Was ist Visualierung? Verborgenes sichtbar machen

Computersimulationen haben gewaltige Datenmengen zum Ergebnis. Darin Antworten zu finden gleicht der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Bilder oder Grafiken sind hier unerlässlich. Sie machen sichtbar, was dem Auge sonst verborgen bliebe.

„Wir haben heute eine stetig ansteigende Flut an Daten. Bereits ihre Berechnung und Speicherung ist sehr aufwändig. Daher müssen die Daten entsprechend aufbereitet werden. Genau hier setzt die Visualisierung an.“ Prof. Thomas Ertl, Leiter des Visualisierungsinstituts und Sprecher des Exzellenzclusters EXC 2075 „Daten-Integrierte Simulationswissenschaft“ der Universität Stuttgart.

Visualisierungen verwandeln die Daten aus Computersimulationen in grafische Darstellungen. Oft können Wissenschaftler mit Hilfe dieser Bilder die Informationen in den Daten einfacher interpretieren. Wissenschaftliche Visualisierungen sind meist dreidimensional und interaktiv, das heißt, sie lassen sich von allen Seiten betrachten.

Bei Visualisierungen auf hochauflösenden Großprojektionsleinwänden werden sogar kleinste Details sichtbar, die auf normalen Bildschirmen kaum sichtbar wären. Die Größe der Leinwand vereinfacht es für die Wissenschaftler außerdem, gemeinsam die Daten zu analysieren.

Verborgenes Sichtbar machen: Wie aus Daten Bilder werden.

Das Ergebnis von Computersimulationen sind Datensätze. Immer mehr Details, größere Systeme und längere Zeiträume wollen Experten zahlreicher Disziplinen betrachten, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Antworten in dieser Datenflut zu finden, gleicht zunehmend der Suche einer Nadel im Heuhaufen. Bilder oder Grafiken der abstrakten Informationen sind dazu unerlässlich. Sie machen sichtbar, was dem menschlichen Auge sonst verborgen bliebe.

Die abendliche Wetterkarte, die Navigation im Auto oder die Wahlergebnisse der aktuellen Bundestagswahl – in unserem Alltag zeigen uns oft Bilder, was in aufwändigen Messungen, umfangreichen Datensammlungen oder komplizierten Berechnungen zusammengestellt wurde. Wissenschaftlern und Entwicklern ergeht es nicht anders. Komplexe Informationen oder Prozesse untersuchen sie am einfachsten in grafischen Darstellungen. Doch was muss passieren, damit die Wetterkarte über den Bildschirm flackert oder ein Ingenieur seine Idee am Rechner begutachten kann?

Dank der Visualisierung werden in Computersimulationen erzeugte Datensätze in visuelle Abbildungen umgewandelt. So werden die scheinbar unüberschaubaren Informationen interpretierbar und analysierbar.

Visualisierungen sind meist interaktiv und dreidimensional. So lassen sie sich von allen Seiten betrachten, einzelne Parameter können ein- und ausgeblendet und Besonderheiten hervorgehoben werden. Die Anzeige auf hochauflösenden Großprojektionsleinwänden vermittelt zudem einen umfassenden Eindruck aller Details. Mit interaktiven Echtzeitgrafiken werden konzeptionelle Überlegungen und mögliche Umsetzungsvarianten schon frühzeitig erlebbar.

Schritt für Schritt – Der Visualisierungsprozess

01 Rohdaten

Am Beginn des Visualisierungsprozesses steht eine abstrakte, unüberschaubare Zahlenmenge – die Daten. Nicht immer können alle Informationen grafisch abgebildet werden. Deshalb legen Wissenschaftler fest, was zur Beantwortung einer Frage wichtig ist. Das heißt, die Daten werden gefiltert, so dass nur die für die Analyse relevanten Teile visualisiert werden.

02 Mapping

Für die gefilterten Daten wird nun festgelegt, wie sie grafisch dargestellt werden. Beispielsweise werden Atome meistens als Kugeln visualisiert.

03 Rendering

Die grafische Darstellung der zuvor gewählten Repräsentationen wird berechnet. Außerdem wird der Blickwinkel, aus welchem die Daten dargestellt werden sollen, festgelegt.

04 Finale Visualisierung

Am Ende entsteht ein dreidimensionales, interaktives Abbild, welches für die Analyse der im ersten Schritt ausgewählten Informationen verwendet werden kann.