基本信息
- 论文： Augmenting Static Visualizations with PapARVis Designer
- 作者： Chen, Zhutian, Wai Tong, Qianwen Wang, Benjamin Bach, and Huamin Qu
- 来源： ACM CHI 2020
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介绍
利用 AR 增强可视化，可以将物理世界和数字世界结合展现，Figure 1 中展示了现实和增强后的效果。PapARVis Designer 是一个设计 AR 增强静态可视化的创作环境。
设计标准
- 图形一致性
- 可读性
- 合法性：增强前后，相同的视觉数值对应相同的数据。Figure 2b 中增强前后相同数据的对应弧长发生了变化，这是不合法的。
主要特性
- AR 预览：在桌面平台上预览 AR 效果
- 校验器：辅助设计与 debug
设计目标
- 只使用一个工具完成可视化的设计、测试、debug、发布。
- 可以在设计平台上预览可视化，避免来回切换设备。
- 提供自动设计辅助。
增强模式
如上图所示，有四种增强模式：
- Extended View：同一视图、相同视觉编码（Figure 3a）
- Composite View：同一视图、不同视觉编码（Figure 3b）
- Small Multiple：不同视图、相同视觉编码（Figure 3c）
- Multiple View：不同视图、不同视觉编码（Figure 3d）
使用场景
Figure 7 中，a - d 是 k 的增强结果；e - j 展示了多种不同的增强方式，子图中是静态可视化。
Figure 7e 中应用比较有趣，是在一张统计所有学生成绩分布的图表上，利用 AR 显示个人成绩在分布中的位置，很好地展示了个人信息，又保护了个人隐私。
具体设计
WorkFlow
在原有的静态可视化 的基础上，设计增强虚拟可视化 ，利用 AR 将两者结合成为可视化 展示出来。
系统主要包含三个模块：
- VegaAR Editor：基于 Vega Editor，用于创建 $V_s$ 可视化，并在 ar block 中定义 $V_v$。发布时将内容上传到 SpecHub，生成二维码链接。
- SpecHub：部署在云端，用于接收和托管 VegaAR Editor 上传的内容，生成 $V_s$ 参考图像用于 AR 识别，解析 $V_v$ 用于生成 AR 可视化。
- AR Viewer：通过扫描二维码，获取 SpecHub 上相应的配置文件，查看 AR 增强可视化效果，实现在 iOS、Android、Web 平台上。
AR 预览
在 Vega Editor 的基础上添加 ar block 配置，用于定义 $V_v$，并提供预览效果。
$V_v$ 的物理空间由 Vega 定义，与 $V_s$相关。
校验器
检测原始数据与合并增强数据后的数据，经过数据变换后，原始数据对应的数值是否保持不变。如果不变，证明增强方式合法。Figure 6 中是对 Figure 4c 中发生的合法性错误的提示。
实验结果
邀请 12 位没有 AR 经验的可视化设计者，进行了分组实验。
测试流程
Base Mode：移除 AR 预览和校验器特性，作为 baseline。
Pro Mode：完整版 PapARVis Designer。
测试结果
实验总结
- PapARVis Designer 的 AR 模块类似于一个黑盒部署在服务器上，设计者有时无法判断错误出在 AR 模块上，还是自己的设计上。
- 设计者在设计时容易混淆现实可视化和虚拟可视化。如果能直接在原场景上进行设计可能更好。
- 校验器检测到错误时的提示可能被忽视，无法帮助到设计者 debug。把提示变成类似编译器编译错误的强制警告可能更好。
- 参与者们认为，这项技术可以应用于公共展示中，例如信息板、公园地图、互动性艺术品等。
总结 & 心得
PapARVis Designer 的本质还是在桌面端做静态可视化设计，然后通过 AR 展现出来。首先，使用起来需要一定的 Vega 或 D3 基础。另外，当原始数据无法获取或数据量较大时，手动创建可视化非常困难，难以应用在增强他人的可视化上。
当然 PapARVis Designer 也有很多优点，可以用来克服现实可视化的空间限制，在旧的可视化上展示新数据，拓展可视化的细节，做隐私保护，显示个人信息等。
另一方面，相较于传统现实的可视化，AR 是虚拟的可视化。它可以用来辅助增强现实的可视化，可以打破平面的限制拓展到 3D 层面，一定程度上给人更直观的感受和更强的代入感。除了本文中 2D 静态的 AR 可视化，3D AR、交互动态 AR、场景适应的 AR 也是 AR 可视化可以研究的方向。
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