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.

La visualisation d'information est une approche des plus prometteuses pour l'exploration, l'analyse et la comprehension de donnees. Dans le cadre de cette these, les dierentes collaborations avec les utilisateurs naux de nos methodes (biologistes et geographes) ont permis d'elaborer de nouvelles visualisations et interactions adaptees aux besoins speciques de leur domaine. La notion d'exploration \focus+contexte" est ici centrale. Nous l'avons abordee tant au travers de la visualisation de donnees multidimensionnelles que de graphes hierarchiques. Une methode permettant de visualiser et d'interagir sur des donnees multidimensionnelles est proposee. Cette methode permet d'identier visuellement des correlations non lineaires a l'aide d'une matrice de graphes de correlation. Nous presentons alors une technique permettant de visualiser de facon interactive les structures hierarchiques sous forme de graphes orientes acycliques (DAGs). Les resultats d'une evaluation formelle de la methode sont alors presentes. Une extension a des donnees plus massive utilisant des techniques de visualisation "focus+context" est alors proposee.

La visualisation interactive est un outil essentiel pour l'exploration, la compréhension et l'analyse de données. L'exploration interactive efficace de jeux de données grands ou complexes présente cependant deux difficultés fondamentales. La première est visuelle et concerne les limitations de la perception et cognition humaine, ainsi que celles des écrans. La seconde est computationnelle et concerne les limitations de capacité mémoire ou de traitement des machines standards. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux techniques de passage à l'échelle relativement à ces deux difficultés, pour plusieurs contextes d'application.Pour le passage à l'échelle visuelle, nous présentons une approche versatile de mise en évidence de sous-ensembles d'éléments par déformation spatiale appliquée aux vues multiples et une représentation abstraite et multi-/échelle de coordonnées parallèles. Sur les vues multiples, la déformation spatiale vise à remédier à la diminution de l'efficacité de la surbrillance lorsque les éléments graphiques sont de taille réduite. Sur les coordonnées parallèles, l'abstraction multi-échelle consiste à simplifier la représentation tout en permettant d'accéder interactivement au détail des données, en les pré-agrégeant à plusieurs niveaux de détail.Pour le passage à l'échelle computationnelle, nous étudions des approches de pré-calcul et de calcul à la volée sur des infrastructures distribuées permettant l'exploration de jeux de données de plus d'un milliard d'éléments en temps interactif. Nous présentons un système pour l'exploration de données multi-dimensionnelles dont les interactions et l'abstraction respectent un budget en nombre d'éléments graphiques qui, en retour, fournit une borne théorique sur les latences d'interactions dues au transfert réseau entre client et serveur. Avec le même objectif, nous comparons des stratégies de réduction de données géométrique pour la reconstruction de cartes de densité d'ensembles de points. / Interactive visualization is helpful for exploring, understanding, and analyzing data. However, increasingly large and complex data challenges the efficiency of visualization systems, both visually and computationally. The visual challenge stems from human perceptual and cognitive limitations as well as screen space limitations while the computational challenge stems from the processing and memory limitations of standard computers.In this thesis, we present techniques addressing the two scalability issues for several interactive visualization applications.To address visual scalability requirements, we present a versatile spatial-distortion approach for linked emphasis on multiple views and an abstract and multi-scale representation based on parallel coordinates. Spatial distortion aims at alleviating the weakened emphasis effect of highlighting when applied to small-sized visual elements. Multiscale abstraction simplifies the representation while providing detail on demand by pre-aggregating data at several levels of detail.To address computational scalability requirements and scale data processing to billions of items in interactive times, we use pre-computation and real-time computation on a remote distributed infrastructure. We present a system for multi-/dimensional data exploration in which the interactions and abstract representation comply with a visual item budget and in return provides a guarantee on network-related interaction latencies. With the same goal, we compared several geometric reduction strategies for the reconstruction of density maps of large-scale point sets.

La Science des réseaux est apparue comme un domaine d'étude fondamental pour modéliser un grand nombre de systèmes synthétiques ou du monde réel.La découverte du graphe petit monde et du graphe sans échelle dans ces réseaux a révolutionné la façon d'étudier, d'analyser, de modéliser et de traiter ces réseaux. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude des réseaux ayant ces propriétés et souvent qualifiés de réseaux complexes.A notre avis, les recherches menées dans ce domaine peuvent être regroupées en quatre catégories: l'analyse, la structure, le processus/organisation et la visualisation.Nous abordons des problèmes relatifs à chacune de ces catégories tout au long de cette thèse. (...) / Network science has emerged as a fundamental field of study to model many physicaland real world systems around us. The discovery of small world and scale free propertiesof these real world networks has revolutionized the way we study, analyze, model andprocess these networks. In this thesis, we are interested in the study of networks havingthese properties often termed as complex networks. In our opinion, research conducted inthis field can be grouped into four categories, Analysis, Structure, Processes-Organizationand Visualization. We address problems pertaining to each of these categories throughoutthis thesis. (...)

De nombreuses méthodes d'Extraction de Connaissances dans les Données (ECD) produisent des résultats sous forme de règles. Les règles ont l'avantage de représenter les connaissances de manière explicite, ce qui en fait des modèles tout à fait intelligibles pour un utilisateur. Elles sont d'ailleurs au fondement de la plupart des théories de<br />représentation de la connaissance en sciences cognitives. En fouille de données, la principale technique à base de règles est l'extraction de règles d'association, qui a donné lieu à de nombreux travaux de recherche.<br /><br />La limite majeure des algorithmes d'extraction de règles d'association est qu'ils produisent communément de grandes quantités de règles, dont beaucoup se révèlent même sans aucun intérêt pour l'utilisateur. Ceci s'explique par la nature non supervisée de ces algorithmes : ne considérant aucune variable endogène, ils envisagent dans les règles toutes les combinaisons possibles de variables. Dans la pratique, l'utilisateur ne peut pas exploiter les résultats tels quels directement à la sortie des algorithmes. Un post-traitement consistant en une seconde opération de fouille se<br />révèle indispensable pour valider les volumes de règles et découvrir des connaissances utiles. Cependant, alors que la fouille de données est effectuée automatiquement par des algorithmes combinatoires, la fouille de règles est une<br />tâche laborieuse à la charge de l'utilisateur.<br /><br />La thèse développe deux approches pour assister l'utilisateur dans le post-traitement des règles d'association :<br />– la mesure de la qualité des règles par des indices numériques,<br />– la supervision du post-traitement par une visualisation interactive.<br /><br />Pour ce qui concerne la première approche, nous formalisons la notion d'indice de qualité de règles et réalisons une classification inédite des nombreux indices de la littérature, permettant d'aider l'utilisateur à choisir les indices pertinents pour son besoin. Nous présentons également trois nouveaux indices aux propriétés originales : l'indice<br />probabiliste d'écart à l'équilibre, l'intensité d'implication entropique, et le taux informationnel. Pour ce qui concerne la seconde approche, nous proposons une méthodologie de visualisation pour l'exploration interactive des règles. Elle<br />est conçue pour faciliter la tâche de l'utilisateur confronté à de grands ensembles de règles en prenant en compte ses capacités de traitement de l'information. Dans cette méthodologie, l'utilisateur dirige la découverte de connaissances<br />par des opérateurs de navigation adaptés en visualisant des ensembles successifs de règles décrits par des indices de qualité.<br /><br />Les deux approches sont intégrées au sein de l'outil de visualisation ARVis (Association Rule Visualization) pour l'exploration interactive des règles d'association. ARVis implémente notre méthodologie au moyen d'une représentation<br />3D, inédite en visualisation de règles, mettant en valeur les indices de qualité. De plus, ARVis repose sur un algorithme spécifique d'extraction sous contraintes permettant de générer les règles interactivement au fur et à mesure de la navigation de l'utilisateur. Ainsi, en explorant les règles, l'utilisateur dirige à la fois l'extraction et le<br />post-traitement des connaissances.

Un graphe est un objet mathématique modélisant des relations sur un ensemble d' éléments. Il est utilisé dans de nombreux domaines a des fi ns de modélisation. La taille et la complexité des graphes manipulés de nos jours entraînent des besoins de visualisation a fin de mieux les analyser. Dans cette thèse, nous présentons différents travaux en visualisation interactive de graphes qui s'attachent a exploiter les architectures de calcul parallèle (CPU et GPU) disponibles sur les stations de travail contemporaines. Un premier ensemble de travaux s'intéresse a des problématiques de dessin de graphes. Dessiner un graphe consiste a le plonger visuellement dans un plan ou un espace. La première contribution dans cette thématique est un algorithme de regroupement d'arêtes en faisceaux appelé Winding Roads. Cet algorithme intuitif, facilement implémentable et parallélisable permet de reduire considérablement les problèmes d'occlusion dans un dessin de graphe dus aux nombreux croisements d'arêtes. La seconde contribution est une méthode permettant de dessiner un réseau métabolique complet. Ce type de reseau modélise l'ensemble des réactions biochimiques se produisant dans les cellules d'un organisme vivant. L'avantage de la méthode est de prendre en compte la décomposition du réseau en sous-ensembles fonctionnels ainsi que de respecter les conventions de dessin biologique. Un second ensemble de travaux porte sur des techniques d'infographie pour la visualisation interactive de graphes. La première contribution dans cette thématique est une technique de rendu de courbes paramétriques exploitant pleinement le processeur graphique. La seconde contribution est une méthode de rendu nommée Edge splatting permettant de visualiser la densité des faisceaux d'arêtes dans un dessin de graphe avec regroupement d'arêtes. La dernière contribution porte sur des techniques permettant de mettre en évidence des sous-graphes d'interêt dans le contexte global d'une visualisation de graphes.

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.

La recherche d’information exploratoire sur le Web présente des défis cognitifs en termes de stratégies cognitives et de tactiques de recherche. Le modèle « question-réponse » des moteurs de recherche actuels est inadéquat pour faciliter les stratégies de recherche d’information exploratoire, assimilables aux stratégies cognitives de l’apprentissage. La visualisation des résultats de recherche est un dispositif qui possède des propriétés graphiques et interactives pertinentes pour le traitement de l’information et l’utilisation de la mémoire et, plus largement de la cognition humaine. Plusieurs recherches ont été menées dans ce contexte de recherche d’information exploratoire, mais aucune n’a distinctement isolé le facteur graphique et interactif de la « visualisation » au sein de son évaluation. L’objectif principal de cette thèse est de vérifier si la visualisation des résultats en contexte de recherche d’information exploratoire témoigne des avantages cognitifs et interactifs pressentis selon ses présupposés théoriques. Pour décrire et déterminer la valeur ajoutée de la visualisation des résultats de recherche dans un contexte de recherche d’information exploratoire sur le Web, cette recherche propose de mesurer son utilisabilité. En la comparant selon les mêmes critères et indicateurs à une interface homologue textuelle, nous postulons que l’interface visuelle atteindra une efficacité, efficience et satisfaction supérieure à l’interface textuelle, dans un contexte de recherche d’information exploratoire. Les mesures objectives de l’efficacité et de l’efficience reposent principalement sur l’analyse des traces de l’interaction des utilisateurs, leur nombre et leur durée. Les mesures subjectives attestant de la satisfaction procurée par l’usage du système dans ce contexte repose sur la perception des utilisateurs par rapport à des critères de perception de la facilité d’utilisation et de l’utilité de l’interface testée et par rapport à des questions plus large sur l’expérience de recherche vécue. Un questionnaire et un entretien ont été passés auprès de chacun des vingt-trois répondants. Leur session de recherche a aussi été enregistré par un logiciel de capture vidéo d’écran. Sur les données des vingt-trois utilisateurs divisés en deux groupes, l’analyse statistique a révélé de faibles différences significatives entre les deux interfaces. Selon les mesures effectuées, l’interface textuelle s’est révélée plus efficace en terme de rappel et de pertinence ; et plus efficiente pour les durées de la recherche d’information. Sur le plan de la satisfaction, les interfaces ont été appréciées toutes deux posivitivement, ne permettant pas de les distinguer pour la grande majorité des métriques. Par contre, au niveau du comportement interactif, des différences notables ont montré que les utilisateurs de l’interface visuelle ont réalisé davantage d’interactions de type exploratoire, et ont procédé à une collecte sélective des résultats de recherche. L’analyse statistique et de contenu sur le critère de l’expérience vécue a permis de démontrer que la visualisation offre l’occasion à l’utilisateur de s’engager davantage dans le processus de recherche d’information en raison de l’impact positif de l’esthétique de l’interface visuelle. De plus, la fonctionnalité de classification a été perçue de manière ambivalente, divisant les candidats peu importe l’interface testée. Enfin, l’analyse des verbatims des « visuelle » a permis d’identifier le besoin de fonctionnalités de rétroaction de l’utilisateur afin de pouvoir communiquer le besoin d’information ou sa pondération des résultats ou des classes, grâce à des modalités interactives de manipulation directe des classes sur un espace graphique. / Conducting exploratory searches on the web presents a number of cognitive difficulties as regards search strategies and tactics. The “question-response” model used by the available search engines does not respond adequately to exploratory searches, which are akin to cognitive learning strategies. Visualising search results involves graphic and interactive properties for presenting information that are pertinent for processing and using information, as well as for remembering and, more broadly, for human cognition. Many studies have been conducted in the area of exploratory searches, but none have focussed specifically on the graphic and interactive features of visualisation in their analysis. The principal objective of this thesis is to confirm whether the visualisation of results in the context of exploratory searches offers the cognitive and interactive advantages predicted by conjectural theory. In order to describe and to determine the added value of visualising search results in the context of exploratory web searches, the study proposes to measure its usability. By comparing it to a parallel text interface, using the same criteria and indicators, the likelihood of better efficiency, efficacy, and satisfaction when using a visual interface can be established. The objective measures of efficiency and efficacy are based mainly on the analysis of user interactions, including the number of these interactions and the time they take. Subjective measures of satisfaction in using the system in this context are based on user perception regarding ease of use and the usefulness of the interface tested, and on broader questions concerning the experience of using the search interface. These data were obtained using a questionnaire and a discussion with each participant. Statistical analysis of the data from twenty-three participants divided into two groups showed slightly significant differences between the two interfaces. Analysis of the metrics used showed that the textual interface is more efficient in terms of recall and pertinence, and more efficacious concerning the time needed to search for information. Regarding user satisfaction, both interfaces were seen positively, so that no differences emerged for the great majority of metrics used. However, as regards interactive behaviour, notable differences emerged. Participants using the visual interface had more exploratory interaction, and went on to select and collect pertinent search results. Statistical and content analysis of the experience itself showed that visualisation invites the user to become more involved in the search process, because of the positive effect of a pleasing visual interface. In addition, the classification function was perceived as ambivalent, dividing the participants no matter which interface was used. Finally, analysis of the verbatim reports of participants classed as “visual” indicated the need for a user feedback mechanism in order to communicate information needs or for weighting results or classes, using the interactive function for manipulating classes within a geographic space.

Dans un contexte où des technologies et matériels nouveaux permettent un traitement en masse d'échantillons et où les données acquises sont de plus en plus partagées entre équipes de recherche, les scientifiques sont confrontés à un problème majeur d'exploitation de données. Plus précisément, utiliser ces données par des outils de fouille de données ou les replacer dans une démarche expérimentale classique nécessite une appréhension préalable de l'espace informationnel disponible afin de diriger le processus. Or cette appréhension de données est un problème complexe, peu supporté par les outils informatiques actuels. <br /><br />L'objectif de cette thèse est de proposer une solution à ce problème d'appréhension des données scientifiques. Illustrée dans le domaine applicatif des Tissue MicroArrays, la proposition se base sur la notion de synthèse, inspirée des paradigmes de Recherche d'Information. Le modèle de synthèse envisagé, qui donne un rôle central à l'étude que le chercheur veut mener, par la notion de tâche, permet l'opérationnalisation d'un concept de Recherche d'Information orientée tâche par un prototype. Le prototype mis en place est validé par des étude de cas et une étude utilisateurs et ouvre des perspectives intéressantes d'extension du modèle ou d'extension à d'autres domaines applicatifs.

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.