An immersive approach for exploring multiple coordinated 3D visualizations in immersive virtual environments

Abstract

Multiple coordinated views have often been used in visual analytics applications over the years. They are widely and successfully used on 2D displays, but the current multiple 3D visualizations in 2D conventional displays lack usability and do not guarantee the use fulness that the extra dimension would provide. Immersive visualization techniques can potentially fulfill these gaps by improving 3D visualizations with novel 3D interaction techniques. This dissertation presents studies that assess the approach we proposed for interacting with multiple coordinated visualizations in immersive virtual environments. We use a 3D-WIMP-like concept, which are virtual cubes that we call Spaces, for en capsulating views that the user can freely control in the virtual environment. A first user study was conducted to compare our immersive approach to a 3D desktop version for evaluating its performance when dealing with compound tasks. Results have shown that our approach has advantages since it allows a comfortable and precise exploration. Then, with the purpose of improving and expanding the Spaces approach, a second study was conducted to evaluate multiple coordinated 3D visualization techniques. We compared variants of 3D scatterplots like Animation, Overlaid Trails, and Small Multiples to assess the effectiveness of such techniques in immersive environments. Results have shown that Overlaid Trails perform the best time overall, followed by Animation and Small Multi ples, while accuracy is task-dependent. We demonstrate in both studies that our approach presents good results in terms of user comfort and immersion and is potentially useful in solving analytical tasks.

Nos últimos anos, múltiplas visualizações coordenadas têm sido freqüentemente usadas para fins de análise visual. Elas são amplamente usadas em displays 2D, mas múltiplas visualizações 3D em monitores convencionais ainda carecem de usabilidade e não ga rantem a utilidade que a dimensão extra forneceria. Técnicas de visualização imersiva podem preencher potencialmente essas lacunas através de visualizações 3D associadas a novas interações. Esta dissertação apresenta estudos que avaliam uma abordagem para interagir com múltiplas visualizações coordenadas em ambientes virtuais imersivos. A nova abordagem denominada Spaces é baseada num conceito semelhante a 3D-WIMP, ou seja, cubos virtuais que encapsulam visualizações e que o usuário pode controlar livre mente no ambiente virtual. Um primeiro estudo de usuário foi conduzido para comparar essa abordagem imersiva com uma versão 3D desktop, avaliando seu desempenho ao lidar com tarefas compostas. Os resultados mostram que a abordagem Spaces apresenta van tagens, pois permite uma exploração confortável e precisa. Com o objetivo de aprimorar e expandir a abordagem, foi realizado um segundo estudo para avaliar múltiplas técnicas de visualização diferentes. Foram avaliadas a eficácia e a precisão de três variantes de diagramas de dispersão 3D, Animation, Overlaid Trails e Small Multiples, em ambientes imersivos. Os resultados mostram que Overlaid Trails têm o melhor desempenho no ge ral, seguido por Animation e Small Multiples, enquanto que a precisão depende da tarefa. Ambos os estudos mostram que a abordagem apresenta bons resultados em termos de conforto e imersão do usuário e é potencialmente útil na realização de tarefas analíticas.