Das stetig wachsende Datenaufkommen - die weltweite Datenmenge verdoppelt sich alle zwei Jahre - ist eine wesentliche Herausforderung für den Menschen in allen Bereichen des beruflichen und privaten Alltags. Um trotzdem relevante Informationen zu identifizieren und auch zu verstehen, nehmen Techniken und Anwendungen zur InfoVis einen immer größeren Stellenwert ein. Leider hat sich die Vision der "InfoVis for and by the masses" aufgrund des notwendigen Daten-, Visualisierungs- und Programmierwissens noch nicht durchgesetzt. Zudem sind heutige InfoVis-Softwareanbieter mit dem Problem konfrontiert, verschiedenste Kontexte, wie Nutzergruppen oder Hard- und Softwareplattformen, unterstützen zu müssen. Ein möglicher Lösungsansatz für dieses Problem ist das Paradigma der kompositen Webanwendungen. Auf deren Basis können Daten und UI-Widgets je nach Anwendungsfall teils automatisch kombiniert werden. Dies erhöht die Wiederverwendbarkeit und spart Zeit sowie Entwicklungskosten. Unter Zuhilfenahme von (semantischen) Modellen ist es zudem möglich, eine komposite RIA an die vorliegende Situation zu adaptieren. Um dem Endanwender Zugang zu den kompositen RIA zu verschaffen, mangelt es jedoch an einem Integrationsprozess, der den speziellen Anforderungen der InfoVis gerecht wird. Diese Dissertation stellt deshalb neue Konzepte für einen ganzheitlichen Semantik-gestützten InfoVis-Prozess vor, der bspw. die Endnutzer-gerechte Filterung großer Datensätze, die kontextsensitive Auswahl von InfoVis-Komponenten, die Nutzerunterstützung bei der Exploration und Interpretation der Daten sowie die Gewinnung und Wiederverwendung von Visualisierungswissen adressiert. Zur Unterstützung des InfoVis-Prozesses werden weiterhin Konzepte für eine formale Wissensbasis mit Domänenwissen vorgeschlagen. Die modulare, mit W3C-Standards prototypisch realisierte Visualisierungsontologie definiert u.a. Konzepte und Relationen zu Daten, graphischen Vokabular, menschlicher Aktivität sowie veränderliches Faktenwissen. Ein weiterer, wesentlicher Beitrag der Arbeit liegt in der Architekturkonzeption für modellbasierte, komposite RIA für die InfoVis-Domäne, womit ein neues Anwendungsfeld des Software-Paradigmas erschlossen wird. Damit steht nun erstmals für eine komposite, webbasierte InfoVis-Lösung ein ganzheitliches Architekturkonzept zur Verfügung, das die Ausführbarkeit der Anwendungen in der heute existierenden, heterogenen Landschaft der (mobilen) Endgeräte gewährleisten kann. Durch die Implementierung entscheidender Architekturkonzepte sowie einer beispielhaften InfoVis-Anwendung für semantische Daten wurde die Tragfähigkeit der geschaffenen Konzepte nachgewiesen. Anhand einer Vielzahl von formativen sowie einer summativen Nutzerstudien konnte validiert werden, dass sich aus den neuen Konzepten Vorteile für den Endanwender bei der Erstellung einer InfoVis ergeben.

Les visualisations de données permettent de transmettre de l’information aux utilisateurs. Pour explorer et comprendre les données, les utilisateurs sont amenés à interagir avec ces visualisations.Toutefois, l’interaction avec les visualisations modifie le visuel. Pour éviter des changements brusques et garder l’utilisateur focalisé sur les objets graphiques d’intérêt, des transitions visuelles sont nécessaires pour accompagner les modifications de la visualisation. Ces transitions visuelles peuvent être codées sous la forme d’animations, ou de techniques qui permettent de faire des correspondances, ou des liens avec des données représentées sur plusieurs affichages. Le premier objectif de cette thèse était d’étudier les bénéfices et les propriétés des animations pour l’exploration et la compréhension de grandes quantités de données multidimensionnelles. Nous avons établi en conséquence une taxonomie des transitions animées en visualisation d’information basée sur les tâches des utilisateurs. Cette taxonomie a permis de constater qu’il n’existe pas de contrôle utilisateur sur la direction des objets durant l’animation. Nous avons donc proposé des interactions pour le contrôle de la direction des objets graphiques lors d’une transition animée. D’autre part, nous avons étudié une technique de transition animée mettant en jeu une rotation 3D entre visualisations. Nous avons identifié les avantages qu’elle pouvait apporter et en avons proposé une amélioration.Le second objectif était d’étudier les transitions visuelles dans le domaine du Contrôle du Trafic Aérien. En effet, les contrôleurs utilisent de nombreuses visualisations qui comportent des informations étalées et dupliquées sur plusieurs affichages: l’écran Radar, le tableau de strips, des listes spécifiques d’avions (départ, arrivées) etc. Ainsi dans leur activité, les Contrôleurs Aériens réalisent des transitions visuelles en recherchant et en reliant de l’information à travers les différents affichages. Nous avons étudié comment les animations pouvaient être utilisées dans le domaine du contrôle aérien en implémentant un prototype d’image radar regroupant trois visualisations usuelles pour instrumenter l’activité de supervision du trafic aérien. / Data visualizations allow information to be transmitted to users. In order to explore and understand the data, it is often necessary for users to manipulate the display of this data. When manipulating the visualization, visual transitions are necessary to avoid abrupt changes in this visualization, and to allow the user to focus on the graphical object of interest. These visual transitions can be coded as an animation, or techniques that link the data across several displays. The first aim of this thesis was to examine the benefits and properties of animated transitions used to explore and understand large quantities of multidimensional data. In order to do so, we created a taxonomy of existing animated transitions. This taxonomy allowed us to identify that no animated transition currently exists that allows the user to control the direction of objects during the transition. We therefore proposed an animated transition that allows the user to have this control during the animation. In addition, we studied an animated transition technique that uses 3D rotation to transition between visualizations. We identified the advantages of this technique and propose an improvement to the current design. The second objective was to study the visual transitions used in the Air Traffic Control domain. Air Traffic Controllers use a number of visualizations to view vast information which is duplicated in several places: the Radar screen, the strip board, airplane lists (departures/arrivals) etc. Air traffic controllers perform visual transitions as they search between these different displays of information. We studied the way animations can be used in the Air Traffic Control domain by implementing a radar image prototype which combines three visualizations typically used by Air Traffic Controllers.

Das stetig wachsende Datenaufkommen - die weltweite Datenmenge verdoppelt sich alle zwei Jahre - ist eine wesentliche Herausforderung für den Menschen in allen Bereichen des beruflichen und privaten Alltags. Um trotzdem relevante Informationen zu identifizieren und auch zu verstehen, nehmen Techniken und Anwendungen zur InfoVis einen immer größeren Stellenwert ein. Leider hat sich die Vision der "InfoVis for and by the masses" aufgrund des notwendigen Daten-, Visualisierungs- und Programmierwissens noch nicht durchgesetzt. Zudem sind heutige InfoVis-Softwareanbieter mit dem Problem konfrontiert, verschiedenste Kontexte, wie Nutzergruppen oder Hard- und Softwareplattformen, unterstützen zu müssen. Ein möglicher Lösungsansatz für dieses Problem ist das Paradigma der kompositen Webanwendungen. Auf deren Basis können Daten und UI-Widgets je nach Anwendungsfall teils automatisch kombiniert werden. Dies erhöht die Wiederverwendbarkeit und spart Zeit sowie Entwicklungskosten. Unter Zuhilfenahme von (semantischen) Modellen ist es zudem möglich, eine komposite RIA an die vorliegende Situation zu adaptieren. Um dem Endanwender Zugang zu den kompositen RIA zu verschaffen, mangelt es jedoch an einem Integrationsprozess, der den speziellen Anforderungen der InfoVis gerecht wird. Diese Dissertation stellt deshalb neue Konzepte für einen ganzheitlichen Semantik-gestützten InfoVis-Prozess vor, der bspw. die Endnutzer-gerechte Filterung großer Datensätze, die kontextsensitive Auswahl von InfoVis-Komponenten, die Nutzerunterstützung bei der Exploration und Interpretation der Daten sowie die Gewinnung und Wiederverwendung von Visualisierungswissen adressiert. Zur Unterstützung des InfoVis-Prozesses werden weiterhin Konzepte für eine formale Wissensbasis mit Domänenwissen vorgeschlagen. Die modulare, mit W3C-Standards prototypisch realisierte Visualisierungsontologie definiert u.a. Konzepte und Relationen zu Daten, graphischen Vokabular, menschlicher Aktivität sowie veränderliches Faktenwissen. Ein weiterer, wesentlicher Beitrag der Arbeit liegt in der Architekturkonzeption für modellbasierte, komposite RIA für die InfoVis-Domäne, womit ein neues Anwendungsfeld des Software-Paradigmas erschlossen wird. Damit steht nun erstmals für eine komposite, webbasierte InfoVis-Lösung ein ganzheitliches Architekturkonzept zur Verfügung, das die Ausführbarkeit der Anwendungen in der heute existierenden, heterogenen Landschaft der (mobilen) Endgeräte gewährleisten kann. Durch die Implementierung entscheidender Architekturkonzepte sowie einer beispielhaften InfoVis-Anwendung für semantische Daten wurde die Tragfähigkeit der geschaffenen Konzepte nachgewiesen. Anhand einer Vielzahl von formativen sowie einer summativen Nutzerstudien konnte validiert werden, dass sich aus den neuen Konzepten Vorteile für den Endanwender bei der Erstellung einer InfoVis ergeben.

Un grand nombre d'activités utilise des outils informatisés s'appuyant sur des représentations graphiques interactives. En tant que vecteurs de transmission d'informations, ces visualisations visent à optimiser la bande passante entre le visuel et l'utilisateur. Pour créer des visualisations efficaces, les concepteurs utilisent des méthodes basées sur leur expertise et sur des tests utilisateurs. Ces méthodes altèrent le processus de design : elles sont chronophages et ne reposent pas sur des fondements théoriques précis qui pourraient éviter des erreurs de conception en amont. Afin de mieux étudier les visualisations, nous proposons de les caractériser, c'est-à-dire d'en énumérer et d'en définir systématiquement les propriétés, tout en explicitant les phénomènes visuels qui engendrent la transmission d'informations. La thèse que nous soutenons consiste à dire que la caractérisation des visualisations est importante pour leurs conceptions, et que son opérationnalisation par des méthodes et des outils permet de concevoir de meilleurs systèmes interactifs. Ainsi, nous avons déterminé qu'une caractérisation est composée de deux éléments : son contenu et sa mise en forme. Nous montrons que le modèle de Data Flow, modèle usuel permettant la description de la construction de visualisations, ne permet pas de les caractériser. Nous proposons d'autres modèles qui permettent de caractériser l'aspect dynamique, les informations émergentes (et notamment celles issues des visualisations dites "écologiques"), ainsi que l'accumulation graphique. En utilisant des visualisations issues du milieu du transport aérien, nous montrons comment la caractérisation permet de comprendre leurs similitudes et leurs différences, de lever les ambiguïtés de communication entre concepteurs, et de concevoir, par exemple, une nouvelle visualisation schématique de routes aériennes. Enfin, nous avons réifié le processus de transformation d'un ensemble de données vers une visualisation sous la forme d'un logiciel d'exploration et de visualisation de grandes quantités de données multidimensionnelles : From Data To Display (FromDaDy). Ce logiciel s'appuie notamment sur l'exploration des configurations visuelles, et sur un ensemble d'interactions originales avec une implémentation performante. FromDady permet de configurer et de manipuler en temps réel des visualisations riches et originales, comme celles utilisant l'accumulation.

Information visualization dashboards are a widely used supportive tool in decision making. These tools can be difficult to create and utilize especially for the novice user. There is an extensive collection of company related data for decision making, resulting in a need of assistive tools. Prototypes were developed to research and identify design guidelines how to support fund managers in their decision making. This was carried out as a qualitative study involving 7 experts in fund management. The results provide insights and guidelines in decision supportive design for dashboards. The results indicate that there is a threshold in the number of displayed elements without limiting the cognitive analysis by the user. Three aspects; size, distribution and time should be included in the generating of suitable graphics. Assistive tools for connecting multiple context domains has been identified as a crucial element of decision support design. These guidelines should be investigated further in larger and more diverse studies in order to prove its full validity. / Information visualiserings dashboards är ett väl etablerat verktyg i beslutsfattning. Sådana verktyg kan vara utmanande att skapa och använda speciellt för en oerfaren användare. Idag samlas det in stora mängder av företagsrelaterad data för beslutsfattning vilket resulterar i ett behov av hjälpande verktyg. I den här studien utvecklades flera prototyper för att undersöka och tag fram designriktlinjer för hur man ska utforma och hjälpa fondförvaltare i sitt beslutsfattande. En kvalitativ studie genomfördes med 7 experter inom fond och kapitalförvaltning i framtagandet av designriktlinjer. Resultaten visar riktlinjer för beslutsstöd i utformningen av dashboards. Resultaten indikerar att det finns en gräns för hur många element man bör presentera för en användare utan att försvåra användarens kognitiva analysförmåga. Tre karaktärsdrag; storlek, distribution och tid påverkar utformningen av passande grafik. Studien har även identifierat behovet av verktyg för sammankopplingen mellan flera olika kontextdomäner i och med den kollaborativa delen av beslutsfattning. Dessa designriktlinjer ligger till grund för fortsatt undersökning i större och mer varierade studier för att styrka dess validitet.

Les visualisations de données permettent de transmettre de l'information aux utilisateurs. Pour explorer et comprendre les données, les utilisateurs sont amenés à interagir avec ces visualisations.Toutefois, l'interaction avec les visualisations modifie le visuel. Pour éviter des changements brusques et garder l'utilisateur focalisé sur les objets graphiques d'intérêt, des transitions visuelles sont nécessaires pour accompagner les modifications de la visualisation. Ces transitions visuelles peuvent être codées sous la forme d'animations, ou de techniques qui permettent de faire des correspondances, ou des liens avec des données représentées sur plusieurs affichages. Le premier objectif de cette thèse était d'étudier les bénéfices et les propriétés des animations pour l'exploration et la compréhension de grandes quantités de données multidimensionnelles. Nous avons établi en conséquence une taxonomie des transitions animées en visualisation d'information basée sur les tâches des utilisateurs. Cette taxonomie a permis de constater qu'il n'existe pas de contrôle utilisateur sur la direction des objets durant l'animation. Nous avons donc proposé des interactions pour le contrôle de la direction des objets graphiques lors d'une transition animée. D'autre part, nous avons étudié une technique de transition animée mettant en jeu une rotation 3D entre visualisations. Nous avons identifié les avantages qu'elle pouvait apporter et en avons proposé une amélioration.Le second objectif était d'étudier les transitions visuelles dans le domaine du Contrôle du Trafic Aérien. En effet, les contrôleurs utilisent de nombreuses visualisations qui comportent des informations étalées et dupliquées sur plusieurs affichages: l'écran Radar, le tableau de strips, des listes spécifiques d'avions (départ, arrivées) etc. Ainsi dans leur activité, les Contrôleurs Aériens réalisent des transitions visuelles en recherchant et en reliant de l'information à travers les différents affichages. Nous avons étudié comment les animations pouvaient être utilisées dans le domaine du contrôle aérien en implémentant un prototype d'image radar regroupant trois visualisations usuelles pour instrumenter l'activité de supervision du trafic aérien.

Les visualisations, dans le sens général de représentations externes et physiques de données, sont plus anciennes que l'invention de l'écriture. De manière générale, les représentations externes encouragent la cognition et la pensée visuelle, et nous avons développé des savoir-faire pour les créer et les exploiter. La révolution informatique a augmenté la quantité de données qu'il est possible de collecter et de traiter, et a diversifié les façons de les représenter visuellement. Les systèmes de visualisation assistés par ordinateur, et étudiés dans le domaine de la visualisation d'information, sont aujourd'hui si puissants et complexes que nous avons besoin de techniques d'interaction très sophistiqués. Grâce au développement des possibilités technologiques au-delà des ordinateurs de bureau, un large éventail d'utilisations émerge. Non seulement des surfaces d'affichage de formes et de tailles variées permettent de montrer des visualisations plus riches, mais aussi des dispositifs d'entrée de nouvelle génération peuvent être utilisés qui exploitent les aptitudes humaines à manipuler les objets physiques. Cependant, ces technologies sont peu étudiées dans le contexte de la visualisation d'information. Tout d'abord, un premier problème découle d'une terminologie insuffisante. Dans cette thèse, je définis et étudie entre autres le concept de corporalisation (embodiment) pour la visualisation d'information. Concernant les visualisations, la corporalisation réfère à la congruence entre les éléments visuels d'une visualisation et leurs formes physiques. Ce concept intègre des concepts déjà connus tels que la tangibilité. Par exemple, l'interaction tangible s'attache à la représentation d'objets virtuels par des objets physiques. Mais en réalité, leur forme physique n'est pas nécessairement congruente avec l'objet virtuel. Un second problème découle du peu d'exemples convaincants d'interfaces tangibles appliquées à la visualisation d'information. Dans le domaine de la visualisation d'information, les écrans standard et les dispositifs d'entrée génériques tels que la souris, sont toujours les plus courants et considérés comme les plus efficaces. Cependant, aussi bien la partie affichage que la partie contrôle fournit des possibilités de corporalisation : les dispositifs d'entrée peuvent être spécialisés et adaptés de façon à ce que leur forme physique ressemble à leur fonction; les écrans peuvent être rendus déformables ou, dans l'avenir, être composés d'une matière programmable capable de prendre n'importe quelle forme imaginable. Mais la recherche sur les écrans et matières déformables est pour l'instant principalement dirigée par l'innovation technologique sans tenir compte des applications possibles à la visualisation d'information. Dans cette thèse, j'propose la corporalisation comme principe de conception pour la visualisation d'information. Je démontre l'efficacité et l'utilisabilité des dispositifs d'entrée corporalisés ainsi que des affichages corporalisés, en présentant trois expériences contrôlées. Par la suite, je présente un modèle d'interaction conceptuel et un système de notation visuelle pour décrire, comparer et critiquer différents types de systèmes de visualisation, et j'illustre l'utilisation de ce modèle à partir d'études de cas. Enfin, je présente un outil de conception pour aider à la création de visualisations physiques. Cet outil s'adresse à des utilisateurs novices en visualisation d'information et en fabrication numérique, et peut contribuer à sensibiliser ces utilisateurs à l'intérêt d'explorer des données qui les concernent dans leur vie quotidienne. En résumé, cette thèse contribue à la compréhension de la valeur ajoutée des interfaces physiques pour la visualisation d'information. / Visualizations in the most general sense of external, physical representations of information are older than the invention of writing. Generally, external representations promote external cognition and visual thinking, and humans developed a rich set of skills for crafting and exploring them. Computers immensely increased the amount of data we can collect and process as well as diversified the ways we can represent it visually. Computer-supported visualization systems, studied in the field of information visualization (infovis), have become powerful and complex, and sophisticated interaction techniques are now necessary to control them. With the widening of technological possibilities beyond classic desktop settings, new opportunities have emerged. Not only display surfaces of arbitrary shapes and sizes can be used to show richer visualizations, but also new input technologies can be used to manipulate them. For example, tangible user interfaces are an emerging input technology that capitalizes on humans' abilities to manipulate physical objects. However, these technologies have been barely studied in the field of information visualization. A first problem is a poorly defined terminology. In this dissertation, I define and explore the conceptual space of embodiment for information visualization. For visualizations, embodiment refers to the level of congruence between the visual elements of the visualization and their physical shape. This concept subsumes previously introduced concepts such as tangibility and physicality. For example, tangible computing aims to represent virtual objects through a physical form but the form is not necessarily congruent with the virtual object. A second problem is the scarcity of convincing applications of tangible user interfaces for infovis purposes. In information visualization, standard computer displays and input devices are still widespread and considered as most effective. Both of these provide however opportunities for embodiment: input devices can be specialized and adapted so that their physical shape reflects their functionality within the system; computer displays can be substituted by transformable shape changing displays or, eventually, by programmable matter which can take any physical shape imaginable. Research on such shape-changing interfaces has so far been technology-driven while the utility of such interfaces for information visualization remained unexploited. In this thesis, I suggest embodiment as a design principle for infovis purposes, I demonstrate and validate the efficiency and usability of both embodied visualization controls and embodied visualization displays through three controlled user experiments. I then present a conceptual interaction model and visual notation system that facilitates the description, comparison and criticism of various types of visualization systems and illustrate it through case studies of currently existing point solutions. Finally, to aid the creation of physical visualizations, I present a software tool that supports users in building their own visualizations. The tool is suitable for users new to both visualization and digital fabrication, and can help to increase users' awareness of and interest in data in their everyday live. In summary, this thesis contributes to the understanding of the value of emerging physical representations for information visualization.

Les visualisations, dans le sens général de représentations externes et physiques de données, sont plus anciennes que l'invention de l'écriture. De manière générale, les représentations externes encouragent la cognition et la pensée visuelle, et nous avons développé des savoir-faire pour les créer et les exploiter. La révolution informatique a augmenté la quantité de données qu'il est possible de collecter et de traiter, et a diversifié les façons de les représenter visuellement. Les systèmes de visualisation assistés par ordinateur, et étudiés dans le domaine de la visualisation d'information, sont aujourd'hui si puissants et complexes que nous avons besoin de techniques d'interaction très sophistiqués. Grâce au développement des possibilités technologiques au-delà des ordinateurs de bureau, un large éventail d'utilisations émerge. Non seulement des surfaces d'affichage de formes et de tailles variées permettent de montrer des visualisations plus riches, mais aussi des dispositifs d'entrée de nouvelle génération peuvent être utilisés qui exploitent les aptitudes humaines à manipuler les objets physiques. Cependant, ces technologies sont peu étudiées dans le contexte de la visualisation d'information. Tout d'abord, un premier problème découle d'une terminologie insuffisante. Dans cette thèse, je définis et étudie entre autres le concept de corporalisation (embodiment) pour la visualisation d'information. Concernant les visualisations, la corporalisation réfère à la congruence entre les éléments visuels d'une visualisation et leurs formes physiques. Ce concept intègre des concepts déjà connus tels que la tangibilité. Par exemple, l'interaction tangible s'attache à la représentation d'objets virtuels par des objets physiques. Mais en réalité, leur forme physique n'est pas nécessairement congruente avec l'objet virtuel. Un second problème découle du peu d'exemples convaincants d'interfaces tangibles appliquées à la visualisation d'information. Dans le domaine de la visualisation d'information, les écrans standard et les dispositifs d'entrée génériques tels que la souris, sont toujours les plus courants et considérés comme les plus efficaces. Cependant, aussi bien la partie affichage que la partie contrôle fournit des possibilités de corporalisation : les dispositifs d'entrée peuvent être spécialisés et adaptés de façon à ce que leur forme physique ressemble à leur fonction; les écrans peuvent être rendus déformables ou, dans l'avenir, être composés d'une matière programmable capable de prendre n'importe quelle forme imaginable. Mais la recherche sur les écrans et matières déformables est pour l'instant principalement dirigée par l'innovation technologique sans tenir compte des applications possibles à la visualisation d'information. Dans cette thèse, j'propose la corporalisation comme principe de conception pour la visualisation d'information. Je démontre l'efficacité et l'utilisabilité des dispositifs d'entrée corporalisés ainsi que des affichages corporalisés, en présentant trois expériences contrôlées. Par la suite, je présente un modèle d'interaction conceptuel et un système de notation visuelle pour décrire, comparer et critiquer différents types de systèmes de visualisation, et j'illustre l'utilisation de ce modèle à partir d'études de cas. Enfin, je présente un outil de conception pour aider à la création de visualisations physiques. Cet outil s'adresse à des utilisateurs novices en visualisation d'information et en fabrication numérique, et peut contribuer à sensibiliser ces utilisateurs à l'intérêt d'explorer des données qui les concernent dans leur vie quotidienne. En résumé, cette thèse contribue à la compréhension de la valeur ajoutée des interfaces physiques pour la visualisation d'information.

Visualizations in the most general sense of external, physical representations of information are older than the invention of writing. Generally, external representations promote external cognition and visual thinking, and humans developed a rich set of skills for crafting and exploring them. Computers immensely increased the amount of data we can collect and process as well as diversified the ways we can represent it visually. Computer-supported visualization systems, studied in the field of information visualization (infovis), have become powerful and complex, and sophisticated interaction techniques are now necessary to control them. With the widening of technological possibilities beyond classic desktop settings, new opportunities have emerged. Not only display surfaces of arbitrary shapes and sizes can be used to show richer visualizations, but also new input technologies can be used to manipulate them. For example, tangible user interfaces are an emerging input technology that capitalizes on humans' abilities to manipulate physical objects. However, these technologies have been barely studied in the field of information visualization. A first problem is a poorly defined terminology. In this dissertation, I define and explore the conceptual space of embodiment for information visualization. For visualizations, embodiment refers to the level of congruence between the visual elements of the visualization and their physical shape. This concept subsumes previously introduced concepts such as tangibility and physicality. For example, tangible computing aims to represent virtual objects through a physical form but the form is not necessarily congruent with the virtual object. A second problem is the scarcity of convincing applications of tangible user interfaces for infovis purposes. In information visualization, standard computer displays and input devices are still widespread and considered as most effective. Both of these provide however opportunities for embodiment: input devices can be specialized and adapted so that their physical shape reflects their functionality within the system; computer displays can be substituted by transformable shape changing displays or, eventually, by programmable matter which can take any physical shape imaginable. Research on such shape-changing interfaces has so far been technology-driven while the utility of such interfaces for information visualization remained unexploited. In this thesis, I suggest embodiment as a design principle for infovis purposes, I demonstrate and validate the efficiency and usability of both embodied visualization controls and embodied visualization displays through three controlled user experiments. I then present a conceptual interaction model and visual notation system that facilitates the description, comparison and criticism of various types of visualization systems and illustrate it through case studies of currently existing point solutions. Finally, to aid the creation of physical visualizations, I present a software tool that supports users in building their own visualizations. The tool is suitable for users new to both visualization and digital fabrication, and can help to increase users' awareness of and interest in data in their everyday live. In summary, this thesis contributes to the understanding of the value of emerging physical representations for information visualization.

While semantic web data is machine-understandable and well suited for advanced filtering, in its raw representation it is not conveniently understandable to humans. Therefore, visualization is needed. A core challenge when visualizing the structured but heterogeneous data turned out to be a flexible mapping to Visual Variables. This work deals with a highly flexible, semi-automatic solution with a maximum support of the visualization process, reducing the mapping possibilities to a useful subset. The basis for this is knowledge, concerning metrics and structure of the data on the one hand and available visualization structures, platforms and common graphical facts on the other hand — provided by a novel basic visualization ontology. A declarative, platform-independent mapping vocabulary and a framework was developed, utilizing current standards from the semantic web and the Model-Driven Architecture (MDA). / Während Semantic-Web-Daten maschinenverstehbar und hervorragend filterbar sind, sind sie — in ihrer Rohform — nicht leicht von Menschen verstehbar. Eine Visualisierung der Daten ist deshalb notwendig. Die Kernherausforderung dabei ist eine flexible Abbildung der strukturierten aber heterogenen Daten auf Visuelle Variablen. Diese Arbeit beschreibt eine hochflexible halbautomatische Lösung bei maximaler Unterstützung des Visualisierungsprozesses, welcher die Abbildungsmöglichkeiten, aus denen der Nutzer zu wählen hat, auf eine sinnvolle Teilmenge reduziert. Die Grundlage dafür sind einerseits Metriken und das Wissen über die Struktur der Daten und andererseits das Wissen über verfügbare Visualisierungsstrukturen, -plattformen und bekannte grafische Fakten, welche durch eine neuentwickelte Visualisierungsontologie bereitgestellt werden. Basierend auf Standards des Semantic Webs und der Model-getriebenen Architektur, wurde desweiteren ein deklaratives, plattformunabhängiges Visualisierungsvokabular und -framework entwickelt.