incluso animados. Los investigadores han desarrollado numerosas pautas para ayudar a mejorar cómo se ven y usan los gráficos. Algunas pautas ofrecen pasos claros a seguir, mientras que otras dicen qué evitar. Esta discusión se centra principalmente en esas pautas claras y útiles para diagramas de nodos y enlaces, facilitando el proceso de diseño para quienes crean visualizaciones.

Dada la gran cantidad de investigación en visualización gráfica, encontrar pautas útiles puede ser difícil. Por lo tanto, este trabajo tiene como objetivo reunir y organizar pautas útiles para diagramas de nodos y enlaces. También incluye recomendaciones para visualizar gráficos en forma de matriz, mostrando que estas pautas pueden aplicarse ampliamente. Para hacer las pautas más fáciles de usar, introducimos un sistema llamado GuidelineExplorer, que permite a los diseñadores aplicar recomendaciones directamente a sus gráficos. Esta herramienta simplifica el proceso de diseño y fomenta la colaboración dentro de la comunidad de investigación.

#Toma de decisiones en visualización gráfica

Al crear una visualización gráfica, se deben tomar varias decisiones. Estas incluyen elecciones sobre la disposición del gráfico, cómo aparecerán nodos y bordes, y los colores utilizados para mostrar los nodos. Tomar estas decisiones puede ser complicado debido a las muchas opciones disponibles. Por ejemplo, la disposición de un gráfico podría usar un enfoque dirigido por fuerza o un método ortogonal. Los bordes pueden mostrarse de diferentes maneras, ya sea curvados, en forma de cono, solo parcialmente dibujados o animados.

La investigación ha producido una gran cantidad de orientación sobre cómo visualizar mejor los gráficos para que las personas puedan percibirlos y trabajar con ellos de manera efectiva. Estas pautas se pueden dividir en dos categorías: accionables y no accionables. Las pautas accionables brindan instrucciones directas para los diseñadores, mientras que las pautas no accionables indican qué evitar sin ofrecer pasos claros a seguir para mejorar. Este trabajo se centra en pautas accionables para diagramas de nodos y enlaces, ya que proporcionan recomendaciones específicas que pueden ayudar a los diseñadores a tomar mejores decisiones.

Los gráficos en los que se basan estas pautas se crean a partir de conjuntos de datos con características específicas, como el número de nodos o la densidad del gráfico. Estas características pueden afectar cuán bien funciona una pauta en la práctica. Por ejemplo, los bordes en forma de cono pueden mejorar la legibilidad de los bordes dirigidos, pero usar esta pauta en casos con mucho sobreploteo puede no dar buenos resultados. Un estudio mostró que las pautas utilizadas por un grupo no funcionaron bien cuando otro grupo de investigación las aplicó a sus datos, lo que demuestra la necesidad de considerar el contexto específico en el que se utilizan las pautas.

#La necesidad de pautas organizadas

En el área de visualizaciones gráficas, hay una extensa investigación sobre pautas. La abundancia de pautas hace que sea difícil entender el panorama general y determinar dónde podría ser beneficioso trabajar más. Este desafío también puede complicar la vida de los diseñadores de visualizaciones, que necesitan encontrar las pautas adecuadas para respaldar sus elecciones de diseño. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es reunir y estructurar pautas accionables de manera efectiva. Además, buscamos crear un sistema que permita a los diseñadores aplicar estas pautas directamente a sus gráficos, permitiéndoles ver cómo se ve su trabajo con recomendaciones específicas sin necesidad de implementar las pautas manualmente.

#Taxonomía de pautas

Para hacer las pautas más accesibles, las clasificamos en una taxonomía estructurada. Esta clasificación incluye diferentes perspectivas, facilitando a los diseñadores elegir las pautas adecuadas según sus necesidades actuales. Por ejemplo, un diseñador podría preguntarse: "¿Cómo debería diseñar esta parte específica de mi visualización?" o "¿Qué tarea debería apoyar la visualización?"

Nuestra perspectiva fundamental organiza las pautas según las decisiones de visualización a las que se refieren. Esto significa que los diseñadores pueden centrarse en las elecciones específicas que necesitan hacer al trabajar en una visualización. Esta taxonomía fundamental proporciona una base para agregar nuevas categorías a medida que se disponga de más investigación.

#Perspectiva de decisión de visualización

Un diagrama de nodos y enlaces siempre tiene una disposición que determina cómo aparecen los elementos en la pantalla. La disposición puede dictar dónde deben ubicarse los nodos y cómo deben enrutar los bordes. Las pautas relacionadas con la disposición son esenciales porque abordan dónde deben ubicarse los elementos visuales.

Dado que los elementos centrales de un diagrama de nodos y enlaces son los nodos y los bordes, también hay pautas para ambos. Para los bordes, los diseños pueden usar bordes dirigidos o no dirigidos según el tipo de gráfico. Además, los diseñadores podrían querer mostrar información adicional sobre nodos y bordes, lo que lleva a más pautas para gestionar esos datos visualmente.

La legibilidad también es un aspecto crucial de los diagramas de nodos y enlaces. Por lo tanto, muchas pautas se centran en cómo crear visuales legibles y estéticamente agradables. Por ejemplo, a menudo se aconseja a los diseñadores que eviten los cruces de bordes. Se han revisado y clasificado varias pautas que cubren estos aspectos de legibilidad y estética.

#Gráficos dinámicos

Los gráficos pueden cambiar con el tiempo, y estos gráficos dinámicos se registran durante múltiples intervalos de tiempo. Las pautas para gráficos dinámicos suelen abordar si se debe usar una disposición fija para mantener la consistencia en la comprensión de la estructura del gráfico. Esta consistencia es importante para los usuarios que necesitan identificar cambios a lo largo del tiempo. También hay pautas sobre cómo visualizar cambios, como elegir animación o pequeños múltiples. La animación presenta los diferentes pasos de tiempo secuencialmente, mientras que los pequeños múltiples los muestran en un formato de matriz. Se han revisado varias pautas en esta área.

#Perspectiva de tipo de gráfico

Otra forma de organizar las pautas es según el tipo de gráfico al que se refieren. Esta perspectiva es lógica porque solo las pautas diseñadas para un tipo de gráfico específico serán aplicables. Por ejemplo, si una pauta sugiere usar bordes en forma de cono para gráficos dirigidos, puede que no se aplique bien a gráficos más complejos y geo-localizados. Las características de cada tipo de gráfico influyen significativamente en qué pautas se pueden usar de manera efectiva.

Nuestro sistema, GuidelineExplorer, incluye pautas para varios tipos de gráficos:

• Gráficos no dirigidos
• Gráficos dirigidos
• Gráficos acíclicos dirigidos
• Gráficos de flujo

A medida que se formulen nuevas pautas basadas en diferentes tipos de gráficos, se pueden agregar a nuestro sistema. El único requisito es verificar si la nueva pauta pertenece a un tipo ya cubierto en GuidelineExplorer.

#Perspectiva de tipo "si"

Las pautas también se organizan en función de condiciones específicas que deben cumplirse. Estas condiciones pueden depender del tipo de gráfico o de varias propiedades del gráfico. Por ejemplo, las recomendaciones pueden variar si el resultado esperado es precisión o velocidad. Los diseñadores generalmente entienden estos tipos de condiciones "si", lo que les permite conectar lo que saben sobre sus gráficos con lo que necesitan aprender.

Las condiciones "si" pueden incluir:

• Tipo de gráfico, como árboles o gráficos dirigidos
• Características de la respuesta del usuario, como velocidad o precisión
• Propiedades del gráfico, como tamaño o densidad
• Detalle deseado, como si se necesitan colores o bordes curvados
• La tarea específica que la visualización debe respaldar

Al centrarse en estas condiciones, los diseñadores pueden tomar decisiones informadas basadas en pautas relevantes para sus situaciones específicas.

#Perspectiva de tarea

Las tareas que deben llevarse a cabo influyen significativamente en la elección de decisiones de visualización. Cada pauta se ha probado con ciertas tareas en mente, lo que es crítico en su formulación. Esta perspectiva de tarea ayuda a los diseñadores a determinar si una pauta es relevante para la tarea que necesitan realizar.

Basamos nuestra perspectiva de tarea en una taxonomía de tareas generalizada, que incluye tareas de bajo nivel como encontrar valores, determinar clasificaciones e identificar distribuciones. La taxonomía también abarca tareas basadas en topología, como verificar conexiones directas o encontrar el camino más corto, así como tareas de alto nivel como la comprensión y la identificación de cambios. Cada tipo de tarea informa aún más las pautas bajo consideración.

#Visión general del sistema: GuidelineExplorer

Nuestro sistema, GuidelineExplorer, consta de dos partes principales:

1. Vista de datos del gráfico: En esta parte, los diseñadores pueden crear un gráfico, usar gráficos de ejemplo o cargar sus gráficos para explorar pautas adecuadas.

2. Vista de exploración de pautas: Esta sección presenta las pautas basadas en las taxonomías organizadas discutidas anteriormente. Los diseñadores pueden ver qué pautas se implementan y explorarlas según sus necesidades. La visión general proporciona un vistazo rápido a las recomendaciones, mientras que los detalles sobre cada pauta se pueden ver para una comprensión más profunda.

En la Vista de datos del gráfico, los diseñadores pueden generar gráficos especificando características como el número de nodos y la densidad. También pueden cargar sus gráficos en un formato específico. Las pautas presentadas en la segunda vista están vinculadas a las características del gráfico seleccionado, ayudando al diseñador a encontrar las recomendaciones más aplicables.

#Visión general de pautas

La visión general de pautas es una lista estructurada que muestra todas las pautas disponibles en el sistema. Cada pauta incluye un resumen de su idoneidad, representado visualmente. Si una pauta se adapta bien al gráfico actual, se resalta en verde; si tiene una idoneidad media, es amarilla; y si no es adecuada, se muestra en gris.

Dentro de la visión general, los diseñadores pueden encontrar una concisa declaración "si-entonces" que resume la recomendación de la pauta y una representación visual de cómo se ve la pauta cuando se aplica a un gráfico.

#Vista de detalles

La vista de detalles proporciona información más profunda sobre cada pauta, incluyendo su tipo de gráfico, tareas relevantes y fuentes. Los diseñadores también pueden editar pautas, permitiendo mejoras y adaptaciones impulsadas por el usuario.

#Combinando funcionalidad

GuidelineExplorer permite a los usuarios combinar pautas. Esta función permite a los diseñadores seleccionar una pauta principal y agregar otras que complementen o mejoren. Sin embargo, las combinaciones deben cumplir con criterios específicos, como pertenecer a tipos de gráficos y categorías taxonómicas compatibles.

#Caso de uso

Para ilustrar la funcionalidad del sistema, consideremos un caso de uso donde un diseñador quiere visualizar un gráfico dirigido. Inicialmente, el diseñador carga un gráfico que coincide con pautas previamente probadas. Después de analizar los resultados de la visualización, encuentra que la pauta de bordes en forma de cono funciona bien.

Con un segundo gráfico más denso, el diseñador aplica nuevamente la pautas de bordes en forma de cono, pero nota problemas con el desorden visual. Al usar el bucle de retroalimentación en la vista de exploración de pautas, descubre una pauta mejor adaptada que reduce el desorden y mejora la legibilidad, ilustrando cómo el sistema permite a los diseñadores refinar sus elecciones basándose en la retroalimentación en tiempo real.

#Conclusión y direcciones futuras

Este trabajo contribuye al campo de la visualización gráfica al proporcionar dos elementos principales: una taxonomía estructurada para pautas accionables y el sistema GuidelineExplorer que implementa esta taxonomía. La clara organización de pautas simplifica el proceso de encontrar recomendaciones adecuadas para desafíos específicos de visualización.

Los beneficios de este enfoque estructurado van más allá de solo proporcionar pautas. La taxonomía ayuda a identificar áreas de investigación que pueden necesitar más exploración, revelando vacíos en el conocimiento actual. A medida que la comunidad continúa desarrollando nuevas pautas, nuestro sistema puede adaptarse, asegurando que siga siendo relevante y útil para los diseñadores.

El trabajo futuro debería centrarse en ampliar el conjunto de pautas y refinar el sistema basado en la retroalimentación de los usuarios y tendencias emergentes en visualización. A través del esfuerzo colectivo, esperamos avanzar en la comprensión y aplicación de visualizaciones gráficas en varios dominios.