Визуализация

Египетские иероглифы позволяли интуитивно-наглядно описывать понятия

Пример картографической визуализации лингвистических процессов.      Русский язык имеет государственный или официальный статус      Русский язык активно используется

Фото собаки, сделанное тепловизором.

Визуализация в общем смысле — метод представления информации в виде оптического изображения (например, в виде рисунков и фотографий, графиков, диаграмм, структурных схем, таблиц, карт и т. д.). Очень эффективно визуализация используется для представления изначально не зрительной информации (например, температуры, плотности населения, распределения уровней электромагнитных полей и т. д.).

• Считается, что зрение обеспечивает человеку около 90 % информации. Рассматривание изображений позволяет исследовать пространственные структуры, имеющиеся в объекте; распределение оптических плотностей и цветов — отражает важнейшие сведения о свойствах реальных и виртуальных объектов окружающего мира.

История и современное использование методов визуализации

P, V, T — фазовая диаграмма

История

Фрагменты Начал Евклида на папирусе, найденном при раскопках в «городе папирусов» — Оксиринха (около 100 г. до н. э.)

«Простейшей» визуализацией, с современной точки зрения, были наскальные рисунки, затем — планы, схемы, карты… Например, иероглифы могут означать целые слова и понятия (идеограммы); а также — отдельные звуки и слоги (как элементы алфавитного и силлабического письма).

На разработку методов визуализации потребовались тысячи лет развития человеческой культуры и науки.

Визуализацией функций и уравнений в математике является построение их графиков; простая визуализация магнитного поля возможна при помощи железных опилок, нанесенных на лист бумаги; ультразвуковая дефектоскопия использует методы поверхностного рельефа и диска Рэлея; визуализация звука возможна при создании хладниевых фигур и т. д.

Изначально термин использовался в отношении процессов представления данных для их более наглядного изображения, но в настоящее время используется также и в переносном значении, для описания психологических, литературных и др. процессов и понятий.

Примеры современного использования технологий визуализации

Радиоастрономия: изображение галактики M87 в радиодиапазоне

В современной науке и технике визуализация — неотъемлемый элемент обработки сложной информации о пространственном строении объектов.

Фазовая диаграмма воды в пространстве «температура-давление» указывает на термодинамическую устойчивость фаз

Примерами могут служить рентгеновские снимки; изотермы и изобаты на географических картах; погодные карты и анимированные схемы-метеопрогнозы; компьютерные томограммы; визуализация радиоастрономических наблюдений и радарные космические снимки — изображения данных, полученных при радиолокационном сканировании поверхности космических тел, в диапазоне электромагнитных волн, невидимых человеческим глазом; микрофотографии, снятые в ультрафиолетовом свете; фотографии, сделанные в темноте, в инфракрасном свете; спектрозональная фотография; карты распределения механических напряжений в твёрдых телах; фейнмановские диаграммы; фазовые диаграммы, и многое другое.

Ночная фотография в инфракрасном свете через прибор ночного видения: виден американский пулеметчик, на пулемете — оптический прицел Elcan, ПНВ бойца закреплен на шлеме и откинут вверх.

Методы визуализации

Основная статья: Методы визуализации

Методы визуализации могут быть разделены на представления данных в одном, двух и трёх измерениях.

Наиболее распространена двумерная визуализация — изображение на плоскости, на листе бумаги — или на экране. Однако, благодаря развитию компьютерной техники и программного обеспечения всё большую роль начинают играть методы объёмной (3D)-визуализации, как динамической (анимация, псевдостереоскопия) так и стереоскопической.

Часто в компьютерной графике (художественной и технической) под рендерингом понимают создание плоского изображения (картинки) по разработанной 3D-сцене. В данном контексте изображение — это цифровое растровое изображение; термин рендеринг является синонимом слова визуализация.

Некоторые методы визуализации проиллюстрированы ниже.

Рисунок

Основная статья: Рисунок

Рисунок, видимо, был первой в мире сознательной попыткой визуализации образов, для их демонстрации другому человеку. Создание письменности позволило человечеству передавать индивидуальный опыт многим людям, надёжно сохраняя его для следующих поколений.

График

Основная статья: График

Графики предназначены прежде всего для иллюстрирования математических понятий, функциональных зависимостей или связей между объектами (теория графов).

Диаграмма

Основная статья: Диаграмма

Диаграммы позволяют иллюстрировать количественные соотношения в определённой области. Существует множество типов диаграмм.

• Диаграммы, основанные на применении графов, удобны для представления маршрутов, путей, связей между объектами:

Древовидная структура Сетевой график Блок-схема Круги Эйлера Экзистенциальный график

• Диаграммы, схожие с графиками, представляют связь между двумя переменными, которые принимают либо дискретный, либо непрерывный набор значений:

Столбчатая диаграмма Псевдо-трёхмерная столбчатая диаграмма Круговая диаграмма График функции Диаграмма распределения

Гистограмма График движения поездов Сборочный чертёж Схема плотности населения Пластинки «Пионера» Диаграмма Вороного

Фотография

Основная статья: Фотография

Карта

Основная статья: Карта

Другие значения

Слово визуализация широко используется в различных, прямых и переносных значениях, в частности:

• В прямом смысле:
  • Визуализация в компьютерной технике в настоящее время описывается словом рендеринг.
  • Визуализация в ГИС — процесс проектирования и генерации изображений на устройствах отображения, преобразование цифровых данных в изображение на основе определённых правил и алгоритмов.

• В переносном значении слово употребляется также:
  • В психотерапии («Визуализации методики — психотерапевтические приемы, направленные на воссоздание и управление зрительными образами во внутреннем пространстве клиента». …Механизмы визуализации рассматриваются в контексте теоретических моделей гипноза, трансперсональной психологии, др.)

Как психологическая техника, визуализация основывается на особенности бессознательной части психики мыслить образами. С самого рождения мы начинаем накапливать в своем глубинном разуме зрительные образы, которые соответствуют самым разнообразным предметам, людям, животным, природным явлениям — всему, что нас окружает. В школе мы создаем зрительные образы букв и цифр. И все эти зрительные образы, накопленные в течение всей жизни, хранятся в бессознательной части психики. Некоторые из них мы активно используем в своей жизни каждый день, а некоторые находятся в пассивном состоянии и постепенно словно отодвигаются все дальше. Тем не менее, при необходимости можно оживить все эти образы и воспользоваться ими для решения какой-либо задачи, которая может появиться у человека, и которую ему трудно решить с помощью своих сознательных знаний или умений. Совершенствуя свое умение «оживлять» зрительные образы, что-то в них видоизменять, используя свои творческие ресурсы, человек учится делать в своей жизни необходимые изменения. Визуализация может быть в этом смысле своего рода репетицией последующих действий в реальном мире. С помощью регулярной практики визуализации человек может приучить свой разум к тому, что некое действие или состояние возможно, или, наоборот, убедить себя, что можно перестать что-то делать, ощущать или чувствовать. Результатом применения визуализации может стать накопление необходимого количества психической энергии для того, чтобы совершить те или иные позитивные изменения в жизни.

• • В эзотерической литературе, в значении «медитация на Будда-аспект» («человек создает умственный образ этого аспекта со всеми его атрибутами, даже если не возникает зрительных картин, человек знает о значении и внешнем виде атрибутов»).

Компьютерная визуализация

Компьютерная визуализация имеет практически неограниченное множество возможностей.

Один из прорывов в повышении наглядности связан с гипертекстовыми технологиями, другой — с рождением многооконного интерфейса.

Общая информация о компьютерной визуализации

Процесс визуализации с помощью компьютерных программ называется ре́ндерингом. Рендеринг — процесс получения изображения по заданной математической модели (алгоритму программы), на основании имеющихся сведений о строении и свойствах некого объекта.

Модель — описание любых объектов или явлений на определённом языке и/или в виде структуры данных. Такое описание может содержать физические характеристики объекта (распределение плотностей массы, спектров поглощения или излучения, геометрические данные, положение точки наблюдателя, информацию о внешних источниках освещении, степени наличия какого-то вещества, напряжённость физических полей и пр.).

Визуализация — важный раздел компьютерной графики, программные пакеты трехмерного моделирования и анимации содержат обычно и функцию рендеринга.

Интернет-библиотечка файлов визуализации

• Art and Visual Perception by Rudolph Arnheim. Frederic F. Leymarie
• Shape Understanding Systems. The First Steps toward the Visual Thinking Machines. Zbigniew Les, Magdalena Les
• Visual Thinking for design. Colin Ware
• Concept Mapping in Mathematics. Research into Practice. Karoline Afamasaga-Fuata’i
• Visual Thinking in Mathematics. An epistemological study. M. Giaquinto
• The visualization handbook. eds. Charles D. Hansen, Chris R. Johnson
• Mathematical Foundations of Scientific Visualization, Computer Graphics, and Massive Data Exploration. eds. Torsten Möller, Bernd Hamann, Robert D. Russell
• GPU-Based interactive visualization techniques. Daniel Weiskopf
• Semantic-Based Visual Information Retrieval. Yu-Jin Zhang
• Information Visualization. Beyond the Horizon. Chaomei Chen
• Knowledge and Information Visualization. Searching for Synergies. eds. Sigmar-Olaf Tergan, Tanja Keller
• Trends in Interactive Visualization. State-of-the-Art Survey. eds. Eena Zudilova-Seinstra, Tony Adriaansen, Robert van Liere

См. также

• Юзабилити

Примечания

Ссылки

• Infogr.am — онлайн инструмент для создания инфографики
• 9 памяток для инфографиста
• Яндекс-словарь естественных наук
• Visualisation страница значений в англ. Википедии
• Статья «О правильном оформлении диаграмм» на сайте Infogra.ru

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Проставить для статьи более точные категории.