Diese Arbeit untersucht wie man mit mehreren, miteinander koordinierten Mobilgeräten Selektionen verwalten und Brushing und Linking unterstützen kann. Im Rahmen der Arbeit wird ein konzeptionelles Framework zur Selektionsverwaltung für mehrere Geräte angedacht und ein Konzept zur Selektionsverwaltung vorstellt, das Brushing und Linking für Mobilgeräte unterstützt. Des Weiteren werden Ziele für den Prototypen erörtert, die zur Umsetzung das Konzept beitragen. Mobile Geräte werden immer häufiger für Informationsvisualisierungen verwendet. Jedoch wurde bisher noch nicht untersucht, wie gängige Interaktionstechniken, wie Brushing und Linking, für diese Geräte anpassen werden müssen. Während des Brushings, werden zusätzlich Selektionen erstellt, für die es bislang keine Art der Verwaltung für Mobilgeräte gibt. In dieser Arbeit wird untersucht wie man Brushing und Linking mit mehreren Mobilgeräten unterstützen kann und Selektionen gleichzeitig verwalten kann.:1 Introduction 1.1 Contributions 1.2 Motivation and Background 1.3 Goals 1.4 Research Questions 1.5 Thesis Overview 2. Related Work 2.1 Mobile Devices for InfoVis and Their Screen Real Estate Issues 2.2 Interacting with CMVs 2.3 Brushing and Linking 2.4 Summary 3 Selection Management and Brushing and Linking for Mobile Cross- Device Interaction 3.1 The Selection Management Framework 3.2 Fundamental Information About VisTiles 3.3 Design Considerations 3.4 Creating Selections Within a Visualization 3.5 Interacting with Selections Within a Visualization 3.6 Managing Multiple Selections 3.7 Managing a Single Selection 3.8 Linking Selections to Other Devices 3.9 Incorporating Join Operations 3.10 Overview over Side-by-side Interactions 3.11 Summary: Reviewing the Selection Management Framework 4 Prototype 4.1 Technical Setup 4.2 Techniques 5 Conclusion and Discussion 5.1 Discussion 5.2 Future Work 5.3 Conclusion / This thesis examines how to manage selections and use brushing and linking with multiple coordinated mobile devices. We discuss thoughts for a conceptual framework for selection management in multi-device environments. We then present a concept for managing selections and supporting brushing and linking for co-located mobile devices. Finally, we are providing an overview of and the goals for our proof-of-concept prototype. More and more mobile devices are used for visualization. However, it is still an open question how to adjust common interaction techniques, such as brushing and linking, for mobile devices. Furthermore, it has not been addressed how to manage the selections that are created through brushing. We explore how brushing and linking can be used in a setting with multiple, co-located mobile devices and how to manage its selections.:1 Introduction 1.1 Contributions 1.2 Motivation and Background 1.3 Goals 1.4 Research Questions 1.5 Thesis Overview 2. Related Work 2.1 Mobile Devices for InfoVis and Their Screen Real Estate Issues 2.2 Interacting with CMVs 2.3 Brushing and Linking 2.4 Summary 3 Selection Management and Brushing and Linking for Mobile Cross- Device Interaction 3.1 The Selection Management Framework 3.2 Fundamental Information About VisTiles 3.3 Design Considerations 3.4 Creating Selections Within a Visualization 3.5 Interacting with Selections Within a Visualization 3.6 Managing Multiple Selections 3.7 Managing a Single Selection 3.8 Linking Selections to Other Devices 3.9 Incorporating Join Operations 3.10 Overview over Side-by-side Interactions 3.11 Summary: Reviewing the Selection Management Framework 4 Prototype 4.1 Technical Setup 4.2 Techniques 5 Conclusion and Discussion 5.1 Discussion 5.2 Future Work 5.3 Conclusion

Der Einsatz großer, vertikaler Displays nimmt sowohl in Bereichen der Forschung als auch der Wirtschaft zu. Diese Displays eignen sich durch ihre Größe und Auflösung unter anderem für die Informationsvisualisierung. Es gibt bereits eine Menge von Forschungsarbeiten, welche die Interaktion mit großen, vertikalen Displays untersucht hat. Jedoch ist speziell die Bedienung Magischer Linsen auf großen Displaywänden weitgehend unbeachtet geblieben. Eine intuitive Interaktion mit Magischen Linsen auf einer Displaywand kann jedoch insbesondere in kollaborativen Szenarien große Vorteile bieten. Smartphones eignen sich durch ihre Portabilität zur Interaktion mit Displaywänden. Unter Verwendung von Mobilgeräten und einer hochauflösenden Displaywand wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Interaktionskonzepte zur Steuerung und Parametrisierung Magischer Linsen entwickelt. Hierzu wurde eine Recherche des aktuellen Forschungsstandes betrieben und Anwendungsfälle für den Einsatz der Konzepte aufgestellt. Es wurde eine große Bandbreite von Interaktionskonzepten entwickelt, welche von lockeren bis zu fokussierten Interaktionen reichen. Für die Bedienung der Magischen Linsen wurden verschiedene Aktionen identifiziert, welche in einem Interaktionsablauf auftreten und durch die Konzepte zu unterstützen sind. Ein Teil der entwickelten Interaktionskonzepte wurde durch einen Prototypen implementiert und anhand von Beispieldatensätzen getestet. / The usage of large, vertical displays is increasing in felds of research as well as in the economy. Because of their size and resolution these displays are well suited for information visualization. There already are a number of publications which examine the interaction with large, vertical displays. Yet especially the operation of magic lenses on large display walls has been mostly ignored. An intuitive interaction with magic lenses on a large display may be espesially advantageous in collaborative scenarios. Smartphones are suited for interaction with display walls because of their portability. In this paper interaction concepts for operating and parametrizing magic lenses have been developed using mobile devices and a high resolution display wall. For this purpose the current state of research has been investigated and application scenarios for the use of the concepts have been constructed. A big amount of interaction concepts have been developed which range from casual to focused interactions. For the operation of magic lenses several actions have been identifed which occur in an interaction process and have to be adsressed by the concepts. Part of the developed interaction concepts have been implemented by a prototype and tested with sample data sets.

With the continued development towards a digitalized and data-driven world, the importance of visual data analysis is increasing as well. Visual data analysis enables people to interactively explore and reason on certain data through the combined use of multiple visualizations. This is relevant for a wide range of application domains, including personal, professional, and public ones. In parallel, a ubiquity of modern devices with very heterogeneous characteristics has spawned. These devices, such as smartphones, tablets, or digital whiteboards, can enable more flexible workflows during our daily work, for example, while on-the-go, in meetings, or at home. One way to enable flexible workflows is the combination of multiple devices in so-called device ecologies. This thesis investigates how such a combined usage of devices can facilitate the visual data analysis of multivariate data sets. For that, new approaches for both visualization and interaction are presented here, allowing to make full use of the dynamic nature of device ecologies. So far, the literature on these aspects is limited and lacks a broader consideration of data analysis in device ecologies. This doctoral thesis presents investigations into three main parts, each addressing one research question: (i) how visualizations can be adapted for heterogeneous devices, (ii) how device pairings can be used to support data exploration workflows, and (iii) how visual data analysis can be supported in fully dynamic device ecologies. For the first part, an extended analytical investigation of the notion of responsive visualization is contributed. This investigation is then complemented by the introduction of a novel matrix-based visualization approach that incorporates such responsive visualizations as local focus regions. For the two other parts, multiple conceptual frameworks are presented that are innovative combinations of visualization and interaction techniques. In the second part, such work is conducted for two selected display pairings, the extension of smartwatches with display-equipped watchstraps and the contrary combination of smartwatch and large display. For these device ensembles, it is investigated how analysis workflows can be facilitated. Then, in the third part, it is explored how interactive mechanisms can be used for flexibly combining and coordinating devices by utilizing spatial arrangements, as well as how the view distribution process can be supported through automated optimization processes. This thesis’s extensive conceptual work is accompanied by the design of prototypical systems, qualitative evaluations, and reviews of existing literature.

Der Einsatz großer, vertikaler Displays nimmt sowohl in Bereichen der Forschung als auch der Wirtschaft zu. Diese Displays eignen sich durch ihre Größe und Auflösung unter anderem für die Informationsvisualisierung. Es gibt bereits eine Menge von Forschungsarbeiten, welche die Interaktion mit großen, vertikalen Displays untersucht hat. Jedoch ist speziell die Bedienung Magischer Linsen auf großen Displaywänden weitgehend unbeachtet geblieben. Eine intuitive Interaktion mit Magischen Linsen auf einer Displaywand kann jedoch insbesondere in kollaborativen Szenarien große Vorteile bieten. Smartphones eignen sich durch ihre Portabilität zur Interaktion mit Displaywänden. Unter Verwendung von Mobilgeräten und einer hochauflösenden Displaywand wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Interaktionskonzepte zur Steuerung und Parametrisierung Magischer Linsen entwickelt. Hierzu wurde eine Recherche des aktuellen Forschungsstandes betrieben und Anwendungsfälle für den Einsatz der Konzepte aufgestellt. Es wurde eine große Bandbreite von Interaktionskonzepten entwickelt, welche von lockeren bis zu fokussierten Interaktionen reichen. Für die Bedienung der Magischen Linsen wurden verschiedene Aktionen identifiziert, welche in einem Interaktionsablauf auftreten und durch die Konzepte zu unterstützen sind. Ein Teil der entwickelten Interaktionskonzepte wurde durch einen Prototypen implementiert und anhand von Beispieldatensätzen getestet. / The usage of large, vertical displays is increasing in felds of research as well as in the economy. Because of their size and resolution these displays are well suited for information visualization. There already are a number of publications which examine the interaction with large, vertical displays. Yet especially the operation of magic lenses on large display walls has been mostly ignored. An intuitive interaction with magic lenses on a large display may be espesially advantageous in collaborative scenarios. Smartphones are suited for interaction with display walls because of their portability. In this paper interaction concepts for operating and parametrizing magic lenses have been developed using mobile devices and a high resolution display wall. For this purpose the current state of research has been investigated and application scenarios for the use of the concepts have been constructed. A big amount of interaction concepts have been developed which range from casual to focused interactions. For the operation of magic lenses several actions have been identifed which occur in an interaction process and have to be adsressed by the concepts. Part of the developed interaction concepts have been implemented by a prototype and tested with sample data sets.

Definované markery tvoří základ určování polohy kamery pro velké množství aplikací s rozšířenou realitou, v případě že jsou přísné požadavky na rychlost a robustnost. Tato práce popisuje účinnou metodu pro určení pózy kamery pomocí Uniformního pole markerů a několik realistických aplikací na bázi popsané metody. Metoda je velice výpočetně levná a poskytuje spolehlivou detekci pro několik výpočetních platforem, včetně běžných chytrých telefonů. Markery jako část zobrazené informace na monitorech jsou použité v této práci pro určení relativní orientaci mezi poskytovatelem obsahu a užívatelským zařízením, sloužícím pro výběr prvků užívatelského rozhraní při  interakci a migraci úkolů. Ve filmařském průmyslu poskytuje popsaná metoda pro zjištění polohy kamery jako součást klíčovaní pozadí filmářům živý náhled virtuální scény. Výsledky ukazují, že popsaná metoda pro detekci pole markerů má srovnatelnou úspěšnost a přesnost v porovnání s ostatními metodami na bázi markerů a je několikrát rýchlejší. Aplikace zahrnuté v této práci podle výsledků testů jsou životaschopné - rychlejší a levnější - alternativy k existujícím řešením.