Aus der Einleitung: "Klassische VR/AR-Ausgabegeräte sind meist kopfgetragene Systeme oder 3D-Projektionsanlagen. In bestimmten Anwendungsfällen, zum Beispiel in der Wartung (Schreiber 2011) oder auch in Bauplanung und Bauausführung (Woodward 2011), verbieten sich diese Geräte aufgrund von Arbeitsschutzbestimmungen oder widrigen Einsatzbedingungen. Hier bieten sich Smartphones oder auf ähnlicher Technologie arbeitende Tablett-Computer als Alternative an, insbesondere dann, wenn stereoskopische Darstellung nicht benötigt wird."

Geo-data visualization has always been an important tool in the urban planning process. Recent trends in geo-information technology are, however, offering additional opportunities for the development of new visualization tools. In parallel, developments have also taken place in the field of urban planning, which has evolved from the rational planning model towards a more strategic planning process with a greater emphasis on collaboration and inclusiveness. This study investigates how an innovative geo-data visualisation tool can be used to develop more inclusive and participatory planning processes, and it tests this approach by means of a case study in Tripoli, Lebanon. The study compared two geo-data visualization techniques regarding their potential for an increased involvement of different types of stakeholders in the urban planning processes: The first technique employed coloured printed transparency maps of the present land-use and the 2000-2020 Master Plan, both geo-referenced to a mosaic of QuickBird satellite imagery used to assist the participant’s orientation. The second technique was the Lenticular Foil Display (LFD) using the so-called flip effect, also based on the geo-coding of the same three “layers”. By tilting this product the observer was easily able to interpret the changes between present and planned state. The LFD technology is particularly useful for true-3D (auto-stereoscopic) viewing. Statistical evaluations of questionnaires concerning sociological and perception-scientific aspects revealed interesting details regarding the role of the new visualization method in the participatory city planning process. The result of the interviews revealed that all stakeholders were readily able to participate in the planning process and to contribute their ideas by sketch-map drawing and writing, using the LFD technology. Regarding the possibilities to stimulate the participation of different stakeholders in the planning process, the LFD was found to be more effective than the conventional approach using transparencies overlaid over orthophotos. Non-experts, in particular, preferred the LFD technology to the transparent overlays which were, however, the preferred approach for the professionals and experts familiar with Master Plan map-reading. One conclusion of the present study is that an efficient participatory urban-planning process should explicitly consider the level of map-reading skills of the stakeholders. Geo-data visualization products like the Multi-Flip-LFDs and other innovative approaches offer possibilities to improve stakeholder participation. The monograph closes by making concrete suggestions for further research into the development and optimization of LFDs.

Das Internationale Quellenlexikon der Musik (RISM) ist ein internationales Gemeinschaftsprojekt mit dem Ziel, die weltweit überlieferten Quellen zur Musik umfassend zu dokumentieren. Es bietet einen Online-Katalog, der Bibliothekaren, Musikern, Wissenschaftlern und allen interessierten Personen kostenlos zur Verfügung steht. Zunehmend gerät aber der Austausch von Daten in den Vordergrund, sei es von lokalen Online-Bibliothekskatalogen zu RISM oder umgekehrt. Für die Wissenschaft dürfte die Nachnutzung der Daten, die sowohl als Open Data als auch Linked Open Data bereitstehen, in Spezialprojekten von Interesse sein. / The International Inventory of musical Sources (RISM) is an international joint project with the aim of comprehensively documenting the sources of music worldwide. It offers an online catalogue that is available free of charge to librarians, musicians, scientists and all interested people. Increasingly, however, the exchange of data comes to the fore, be it from local online library catalogues to RISM or vice versa. For the science, the reuse of the data, which are available as open data as well as linked open data, may be of interest in special projects.

Aufgrund der Komplexität und den hohen Anforderungen an technische Produkte im professionellen Nutzungskontext entstehen deren Entwürfe nicht losgelöst von parallel laufenden Entwicklungsprozessen, sondern in der Regel eng verzahnt im interdisziplinären Umfeld mit fachübergreifenden Entwicklerteams. Für die erfolgreiche Zusammenarbeit ist es essenziell, zielgerichtet Arbeitsunterlagen beispielsweise für Entscheidungsprozesse zu erzeugen. Für Visualisierungen aus Designprozessen, zur Repräsentation des Entwurfsgegenstandes bedeutet das, dass ihre Eigenschaften dem angestrebten Zweck entsprechend abgestimmt sein sollten. Im Entwurfsprozess werden neben den quantitativen auch die qualitativen Produktanforderungen berücksichtigt, die sich u. a. in der Produktgestaltung widerspiegeln sollen (Heufler, 2012). Die resultierende Formgebung kommuniziert neben funktionalen auch maßgeblich die semantischen Produkteigenschaften. Die Erzeugung von Entwurfsvisualisierungen folgt in der Regel keinem einheitlichen Vorgehen, sondern erfolgt sehr individuell auf der Grundlage von Erfahrungen und dem bevorzugten Werkzeug-Einsatz des Entwerfenden. Die Wahl des Werkzeugs ist demzufolge häufig nicht auf die Funktion oder den angestrebten Zweck der Visualisierung abgestimmt (Goos & Zang, 2009). Dabei sind die Visualisierungen für Kommunikations- und Entscheidungsprozesse mit anderen Fachdisziplinen essenziell und dementsprechend müssen die zu beurteilenden Aspekte präzise dargestellt sein (Chen, You, & Lee, 2003). Zweckgerecht und angemessen können Designvisualisierungen beispielsweise inspirierend oder motivierend wirken und den Austausch anregen. Unangemessen und falsch eingesetzt sind sie irreführend und vermitteln ein unklares Bild vom Entwurfsstand, was zu Zielkonflikten in der Bewertung von Produktkonzepten zwischen Entwerfenden und Entscheidern führen kann. Demzufolge ist ein wesentliches Ziel der Arbeit zu untersuchen, inwieweit die Art der Visualisierung, grafische Merkmale und Merkmalsausprägungen einen Einfluss auf die Beurteilung des Entwurfsgegenstands haben. [... aus der Einleitung]

Thema dieser Arbeit ist die automatisierte grafische Aufarbeitung der Rohdaten einer Wetter- oder Klimaprognose für das Internet, um eine interaktive Anwendung zur Betrachtung der Daten zu erhalten. Im Internet finden sich zwar Wetterdarstellungen, die gute Ansätze aufweisen, allerdings werden interaktive und dynamische Techniken nur wenig genutzt. Daher wurde erstmalig eine Software erstellt, mit der eine komplexe Web Mapping Applikation generiert werden kann, die sowohl für die Darstellung von allgemeinen geographischen Daten, als auch für die Visualisierung von räumlichen Daten mit einem zeitlichen Aspekt geeignet ist. Besonderen Wert wurde auf die Visualisierung von Wetterdaten gelegt, die in der Web Mapping Applikation komfortabel eingebunden werden können. Dadurch ist es möglich, eine interaktive und dynamische Visualisierung einer Wettervorhersage im Internet zu präsentieren. Zusätzlich wurde darauf geachtet, dass die Visualisierung einer Wettervorhersage in Kombination mit der Web Mapping Applikation automatisiert erfolgt und dennoch sehr frei und einfach konfiguriert werden kann. Es ist keinerlei Fremdsoftware erforderlich, um eine solche Web Mapping Anwendung zuerzeugen. Lediglich die zu visualisierenden Daten müssen vorhanden sein. Die in der Web Mapping Applikation vorhandenen Daten sind frei kombinierbar, Ausschnitte können gezielt betrachtet werden, eine Navigation durch die Zeit wird ermöglicht und die Wettervorhersagedaten können mit einer beliebig genauen Geographie versehen werden. Dadurch ist es erstmals gelungen eine komfortable Wettervorhersage für das Internet zu präsentieren, die eine umfangreiche Analyse der kommenden Wetterlage erlaubt. Um die Anwendbarkeit der automatisierten Prozesskette zu demonstrieren, kann eine täglich aktualisierte interaktive Wettervorhersage für Europa unter folgender URL betrachtet werden: http://www.svg-weather.de

Die technologischen Entwicklungen der letzten Jahrzehnte haben unwiderruflich nicht nur unseren täglichen Umgang mit medialen Informationen verändert, sondern auch die Möglichkeiten der Integration medialer Inhalte in die Forschung sowie in Lehr- und Lernprozesse weitestgehend neu gestaltet. Die Fragestellung, inwieweit diese Neuerungen in den Bereichen Hard- und Software aktuell an deutschsprachigen Musikhochschulen und -universitäten Einzug halten und welche computerbasierten Interaktions- und Visualisierungsformen potenziell eine praktische Anwendung finden können, bildet den Ausgangspunkt dieser Arbeit. Methodisch wird diese Fragestellung in drei Abschnitten bearbeitet: 1. Es werden die aktuellen Entwicklungen im Bereich Medien- und Computertechnik beleuchtet und die Integration digitaler Medien sowie computergestützter Lehrkonzepte in die Lehrveranstaltungen an deutschsprachigen Musikhochschulen und -universitäten anhand der vorhandenen Quellen sowie selbstständig durchgeführten statistischen Erhebungen eingeschätzt. 2. Die historischen Aspekte der Entwicklung von verschiedenen Klangvisualisierungsmethoden werden beschrieben und deren Integration in die musikologische Forschung untersucht mit dem Ziel, die aktuell verfügbaren visuellen Repräsentationsformen in ihrer Entstehung sowie ihrer praktischen Anwendung einordnen zu können. 3. Es werden praktische Versuche anhand einer selbstprogrammierten Software auf Basis von Max/MSP durchgeführt. Einen besonderen Schwerpunkt bildet dabei die Integration von Stand-Alone-Patches im Kontext des musikologischen und des künstlerisch-wissenschaftlichen Unterrichts für Studierende mit dem Hauptfach Komposition/Elektroakustik sowie als Tool für die Einstudierung zeitgenössischer Musik und Visualisierung von Intonation bzw. Timbre im Instrumentalunterricht.

Growing amounts of data, both in personal and professional settings, have caused an increased interest in data visualization and visual analytics. Especially for inherently three-dimensional data, immersive technologies such as virtual and augmented reality and advanced, natural interaction techniques have been shown to facilitate data analysis. Furthermore, in such use cases, the physical environment often plays an important role, both by directly influencing the data and by serving as context for the analysis. Therefore, there has been a trend to bring data visualization into new, immersive environments and to make use of the physical surroundings, leading to a surge in mixed-reality visualization research. One of the resulting challenges, however, is the design of user interaction for these often complex systems. In my thesis, I address this challenge by investigating interaction for immersive mixed-reality visualizations regarding three core research questions: 1) What are promising types of immersive mixed-reality visualizations, and how can advanced interaction concepts be applied to them? 2) How does spatial interaction benefit these visualizations and how should such interactions be designed? 3) How can spatial interaction in these immersive environments be analyzed and evaluated? To address the first question, I examine how various visualizations such as 3D node-link diagrams and volume visualizations can be adapted for immersive mixed-reality settings and how they stand to benefit from advanced interaction concepts. For the second question, I study how spatial interaction in particular can help to explore data in mixed reality. There, I look into spatial device interaction in comparison to touch input, the use of additional mobile devices as input controllers, and the potential of transparent interaction panels. Finally, to address the third question, I present my research on how user interaction in immersive mixed-reality environments can be analyzed directly in the original, real-world locations, and how this can provide new insights. Overall, with my research, I contribute interaction and visualization concepts, software prototypes, and findings from several user studies on how spatial interaction techniques can support the exploration of immersive mixed-reality visualizations. / Zunehmende Datenmengen, sowohl im privaten als auch im beruflichen Umfeld, führen zu einem zunehmenden Interesse an Datenvisualisierung und visueller Analyse. Insbesondere bei inhärent dreidimensionalen Daten haben sich immersive Technologien wie Virtual und Augmented Reality sowie moderne, natürliche Interaktionstechniken als hilfreich für die Datenanalyse erwiesen. Darüber hinaus spielt in solchen Anwendungsfällen die physische Umgebung oft eine wichtige Rolle, da sie sowohl die Daten direkt beeinflusst als auch als Kontext für die Analyse dient. Daher gibt es einen Trend, die Datenvisualisierung in neue, immersive Umgebungen zu bringen und die physische Umgebung zu nutzen, was zu einem Anstieg der Forschung im Bereich Mixed-Reality-Visualisierung geführt hat. Eine der daraus resultierenden Herausforderungen ist jedoch die Gestaltung der Benutzerinteraktion für diese oft komplexen Systeme. In meiner Dissertation beschäftige ich mich mit dieser Herausforderung, indem ich die Interaktion für immersive Mixed-Reality-Visualisierungen im Hinblick auf drei zentrale Forschungsfragen untersuche: 1) Was sind vielversprechende Arten von immersiven Mixed-Reality-Visualisierungen, und wie können fortschrittliche Interaktionskonzepte auf sie angewendet werden? 2) Wie profitieren diese Visualisierungen von räumlicher Interaktion und wie sollten solche Interaktionen gestaltet werden? 3) Wie kann räumliche Interaktion in diesen immersiven Umgebungen analysiert und ausgewertet werden? Um die erste Frage zu beantworten, untersuche ich, wie verschiedene Visualisierungen wie 3D-Node-Link-Diagramme oder Volumenvisualisierungen für immersive Mixed-Reality-Umgebungen angepasst werden können und wie sie von fortgeschrittenen Interaktionskonzepten profitieren. Für die zweite Frage untersuche ich, wie insbesondere die räumliche Interaktion bei der Exploration von Daten in Mixed Reality helfen kann. Dabei betrachte ich die Interaktion mit räumlichen Geräten im Vergleich zur Touch-Eingabe, die Verwendung zusätzlicher mobiler Geräte als Controller und das Potenzial transparenter Interaktionspanels. Um die dritte Frage zu beantworten, stelle ich schließlich meine Forschung darüber vor, wie Benutzerinteraktion in immersiver Mixed-Reality direkt in der realen Umgebung analysiert werden kann und wie dies neue Erkenntnisse liefern kann. Insgesamt trage ich mit meiner Forschung durch Interaktions- und Visualisierungskonzepte, Software-Prototypen und Ergebnisse aus mehreren Nutzerstudien zu der Frage bei, wie räumliche Interaktionstechniken die Erkundung von immersiven Mixed-Reality-Visualisierungen unterstützen können.

Evaporation is a key process for the water exchange between soil and atmosphere, it is controlled by the internal water fluxes and surface vapor fluxes. The focus of this thesis is to visualize and quantify the multiphase flow processes during evaporation from porous media. The retained liquid films in surface roughness (thick-film flow) and angular corners (corner flow) have been found to facilitate and dominate evaporation. Using the representative 2D micromodels (artificial pore networks) with different surface roughness and pore structures, this thesis gives visualizations of the corner and thick-film flow during the evaporation process, presents the enhanced hydraulic continuity by corner and thick-film flow, and tests the validity of the SSC-model which assumes corner flow is dominant for the mass transport during evaporation. Surface roughness and wettability are proved both experimentally and theoretically to play a key role for the time and temperature behaviors of the evaporation process, besides, this thesis shows that for a consistent description of the time-dependent mass loss and the geometry of the corner/thick-film flow region, the fractality of the evaporation front must be taken into account.

Real-time rendering of large-scale terrains is a difficult problem and remains an active field of research. The massive scale of these landscapes, where the ratio between the size of the terrain and its resolution is spanning multiple orders of magnitude, requires an efficient level of detail strategy. It is crucial that the geometry, as well as the terrain data, are represented seamlessly at varying distances while maintaining a constant visual quality. This thesis investigates common techniques and previous solutions to problems associated with the rendering of height field terrains and discusses their benefits and drawbacks. Subsequently, two solutions to the stated problems are presented, which build and expand upon the state-of-the-art rendering methods. A seamless and efficient mesh representation is achieved by the novel Uniform Distance-Dependent Level of Detail (UDLOD) triangulation method. This fully GPU-based algorithm subdivides a quadtree covering the terrain into small tiles, which can be culled in parallel, and are morphed seamlessly in the vertex shader, resulting in a densely and temporally consistent triangulated mesh. The proposed Chunked Clipmap combines the strengths of both quadtrees and clipmaps to enable efficient out-of-core paging of terrain data. This data structure allows for constant time view-dependent access, graceful degradation if data is unavailable, and supports trilinear and anisotropic filtering. Together these, otherwise independent, techniques enable the rendering of large-scale real-world terrains, which is demonstrated on a dataset encompassing the entire Free State of Saxony at a resolution of one meter, in real-time.

Data clustering is a highly used knowledge extraction technique and is applied in more and more application domains. Over the last years, a lot of algorithms have been proposed that are often complicated and/or tailored to specific scenarios. As a result, clustering has become a hardly accessible domain for non-expert users, who face major difficulties like algorithm selection and parameterization. To overcome this issue, we develop a novel feedback-driven clustering process using a new perspective of clustering. By substituting parameterization with user-friendly feedback and providing support for result interpretation, clustering becomes accessible and allows the step-by-step construction of a satisfying result through iterative refinement.