Este trabalho tem por objetivo elaborar uma sistematização de conhecimentos técnicos, funcionais e compositivos, complementares aos conhecimentos tradicionais da arquitetura e do design, para o desenvolvimento de ambientes virtuais digitais interativos para jogos digitais e cenografia virtual para televisão. Para tanto, é elaborada uma fundamentação teórica baseada em pesquisa bibliográfica e é estudado um caso de produção de um cenário virtual para televisão. Como experiência de validação, é criado um ambiente virtual para jogo digital, utilizando-se a sistematização de conhecimentos proposta. / This paper aims to draw up a systematization of technical, functional and compositional knowledge, complementary to traditional knowledge of architecture and design, to the development of digital interactive virtual environments for videogames and virtual set design for television. Therefore, it is elaborated a theoretical framework based on literature review, and a case is studied where a virtual set for television is developed. As a validation experiment, it is created a virtual environment for a digital game, using the knowledge systematization proposed.

Métodos eficientes para planejamento de caminhos têm sido explorados ao longo dos anos para permitir movimento de robôs autônomos ou agentes virtuais. Basicamente, estes algoritmos buscam pelo ambiente por um caminho com pouca probabilidade de colisão com obstáculos, e que conduza o agente de uma posição inicial para uma posição objetivo. Apesar de os primeiros algoritmos para planejamento de caminhos para calcular rotas em grafos foram apresentados a mais de 50 anos atrás, ainda existe muito trabalho sendo realizado para melhorar as técnicas existentes hoje em dia. Os algoritmos de planejamento de caminhos atuais normalmente assumem que o ambiente pode ser facilmente projetado em um plano. Também existem diversos algoritmos que podem trabalhar facilmente com mais dimensões. Porém, uma classe de ambientes que não podem ser facilmente tratadas pelos algoritmos atuais é composta por superfícies arbitrárias. Estas superfícies, com buracos e torções, por exemplo, não podem ser facilmente projetadas em um plano. O fato de o caminho ser restrito à superfície faz com que, em um dado ponto o algoritmo precise calcular um caminho 2D em uma superfície 3D, o que não é trivial de mapear em um algoritmo de planejamento de caminhos para várias dimensões. Este trabalho apresenta uma nova técnica de planejamento de caminhos em superfícies 3D, chamada 3DS-BVP. Este novo planejador de caminhos é baseado em um algoritmo de planejamento de caminhos para ambientes 2D. O algoritmo anterior, chamado BVPPath- Planner, utiliza problemas de valor de contorno (Boundary Value Problems, BVP) e funções harmônicas para gerar campos potenciais. Ao seguir o gradiente descente destes campos potenciais, é possível produzir caminhos suaves livres de mínimos locais, partindo de qualquer posição do ambiente para um dado objetivo. Nosso algoritmo gera um campo potencial diretamente na superfície 3D utilizando um método numérico que foi inspirado por aquele utilizado no BVP-Path-Planner. O 3DS-BVP trabalha sobre superfícies complexas com buracos ou curvaturas, representadas por malhas de triângulos, sem a necessidade de parametrizar a superfície em uma representação 2D. Nossos resultados demonstram que a técnica pode gerar caminhos com qualidade similar àqueles gerados pelo BVP-Path-Planner em ambientes planos. O mesmo algoritmo é capaz de gerar caminhos em superfícies arbitrárias a taxas de atualização interativas. / Efficient path planning methods are being explored along the years to allow the movement of autonomous robots or virtual agents. Basically these algorithms search the environment for a path with low probability of collision with obstacles that conduces the agent from an initial to a goal position. Although the first path planning algorithms to compute routes in graphs were presented more than 50 years ago, there is still a lot of effort into improving the current approaches. The current path planning algorithms usually assume that the environment can be easily projected on a plane. There are also other algorithms that can easily deal with higher dimensional spaces. But a class of environments that cannot be easily treated by current algorithms is the one composed by arbitrary surfaces. These surfaces, with holes and bends for instance, cannot be directly projected on a plane. Because the path must be on the surface, it has only 2 degrees of freedom in any point of the surface, which is not trivial to map for a higher dimensional path planning algorithm. This work presents a new technique for path planning on 3D surfaces called 3DS-BVP. This new path planner is based on a previous path planning algorithm for 2D environments. The former algorithm, called BVP-Path-Planner, uses Boundary Value Problems (BVP) and harmonic functions to generate potential fields. By following the gradient descent of these potential fields, it is possible to produce smooth paths free from local minima from any point of the environment to a given goal position. Our algorithm generates a potential field directly on the 3D surface using a numerical method inspired on the one used by the BVP-Path-Planner. The 3DS-BVP works over complex surfaces of arbitrary genus or curvature, represented by a triangle mesh, without the need of 2D parametrizations. Our results demonstrate that our technique can generate paths with similar quality as those generated by the BVP-Path-Planner in planar environments. The same algorithm is also able to generate paths in arbitrary surfaces at interactive frame rates.

A análise de redes sociais através de ferramentas visuais permite ao usuário extrair informações importantes sobre os indivíduos e seus relacionamentos. Através dela é possível entender de que forma os grupos se organizam. Para o caso de redes de coautoria, algumas conclusões como qual o pesquisador com maior prestígio na rede ou qual pesquisador tem o perfil mais parecido com o seu podem ser obtidas. Uma grande quantidade de ferramentas têm sido desenvolvidas para visualização de redes sociais. Algumas delas permitem que análises sejam feitas sobre os dados que compõem as redes, porém a maioria não mostra os resultados dessas análises sobre o próprio grafo, em geral apresentando-as como informações textuais. Neste trabalho, inicialmente, foi feito um estudo comparativo de diversas ferramentas visuais que além de mostrar redes sociais de forma gráfica, fazem algum tipo de análise sobre a rede. O estudo subsidiou o desenvolvimento de Pandora, uma ferramenta que permite visualização incremental de redes acadêmicas além de interação com o grafo e cálculo de algumas métricas, como centralidades, assortatividade e coeficiente de colaboração. / The analysis of social networks through visual tools allows to extract important information about each individual and their relationships. Through it we can understand how groups are organized. For the case of co-authorship networks, some conclusions about which researcher has greater prestige in the network or where the researcher has profile more like his can be obtained. A lot of tools have been developed for visualizing social networks. Some of them allow analyzes are made about the data that make up the networks, but most do not show the results of these analyzes on the graph itself, usually presenting them as textual information. This work was initially done a comparative study of various visual tools that show beyond social networks graphically. This tools generally do some kind of analysis on the network. In this work Pandora was developed, a visualization tool that allows incremental academic networks and interaction with the graph and calculate some metrics, such as centralities, assortativity and collaboration coefficient.

Este trabalho apresenta uma técnica para deformação interativa de objetos 3D não estruturados que combina o uso de sketches em 2D e manipulação interativa de curvas. Através de sketches no plano de imagem, o usuário cria curvas paramétricas a serem usadas como manipulares para modificar a malha do objeto. Um conjunto de linhas desenhadas sobre a projeção do modelo pode ser combinado para criar um esqueleto composto de curvas paramétricas, as quais podem ser interativamente manipuladas, deformando assim a superfície associada a elas. Deformações livres são feitas movendo-se interativamente os pontos de controle das curvas. Alguns outros efeitos interessantes, como torção e escalamento, são obtidos operando-se diretamente sobre o campo de sistemas de coordenadas criado ao longo da curva. Um algoritmo para evitar inter-penetrações na malha durante uma sessão de modelagem com a técnica proposta também é apresentado. Esse algoritmo é executado a taxas interativas assim como toda a técnica apresentada neste trabalho. A técnica proposta lida naturalmente com translações e grandes rotações, assim como superfícies não orientáveis, não variedades e malhas compostas de múltiplos componentes. Em todos os casos, a deformação preserva os detalhes locais consistentemente. O uso de curvas esqueleto permite implementar a técnica utilizando uma interface bem intuitiva, e provê ao usuário um controle preciso sobre a deformação. Restrições sobre o esqueleto e deformações sem inter-penetrações são facilmente conseguidos. É demonstrada grande qualidade em torções e dobras nas malhas e os resultados mostram que a técnica apresentada é consideravelmente mais rápida que as abordagens anteriores, obtendo resultados similares. Dado seu relativo baixo custo computacional, esta abordagem pode lidar com malhas compostas por centenas de milhares de vértices a taxas interativas. / This work presents a technique for interactive shape deformation of unstructured 3D models, based on 2D sketches and interactive curve manipulation in 3D. A set of lines sketched on the image plane over the projection of the model can be combined to create a skeleton composed by parametric curves, which can be interactively manipulated, thus deforming the associated surfaces. Free-form deformations are performed by interactively moving around the curves’ control points. Some other interesting effects, such as twisting and scaling, are obtained by operating directly over a frame field defined on the curve. An algorithm for mesh local self-intersection avoidance during model deformation is also presented. This algorithm is executed at interactive rates as is the whole technique presented in this work. The presented technique naturally handles both translations and large rotations, as well as non-orientable and non-manifold surfaces, and meshes comprised of multiple components. In all cases, the deformation preserves local features. The use of skeleton curves allows the technique to be implemented using a very intuitive interface, and giving the user fine control over the deformation. Skeleton constraints and local self-intersection avoidance are easily achieved. High-quality results on twisting and bending meshes are also demonstrated, and the results show that the presented technique is considerably faster than previous approaches for achieving similar results. Given its relatively low computational cost, this approach can handle meshes composed by hundreds of thousand vertices at interactive rates.

O uso de dados volumétricos é bastante comum em diversas áreas da ciência, como Medicina, Física e Meteorologia. São exemplos típicos os dados provenientes de dispositivos de tomografia computadorizada ou ressonância magnética e os obtidos através de estimação de fenômenos físicos pelo uso de sensores diversos ou de simulação numérica. Tais dados apresentam-se, freqüentemente, sob a forma de uma grade tridimensional regular, onde cada elemento possui um valor escalar ou multidimensional (uma tupla de valores). Outras topologias também podem ser usadas para exprimir a disposição espacial dos valores. A visualização de dados volumétricos, importante na compreensão destes, é um processo não-trivial e, em decorrência, diversas técnicas foram propostas para abordar o problema. Visualização direta de volumes é uma abordagem em crescente popularização que representa visualmente os dados, conservando sua estrutura tridimensional, sem extrair geometrias intermediárias. Esse processo exige o mapeamento dos atributos dos elementos de volume para propriedades ópticas, permitindo a geração de imagens através da aplicação de um algoritmo de visualização, que pode implementar um modelo de iluminação. Tal mapeamento é definido por uma função, conhecida como função de transferência, que determina valores de atributos ópticos para cada valor encontrado no volume. Essa função desenvolve, portanto, um importante papel na visualização, pois define a visibilidade das estruturas presentes no volume — normalmente valendo-se do atributo opacidade — e também o aspecto destas na imagem final. Contudo, a definição de uma boa função de transferência, capaz de produzir imagens informativas, é um processo complexo que deve ser simplificado com o apoio de ferramentas adequadas. A simples especificação manual de uma função de transferência é um processo iterativo de tentativa e erro, em decorrência da dificuldade de compreensão do relacionamento entre a função utilizada e a imagem gerada, especialmente quando se trata de dados multidimensionais, que implicam funções de transferência com maior número de dimensões. Diante da necessidade de agilizar e simplificar a especificação de funções de transferência, abordagens semi-automáticas e automáticas para geração de funções foram propostas, exigindo do usuário esforço de interação reduzido ou nulo. Entretanto, as propostas existentes deixam a desejar na simplicidade, interatividade ou flexibilidade. O presente trabalho propõe técnicas de especificação de funções de transferência, para volumes escalares e multidimensionais, baseadas na automatização parcial do processo e simplificação do espaço de interação usado na definição das funções.Como principais contribuições, são apresentados uma eficaz combinação de técnicas complementares para especificação de funções de transferência para volumes escalares; e um método de especificação de funções de transferência para volumes multidimensionais que reúne o potencial de classificação dos mapas auto-organizáveis com a capacidade de decisão não-binária acerca davisibilidade e aspecto de voxels pertinente às funções de transferência tradicionais. / Volume data are very often used in several areas of science, such as medicine, physics and meteorology. Typical examples are data provided by computed tomography, magnetic resonance imaging or estimation of physical phenomena through numerical simulation or sensors. Such data are often provided as regular three-dimensional grids where each element has a scalar or higher-dimensional value, though other topologies may also be employed to express the position of the values in the three-dimensional space. Visualizing volume data is very important in understanding the conveyed information, but it is also a hard task. Thus, many approaches to this problem have been developed. Direct volume rendering is a set of visualization techniques that have become very popular because they can visually represent volume data, keeping their three-dimensional structure, without extracting intermediate geometries. Such processes require a mapping from voxels’ attributes to optical attributes, which allows generating images from the data through the application of a visualization algorithm that implements an illumination model, which is often very simple. This mapping, known as transfer function, associates each volume element with values of optical properties. Therefore, transfer functions play an important role in defining the visibility and the aspect of structures inside a volume, typically using opacity and color, respectively, as optical attributes. However, the design of a good transfer function, capable of generating informative images, is a complex task which must be simplified as much as possible through the support of suitable tools. A simple manual design process is a trial-and-error effort, due to the difficulty of understanding the relationship between the transfer function and the generated image, specially when dealing with multi-dimensional volume data, which require transfer functions with a wide domain. The need to accelerate and simplify the transfer function design led to the development of several automatic and semi-automatic approaches to the problem, which can reduce or eliminate the user’s interaction effort. However, the existent proposals lack in simplicity, interactivity or flexibility. This work outlines transfer function design methods for visualization of scalar volume data and multi-dimensional volume data. We propose techniques based on partial automation of the design process and simplification of the interaction space used in TF specification. Our main contributions are an effective combination of complementary techniques for specifying transfer functions for scalar volumes; and a multi-dimensional transfer function design method that brings together the classification capabilities of self-organizing maps and the transfer functions’ ability of non-binary decision on voxels’ visibility and aspect.

A simulação de pedestres representados como humanos virtuais em um mundo sintético é de grande interesse em áreas como cinema, arquitetura e jogos. Esta atividade pode ser definida como navegação em ambientes virtuais e envolve principalmente a especificação do ambiente, a definição da posição inicial do agente, assim como sua posição final (ou objetivo). Tendo estes parâmetros definidos, um algoritmo de planejamento de movimento, ou de caminhos, em particular, pode ser usado para encontrar uma trajetória a ser seguida por ele. Entretanto, em um mundo real, se considerar-se várias pessoas, todas na mesma posição inicial e procurando atingir o mesmo objetivo, cada uma seguirá por um caminho diferente. Ou seja, para uma mesma tarefa, a estratégia utilizada por cada pessoa para alcançar seu objetivo vai depender de sua constituição física, personalidade, humor e raciocínio. Levando em consideração estas questões, este trabalho apresenta um estudo sobre planejamento de movimento para pedestres. Como resultado prático foi desenvolvido um planejador que fornece trajetórias suaves e variadas. As trajetórias são dependentes de características individuais de cada agente, que podem ser alteradas dinâmicamente. O método adotado é baseado na utilização de campos potenciais gerados pela solução numérica de problemas de valores de contorno envolvendo a equação de Laplace (funções harmônicas) e o problema de Sturm-Liouville. Campos potenciais gerados desta forma produzem caminhos suaves e são livres de mínimos locais. O comportamento de cada agente é determinado pela alteração de seu campo potencial individual, gerado a cada passo da simulação. Dessa forma, é possível alterar dinamicamente o padrão da trajetória e ao mesmo tempo evitar colisões com obstáculos móveis (demais agentes na simulação). Por outro lado, os comportamentos gerados podem tanto ser usados de forma isolada, como combinados em movimentos complexos. Assim, é possível utilizar funções que definem trajetórias ou quantificar um desvio à esquerda ou à direita quando o agente avista um obstáculo a sua frente. A implementação do método, incluindo técnicas para controlar a velocidade e orientação do agente, e situações de simulação como comportamentos em corredores e regiões abertas, são apresentadas e discutidas. / The simulation of pedestrians represented as virtual humans in a synthetic world is of great interest in areas as cinema, architecture and games. This activity can be defined as navigation in virtual environments and involves mainly the specification of the environment, the definition of the agent’s initial position as well as its target position in the world (also called goal). By setting these parameters, a motion planning algorithm, or a path-planning algorithm in particular can be used to find a trajectory to be followed by it. However, in a real world, if we consider several persons (all in the same initial position) trying to reach the same target position, each individual path followed will be different. That is, for the same task, the strategy used by each person to reach their goal will depend on their physical constitution (body type), personality, mood and reasoning. Taking these questions into consideration, this work presents a study about motion planning for pedestrians. As a practical result, a planner which supplies smooth and varied trajectories was developed. The trajectories are also depending on the individual characteristics of each agent, which can be dynamically changed. The method adopted is based on the use of potential fields generated by numerical solutions of boundary value problems involving the equation of Laplace (harmonic functions) and the problem of Sturm- Liouville. Potential fields generated in this manner produce smooth and local minima free trajectories. The behavior of each agent is determined by the alteration of its individual potential field which is generated to each step of the simulation. Thus, it is possible to dynamically modify the standard of the trajectory and at the same time to prevent collisions with mobile obstacles (other agents in the simulation). On the other hand, the produced behaviors can be used isolatedly or combined in complex moves. Therefore, it is possible to use a function that defines a trajectory. It is also possible to quantify a detour to the left or to the right when the agent sights an obstacle ahead. The implementation of the method, including speed control techniques and agent’s orientation, and situations like simulation of behaviors in corridors or open regions, will be presented and argued.

Técnicas de visualização de informações representam graficamente dados de um determinado domínio de aplicação e disponibilizam mecanismos para a interação com a representação gerada, a fim de que o usuário consiga interpretar e compreender as informações apresentadas. As técnicas de visualização multidimensionais, em particular, referem-se à visualização de informações onde cada elemento no conjunto de dados é descrito, ou caracterizado, por múltiplas variáveis (atributos), as quais devem ser codificadas em uma única estrutura visual. Embora existam diversas técnicas de visualização para representar dados multidimensionais, nenhuma delas apresenta o melhor desempenho para todos os tipos de tarefas. Uma estratégia interessante é analisar várias representações simultaneamente mantendo uma ligação semântica entre elas, de forma que ações realizadas sobre uma técnica se reflitam automaticamente nas demais. Não existe, atualmente, um sistema de múltiplas visualizações coordenadas específico para a representação de dados multidimensionais, que disponha de um amplo e variado conjunto de coordenações. Os sistemas que suportam a representação coordenada deste tipo de dados são de propósito geral e, devido a isto, oferecem poucas possibilidades de coordenação. O presente trabalho apresenta um estudo de técnicas de coordenação para sistemas de múltiplas visualizações, focando coordenação de representações visuais de dados multidimensionais. A partir do estudo dos diversos sistemas de visualização existentes, foi identificado um conjunto de coordenações que podem ser aplicadas entre visualizações multidimensionais. Esse trabalho apresenta estas coordenações e uma nova aplicação de múltiplas visualizações coordenadas (construída a partir do toolkit InfoVis), específica para a representação de dados multidimensionais, que implementa o conjunto de coordenações. A aplicação desenvolvida conta com um variado conjunto de coordenações e é altamente flexível, permitindo tanto a escolha das visualizações que representarão o conjunto de dados, bem como das coordenações ativas entre elas. Foram realizados alguns estudos de avaliação como ensaios de interação com usuários. Primeiramente, as implementações das técnicas de visualização suportadas pela aplicação desenvolvida foram avaliadas, com o objetivo de encontrar possíveis problemas de usabilidade. Grande parte dos problemas identificados nesta avaliação, principalmente os mais graves, foram solucionados logo após sua realização. Na seqüência, outro experimento, conduzido de maneira mais informal, avaliou algumas questões a respeito do uso das coordenações implementadas. Por fim, com um estudo de caso, verificou-se a aplicabilidade das visualizações multidimensionais suportadas pela aplicação para a exploração de dados de um domínio específico. / Information visualization techniques represent data of a specific domain graphically and provide mechanisms for interacting with this representation, allowing users to explore and understand their data. Multidimensional visualization techniques are employed to represent information where each data element is described by multiple variables (attributes) that must be mapped to a single visual structure. Although there are several techniques to display multidimensional data, none of them performs best for all kinds of tasks. An interesting strategy is to analyze multiple visualization techniques simultaneously with a semantic connection between them, so that actions performed on a representation are broadcasted to the others. This work investigates coordination techniques for multiple views systems, focusing the coordination of multidimensional data visualization. At the moment, there is not a specific coordinated-view system for multidimensional data representation that provides various forms of coordination. Systems allowing coordinated views are usually for general purpose. Due to this reason, they provide few coordination possibilities. Starting from the study of several visualization systems, we identified coordination forms that can be used between multidimensional visualizations. This work presents these coordinations and a new specific coordinated-view application (built with the InfoVis toolkit) for multidimensional data representation that implements the identified coordinations. Our application provides various coordination forms and is very flexible: it allows the user to choose the views that will display the dataset as well as the active coordinations. This work also presents some evaluation studies conducted as interaction tests with users. Firstly, the visualization techniques implemented in our application were evaluated in order to identify possible usability problems. Most of the problems identified in that study, mainly the more serious ones, were solved. Soon after, other experiment, conducted in a more informal way, evaluated some questions regarding the use of the implemented coordinations. Finally, we verified the suitability of the multidimensional visualizations supported by our application for a specific domain through a case study.

O projeto de funções de transferência é um interessante problema que recebe muita atenção da comunidade de visualização. Diversas pesquisas tem sido conduzidas para criar melhores ferramentas e técnicas que trabalham com dados volumétricos. Existem duas grandes classes de dados: volumes estruturados e volumes não-estruturados. A maioria dos trabalhos anteriores apenas se refere a dados estruturados. Este trabalho possui dois grupos de contribuições. O primeiro diz respeito ao problema clássico de especificação de funções de transferência. Primeiramente é desenvolvido o conceito de Ensembles, que são funções de transferência desenvolvidas a partir da combinação de funções anteriores e mais simples. Também é apresentada uma abordagem de key-framing para manipular dados que variam no tempo. O segundo grupo de contribuições é um estudo aprofundado sobre o comportamento de dados não-estruturados. Problemas críticos foram descobertos e tratados para permitir uma integração quase perfeita de ferramentas usadas para dados estruturados em dados não-estruturados. Os resultados mostram a melhoria de qualidade de histogramas, e também o sistema de desenvolvimento de funções de transferência. Trabalhos futuros são sugeridos para utilizar a versão melhorada do histograma de gradiente-magnitude, assim como a exploração de novos modelos de bordas. / Transfer function design is an important problem that receives much attention from the visualization community. Several researches have inspired the creation of better tools and techniques to deal with volumetric datasets. There are two major classes of datasets, namely structured and unstructured grids. Most of the previous work has only addressed structured data. This work presents two groups of contributions of different nature. The first contribution is related to the general problem of transfer function design. It introduces the concept of ensembles, which are complex transfer functions created from standard types. It also presents a key-frame based approach to handle time-varying sequences. The second group of contributions is related with a study on several characteristics of unstructured data. Problems have been discovered and addressed to allow a seamless integration of classical structured grids tools to unstructured data. This work includes results that show improvements on a statistical analysis of the data, as well as the developed transfer function design system. Further work is suggested to take advantage of the enhanced version of the gradient-magnitude histogram, and explore different boundary model.

Esta dissertação apresenta MagnetViz, uma técnica para visualização de grafos. Enquanto a maior parte das técnicas visualizam um layout de grafo estático pre-computado, MagnetViz permite que usuários dinamicamente alterem o layout de um grafo de forma a melhor satisfazer suas necessidades. Isso é feito ao construir em cima da metáfora de física de algoritmos dirigidos à força para proporcionar aos usuários imãs virtuais, que podem atrair nodos que satisfazem um conjunto de critérios associados a eles. Critérios podem ser baseados na topologia ou semântica do grafo. Através de boundary shapes, que são simples formas geométricas que podem ser colocadas ao redor de imãs, usuários podem também definir regiões na cena onde os nodos atraídos devem permanecer. Grafos são descritos usando GraphML, uma linguagem baseada em XML, que permite a especificação dos nodos e arestas e de atributos para essas entidades. Após a submissão de um grafo como entrada, MagnetViz o exibe utilizando uma versão modificada do algoritmo clássico de Fruchterman and Rheingold, e permite que usuário, a seguir, insira imãs na cena. Usuários podem construir as condições associadas aos imãs utilizando os atributos dos nodos e arestas, além de atributos topológicos próprios de grafos. Para a avaliação de MagnetViz, foi primeiro analisado o desempenho da técnica ao ajudar usuários a executarem tarefas definidas por uma taxonomia de tarefas de visualização de grafos encontrada na literatura. Então, MagnetViz foi testada em um contexto prático através de um estudo de caso. Uma rede de co-autorias foi escolhida como conjunto de dados e o protótipo de MagnetViz foi inicialmente usado para responder questões relevantes a esses dados e então testado por um grupo de potenciais usuários, que tinham de usa-lo para responder essas mesmas perguntas. Após testar a aplicação, os sujeiotos receberam questionários sobre usas opiniões quanto a usabilidade, aplicabilidade, relevância e resultados visuais da técnica. Enquanto alguns aspectos da técnica ainda podem ser melhorados, os resultados da avaliação provaram que MagnetViz é uma abordagem válida para interação com visualizações de grafos. / This dissertation presents MagnetViz, a technique for the visualization of graphs. While most techniques visualize a static pre-computed graph layout, MagnetViz allows users to dynamically alter the layout of a graph to better satisfy their needs. This is done by building on the physics metaphor of force-directed algorithms to provide users with virtual magnets, which can attract nodes that fulfill a set of criteria associated with them. Criteria can be based on either the topology or semantics of the graph. Through boundary shapes, which are simple geometric shapes that can be placed around magnets, users can also define regions within the scene where the attracted nodes should remain. Graphs are described in GraphML, a XML-like description language which allows the specification of nodes and edges between nodes as well as attributes associated to nodes and edges. After loading a graph, Magnetviz displays it using a slightly modified version of the classical Fruchterman and Reingold' algorithm, and allows the user to insert magnets. Users can build the criteria associated with the magnets using the attributes of nodes and/or edges, besides the common graphs' topological attributes. For MagnetViz's evaluation, it was first analyzed how the technique fared in aiding users to perform tasks defined by a graph visualization task taxonomy described in the literature. Then, MagnetViz was tested within a practical context by means of a case study. A co-authorship network was chosen as the target dataset. The MagnetViz prototype was initially used to answer questions relevant to this dataset and then tested by a group of potential users, who had to use it to answer these same questions. After trying the application, subjects answered questionnaires about their opinion on the technique's usability, applicability, relevance and visual results. While some aspects of the technique should still be refined, results of the evaluation proved MagnetViz to be a valid approach when it comes to interaction with graph visualizations.

Este trabalho tem por objetivo desenvolver um protótipo de uma interface gráfica para interação tridimensional que permita a manipulação de objetos e a navegação tridimensional com desempenho gráfico adequado às necessidades dos usuários de aplicativos 3D. A construção do protótipo utiliza o ambiente Delphi e é aplicada na plataforma de desenvolvimento T-CADE, visando à melhoria da usabilidade deste aplicativo a partir da melhoria do desempenho gráfico e da interatividade. Para a concepção do trabalho são investigados os conceitos de interação homem-computador, engenharia de usabilidade, engenharia de software, metodologia de projeto, computação gráfica, interação 3D e bibliotecas gráficas. Novas classes gráficas baseadas em programação orientada a objetos são implementadas, bem como algoritmos para resolver o problema de seleção de objetos e reconhecimento do ponto tridimensional da seleção sobre a superfície selecionada. Além disto, são desenvolvidas ferramentas gráficas, para facilitar o movimento de câmera e o controle de visualização da cena, e técnicas de manipulação de objeto mais interativas e diretas. São mostrados os novos modos de visualização possíveis com a criação da nova interface e as diversas intervenções no sentido de melhorar a usabilidade do software. A criação das novas ferramentas baseia-se nos critérios básicos de usabilidade. O protótipo da nova interface mostra ótimos resultados com relação ao desempenho gráfico apresentando grande melhoria na facilidade e qualidade da interação tridimensional. / The objective of this work is to develop a prototype of a graphic interface for tridimentional interaction that allows the object manipulation and tridimentional navigation with adequate graphic performance to the needs of users of 3D software. The construction of the prototype was done using the Delphi environment aplied to the T-CADE Development Plataform ainming the improvement of usability of this software through the improvement of graphic performance and interativity. In order to do this work the concepts of human-computer interaction, usability engeneering, software emgeneering, design methods, Computer graphics, 3D interaction and Graphics librarys are investigated. New graphics classes are implemented based on object oriented programming. Algorithms also are created to solve the problem of object selection and recognition of the tridimentional point of selection over the surface selected. Beyond that, graphics tools are created to facilitate the movement of the camera and the control of scene visualization, techniques of object manipulation more interactive and direct are implemented. The new visualization modes, made possible with the creation of the new interface, and many interventions in order to improve usability are shown. The new interface prototype has shown very good results on the graphics performance presenting great improvement regarding to simplicity and quality of tridimentional interaction as well.