明確さのための2Dと3Dビジュアライゼーションの統合

この記事では、データを理解しやすくするために2Dと3Dのビジュアル表現を組み合わせる方法について見ていきます。2Dと3Dを一緒に使うことで、同じデータの異なる側面を示すことができ、視聴者は1つのタイプだけでは見えないものをより多く見ることができます。

既存の多くのシステムは2Dと3Dのビジュアライゼーションをうまく組み合わせていますが、効果的にそれらをつなげる方法についての徹底的なレビューはまだありません。このレビューでは、2012年から2022年までに発表された主要なビジュアライゼーションの会議やジャーナルで見つかったさまざまな方法を取り上げます。

#2Dと3Dを組み合わせる重要性

2Dと3Dのビジュアルにはそれぞれの強みがあります。2D表現は、抽象的な情報を明確かつシンプルに示すのに適しています。深さや空間的な文脈を必要としないデータの表示に良いです。一方、3D表現は、建物のレイアウトや器官の構造のように空間的な特徴を持つデータにおける複雑な関係を示すことができます。

ただし、3Dビジュアルは、隠れた領域のためにデータポイント間の関係を見づらくすることがあります。そこで、2Dビジュアルが役立ちます。2Dビジュアルは、3D表現では見えないかもしれない概要や文脈を提供できます。

#2Dと3Dビジュアライゼーションのレビュー

このレビューでは、2Dと3Dのビジュアル表現を組み合わせた105本の論文を見ます。これらの論文がどのように2Dと3Dをつないでいるかを学ぶことで、研究者やデザイナーの共通のアプローチやデザインの選択肢を理解できます。

レビューでは、これらの表現をリンクするための4つの主要な次元を特定しています：

1. 動機：なぜ2つのタイプを組み合わせるのか？より多くの情報を提供するため、より良いインタラクションを可能にするため、または別の目的のため？

2. 表示環境：ビジュアライゼーションはどこに表示されているのか？コンピュータの画面上、仮想現実の設定内、または物理的なインターフェースを通じて？

3. レイアウト：ビジュアライゼーションはどのように配置されているのか？横に並んでいるのか、それとも重なり合っているのか？

4. インタラクションアプローチ：ユーザーはビジュアライゼーションとどのようにインタラクトするのか？1つのアクションが別のものに何かを変えることができるのか？

#ビジュアル表現の種類

#2Dビジュアル表現

2Dビジュアルは、高さと幅を使って情報を表示します。データの関係を明確に示すのに効果的で、抽象的な概念を簡単に表現できます。

一般的な2D表現のタイプには、チャート、グラフ、ダイアグラムがあります。これらは多くのビジュアライゼーションシステムの基盤として機能し、ほとんどの人にとって解釈が簡単です。

#3Dビジュアル表現

3Dビジュアルはデータに深さを加え、空間的な関係をより直感的に示します。物体の構造のような複雑なデータセットを、よりリアルに見える形で表現することができます。3D表現の一般的な例には、建物のモデル、地理的地図、解剖学的構造があります。

ただし、データポイント間の近い関係を特定するようなタスクを複雑にすることもあります。視聴者は、表示されている他の要素の背後に隠れているものを理解するのに苦労するかもしれません。

#2Dと3Dを組み合わせる理由

これら2つのタイプのビジュアライゼーションを組み合わせることで、複雑なデータセットの理解が深まります。組み合わせる理由はいくつかあります：

1. 補完的情報：2Dと3Dは異なるタイプの情報を提供できます。たとえば、3Dモデルが物体の形を示す一方で、2Dチャートはその物体に関連する統計情報を提供できます。

2. データの二重側面：同じデータを2つの異なる方法で提示することが有益な場合があります。たとえば、3D構造を対応する2Dスライスで表現することで、特定の詳細が明確になります。

3. 制御とインタラクション：1つのタイプのビジュアライゼーションを使って別のものを制御することで、タスクを簡素化し、ユーザーが柔軟にデータとインタラクトできるようになります。

#ビジュアライゼーションの表示環境

これらの表現が表示される環境は、視聴者のインタラクションの仕方に影響を与えます。

#デスクトップ環境

ほとんどのビジュアライゼーションはモニターを使ったデスクトップ環境向けに作られています。これにより、ユーザーには馴染みがあり、開発者にも便利です。しかし、デスクトップ画面はスペースが限られているため、複雑な3Dオブジェクトの表示が難しくなることがあります。

#没入型環境

仮想現実などの没入型環境では、ユーザーは3D表現とより自然かつ空間的に関わることができます。大規模なデータセットには向いていますが、これらの環境をナビゲートするためには時間がかかることがあります。

#物理インターフェース

物理インターフェースでは、ユーザーがデータを表す物理オブジェクトとインタラクトできます。たとえば、テーブルに置かれたブロックがビジュアル表現を形成することができます。このハンズオンアプローチは、データの理解を向上させ、よりリアルに感じさせることができます。

#2Dと3Dビジュアライゼーションのレイアウト

ビジュアル表現のレイアウトは、ユーザーがデータを解釈する方法に大きく影響します。

#対置レイアウト

対置レイアウトでは、2Dと3Dの表現が横に並べられます。このレイアウトにより、ユーザーは両方のタイプを同時に見ることができ、両方のビューが必要な分析に役立ちます。

#埋め込みレイアウト

埋め込みレイアウトは、1つの表現が別の表現の中に置かれる場合に発生します。たとえば、2Dグラフが3D構造の上に乗って、異なるビューの間での常時切り替えを必要とせずに追加の詳細を提供することができます。

#置換レイアウト

置換レイアウトでは、1つの表現が一度に表示されます。これによりスペースを節約できますが、視聴者は一度に1つのデータタイプしか見ることができないため、文脈が失われる可能性があります。

#2Dと3D間のインタラクションアプローチ

インタラクションアプローチは、ユーザーがビジュアライゼーションとどのように関わるかによって異なります。ここではいくつかの一般的な方法を紹介します：

#ビジュアル接続

2つの表現を視覚的に接続することで、色、形、または線を使用してそれらがどのように関連しているかを示します。この方法は、ユーザーが2つのデータタイプ間の接続を迅速に特定するのに役立ちます。

#インタラクションリンク

このアプローチでは、ユーザーが1つのタイプの表現とインタラクトして別のものに影響を与えることができます。たとえば、2Dグラフのポイントをクリックすると、対応する3Dモデルのポイントがハイライトされることがあります。

#アニメーションリンク

アニメーションは、表現間の遷移を示すことができ、ユーザーがあるデータセットが別のデータセットとどのように関連しているかを効果的に把握するのに役立ちます。たとえば、3Dモデルが2D表現に変形してデータの解釈を示すことができます。

#2Dと3Dの組み合わせのためのデザインガイドライン

効果的なリンクされたシステムを作成するために、デザイナーは既存の研究に基づいた以下のガイドラインを考慮することができます：

1. 動機を定義する：2つの表現をつなげることがなぜ必要なのかを理解します。この動機がデザインを導き、視覚化の動作を決定します。

2. 適切な表示環境を選ぶ：表示するデータに最も適した環境を決定します。この選択は、ユーザー体験やインタラクションに大きく影響を与えます。

3. レイアウトを慎重に計画する：理解を深め、混乱を最小限に抑えるレイアウトを選びます。良いレイアウトは、ユーザーがデータとの認知的なつながりを構築するのに役立ちます。

4. 明確なリンクを作る：視覚的な手がかり、インタラクティブな要素、またはアニメーションを通じて、ビジュアライゼーション間の接続が理解しやすいことを確認します。

#今後の方向性

このレビューは、デザイナーが効果的な2Dと3Dビジュアライゼーションを作成するためのより構造的なフレームワークの必要性を浮き彫りにしています。さらに、これらの表現をリンクする他の方法を探求し、インタラクティブなデータ探索の可能性を調査するための研究がもっと行われるべきです。

また、人間とコンピュータのインタラクションを含む他の分野への研究の拡大は、2Dと3Dビジュアライゼーションの組み合わせ方法を改善するための新しい洞察をもたらす可能性があります。

#結論

2Dと3Dの表現を組み合わせることは、複雑なデータを可視化するための強力な方法を提供します。これらのタイプを効果的にリンクする方法を探ることで、理解を深め、さまざまな分野でのより良い意思決定を促進することができます。この記事は、この分野での今後の研究とデザインの基盤として機能し、創造的で効果的なビジュアライゼーションの実践を促すことを目指しています。