DE69534331T2

DE69534331T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Hervorhebung der Einzelheit einer Baumstruktur

Info

Publication number: DE69534331T2
Application number: DE69534331T
Authority: DE
Inventors: George G. Foster City Robertson
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2015-07-21
Also published as: JPH0854998A; DE69534331D1; EP0694878A3; EP0694878B1; US5786820A; EP0694878A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Informationsanzeige, und insbesondere die Anzeige von hierarchischen Informationsstrukturen.
Es ist allgemein anerkannt, dass Informationsvisualisierungen Einsichten in die zugrundeliegenden Daten bieten. Beispielsweise kann für einen beliebigen Satz von Information eine neue Information unter Berücksichtung von Mustern oder Beziehungen erhalten werden, in dem Attribute der Information betrachtet werden. Es ist oft nützlich, die Attribute der Information in einer hierarchischen Struktur zu betrachten. Eine Schwierigkeit liegt jedoch darin, große hierarchische Strukturen in einem eingeschränkten Anzeigebereich anzuzeigen.
EP-A-435,601 offenbart eine Technik zum Anzeigen und Manipulieren von dreidimensionalen Darstellungen einer Baumstruktur, welche rotierende Unterstrukturen aufweist.
U-A-4,752,889 beschreibt eine graphische Anzeige, die Verknüpfungen zwischen Kenntnisbausteinen anzeigt. Der Benutzer kann mittels Mausklick eine Anzeige von Verknüpfungen von einem angezeigten Kenntnisbaustein zu anderen Kenntnisbausteinen erhalten, welche der Anzeige hinzugefügt werden. Ein Bildschirmdurchrollmechanismus erlaubt die Bewegung von einem Bereich der Gesamtgraphik zu einem anderen.
EP-A-535,986 beschreibt ein Verfahren zum Zentrieren eines ausgewählten Knotens einer Knotenverknüpfungsstruktur entlang einer Zentrierungslinie. Die Knoten befinden sich in Zeilen, und jede Zeile erstreckt sich quer zu einer Zentrierungslinie mit Verknüpfungen zwischen Knoten in benachbarten Zeilen. Wenn ein Benutzer eine Zentrierungsoperation für einen angezeigten Knoten anfordert, wird eine Folge von Bildern präsentiert, wovon jedes eine Zeile enthält, welche als eine Fortsetzung der Zeile mit den angezeigten Knoten erscheint und die einen fortgesetzten angezeigten Knoten enthält, der als eine Fortsetzung des angezeigten Knotens erscheint.
Furnas G. W., "Generalized Fisheye Views", CHI' 86 Procedings, ACM, April 1986, pp. 16 – 23, beschreibt Fischaugenansichten, die ein Gleichgewicht zwischen lokalem Detail und globalen Zusammenhang bereitstellen. Kapitel 1 diskutiert Fischaugenlinsen, welche nahegelegene Stellen in großen Detail bei gleichzeitiger Darstellung der gesamte Welt zeigen, wobei entfernte Bereiche in sukzessiv geringeren Details dargestellt werden; eine Karikatur ist das Poster des New Yorkers Sicht der Vereinigten Staaten. Kapitel 3 beschreibt eine Interessengrad-(DOI-Degree of interest)-Funktion, die jeden Punkt in einer Struktur eine Zahl zuweist, die angibt, wie stark der Benutzer daran interessiert ist, diesen Punkt bei einer gegebenen aktuellen Aufgabe zu sehen. Eine Anzeige kann dann erstellt werden, indem die am meisten interessierenden Punkte gemäß Angabe durch die DOI-Funktion dargestellt werden. Die Fischaugenansicht kann beispielsweise eine logarithmisch komprimierte Anzeige eines Baums gemäß Darstellung durch 4 von Furnas für eine baumstrukturierte Textdatei erreichen. Kapitel 4 beschreibt auch Fischaugenansichten für botanische Einteilungsverfahren, Gesetzestexte, Textentwürfe, einen Entscheidungsbaum, ein Telefongebiet-Nummernverzeichnis, ein Firmenverzeichnis und Unix-Datei-Hierachielisten. Kapitel 5 zeigt, dass eine anzeigerelevante Kenntnis einer a priori Wichtigkeit für Listen, Bäume, azyklisch gerichtete Graphen, allgemeine Graphen und Euklid'sche Räume definiert werden kann, und im Gegensatz zu einem geographischen Beispiel, welches die Metapher des "New Yorker's View" inspirierte, müssen die zugrundeliegenden Strukturen weder räumlich noch die Ausgabe einer Graphik sein. 6 von Furnas zeigt einen Fischaugenkalender.
EP-A-447,095 offenbart einen Prozessor, welcher eine Folge von Bildern eines Arbeitsraumes präsentiert, der gestreckt ist, um den Benutzer eine Ansicht eines Teil eines Arbeitsraums in detaillierterer Form zu ermöglichen. Der Arbeitsraum enthält einen mittleren Abschnitt und zwei periphere Abschnitte, die auf dem mittleren Abschnitt an entgegengesetzten Seiten treffen. Jeder von den Abschnitten erscheint eine rechteckige zweidimensionale Oberfläche zu sein, und sie sind in drei Dimensionen wahrnehmbar. Wenn der Benutzer den mittleren Abschnitt betrachtet, so als ob er parallel zu der Anzeigebildfläche wäre, scheint sich jeder periphere Abschnitt von dem Benutzer in einem Winkel von dem Rand des mittleren Abschnittes so zu entfernen, dass die peripheren Abschnitte relativ wenig von dem Bildschirm belegen. Wenn der Benutzer eine Streckung anfordert, wird der mittlere Abschnitt gestreckt und die peripheren Abschnitte werden komprimiert, um die Streckung auszuführen. Wenn der Benutzer eine Stauchung wünscht, wird der mittlere Abschnitt gestaucht und die peripheren Abschnitte werden dementsprechend dekomprimiert.
Proceedings of the Human Factors and Ergonomic Society 37^th Annual Meeting, Seattle, WA USA, 11–15 Oct. 1993, 1992 Santa Monica, CA, USA, Proceedings of the Human Factors & Ergonomic Society, USA, pages 333,337, vol, XP002001998, Chignell M.H. et al., "An exploration in the design space of three dimensional hierarchies" beschreibt eine Informationsbaumvisualisierung, welche als Info-TV bezeichnet wird. Das System basiert auf der Idee, dass dreidimensionale Hierarchien verwendet werden können, um eine Vielfalt von Informationstypen zu visualisieren und zu manipulieren, einschließlich Tabellen mit Inhalten, Einteilungsverfahren, Fehlerbäume und Codebibliotheken in Sprachen, wie zum Beispiel C++. Es wird vorgeschlagen, dass visuelles Abtasten und wahrgenommene Organisation zwei bei dem Verständnis und der Verwendung derartiger 3D Hierarchien beteiligte Hauptprozesse sind. Info-TV wird als eine Softwareumgebung beschrieben, die hierarchische Information entnimmt, und diese in einem dreidimensionalen Format darstellt.
EP-A-535 986 offenbart Techniken, die ein Bild einer hierarchischen Knoten-Kanten-Struktur bzw. Knotenverknüpfungsstruktur präsentiert, und auf eine Anforderung von einem Benutzer zur Modifikation des Bildes, um einen Teil der Struktur besser sichtbar zu machen, reagiert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Steigerung der angezeigten Details einer Baumstruktur bereitzustellen.
Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung ist für die Verwendung bei einem computergesteuerten Anzeigesystem gemäß Definition in Anspruch 1 gedacht und stellt eine Visualisierung einer Baumstruktur so bereit, dass eine größere Detailmenge der Baumstruktur in einem An zeigebereich angezeigt werden kann. In der vorliegenden Erfindung wird eine zweidimensionale Baumstruktur um eine beliebige Oberfläche zur Anzeige herum gezogen (Warping). Eine derartige beliebige Oberfläche würde beispielsweise eine durch eine Parabel, eine Hyperbel oder eine durch den Schnitt zweier Linien definierte Oberfläche beinhalten. Demzufolge kann eine erhöhte Anzahl von Knoten in jeder Ebene des Baums angezeigt werden.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Anzeigen einer Knoten-Kanten-Struktur bzw. Knotenverknüpfungsstruktur auf einer Anzeige gemäß Anspruch 7 der beigefügten Ansprüche dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 11 weist das Verfahren ferner den Schnitt der Hinzufügung einer Verschiebung zu einem Knoten auf der Basis der Knotenebene in der Knotenverknüpfungsstruktur auf, wobei die Knotenverknüpfungsstruktur visuell als einem Betrachter näher liegend wahrgenommen wird.
1 ist eine Blockdarstellung eines computergesteuerten Anzeigesystems in eine bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 stellt eine zweidimensionale Baumstruktur dar, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt ist.
3 stellt die Baumstruktur von 2 um eine beliebige Oberfläche herumgezogen (warped) dar.
4 ist eine Darstellung einer Datenstruktur für einen Knoten, wie sie in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
5 ist ein Flußdiagramm der allgemeinen ausgeführten Schritte, wenn die Visualisierung einer Baumstruktur in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
6 ist ein Flußdiagramm der Schritte zum Erzeugen von Anzeigeadressen der Baumstruktur, d.h., der Verziehung (Warping) der Baumstruktur, wie sie in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können.
7 stellt die Baumstruktur von 2 um eine parabolische Oberfläche herumgezogen gemäß Erzeugung durch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
8 stellt die Baumstruktur von 2 um eine hyperbolische Oberfläche herumgezogen gemäß Erzeugung durch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt die Baumstruktur von 2 um eine durch zwei sich schneidende Linie definierte Oberfläche gemäß Erzeugung durch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
EP-A-535,986 offenbart die Anzeige einer Baumstruktur in zwei Dimensionen und die Zentrierung eines ausgewählten Knotens entlang einer Mittellinie, und die Verwendung von Animationsschritten zum Durchrollen des Baums zum Zentrieren eines Knotens.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Visualisierung einer Baumstruktur mit einer erhöhten Anzahl von Knoten in einem Anzeigenbereich wird beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details geschildert, wie z.B. Datenmodelle für die Darstellung einer Baumstruktur, um ein tiefes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es dürfte jedoch für einen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sein, die Erfindung ohne derartige spezifische Details in die Praxis umzusetzen. In anderen Fällen wurden spezifische Implementationsdetails, wie z.B. die Systemaufrufe, um das Anzeigen einer Baumstruktur auf einem Bildschirm zu bewirken, nicht im Detail dargestellt, um nicht unnötig die vorliegende Erfindung zu verschleiern.
Hierarchisch bezogene Information wird oft als ein Baum dargestellt. So wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Knoten auf einen Punkt auf der Baumstruktur. Jeder Knoten enthält Zeiger auf einem Elternknoten und einen oder mehrerer Kindknoten, um die Baumstruktur zu erzeugen. Ein Wurzelknoten ist der Knoten der höchsten Ebene. Blattknoten sind die Knoten der untersten Ebene.
Wenn eine Baumstruktur groß ist, kann es schwierig oder sogar unmöglich werden, den gesamten Baum auf einer Anzeigefläche in vollem Detail darzustellen. Somit ist es erwünscht, soviel wie möglich von der Baumstruktur in einer Anzeigefläche wie möglich unterzubringen.
Hier sei angemerkt, dass ein Baum die allgemeine Klasse von Knotenverknüpfungsstrukturen ist. Wie es in der nachstehenden Beschreibung ersichtlich wird, könnte die vorliegende Erfindung so implementiert werden, dass sie andere Knotenverknüpfungsstrukturen unterstützt.
Übersicht über das computergesteuerte Anzeigesystem
Gemäß 1 besteht das computerbasierende System, auf welchem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann, aus einer Vielzahl von über einen Bus 101 verbundenen Komponenten. Der Bus 101 kann aus einer Vielzahl paralleler Busse (zum Beispiel Adressen-, Daten- und Status-Bussen) bestehen, sowie aus einer Hierarchie von Bussen (zum Beispiel einem Prozessorbus, einem lokalen Bus und einem I/O-Bus). In jedem Fall besteht das Computersystem ferner aus einem Prozessor 102 zum Ausführen von über den Bus 101 aus dem internen Speicher 103 bereitgestellten Befehlen (man beachte, dass der interne Speicher 103 typischerweise eine Kombination von Speichern mit wahlfreiem Zugriff und Nur-Lese-Speichern ist). Der Prozessor 102 wird zur Durchführung verschiedener Operationen zur Unterstützung bei der Erzeugung von Baumvisualisierungen verwendet. Befehle für die Durchführung derartiger Operationen werden aus dem internen Speicher 103 geholt. Solche Operationen, die von dem Prozessor 102 durchgeführt werden würden, werden unter Bezugnahme auf die 5 bis 6 beschrieben. Der Prozessor 102 und der interne Speicher 103 können diskrete Komponenten oder nur ein integriertes Bauteil, wie zum Beispiel ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreischip (ASIC) sein.
Ferner sind mit dem Bus 101 eine Tastatur 104 zur Eingabe einer alphanumerischen Eingabe, ein externer Speicher 105 zum Speichern von Daten, eine Cursorsteuervor richtung 106 zum Manipulieren eines Cursors und eine Anzeigeeinrichtung 107 zum Anzeigen einer visuellen Ausgangsgröße verbunden. Die Tastatur 104 wäre typischerweise eine standardmäßige QWERTY-Tastatur, könnte aber auch ein telefonartiges Tastenfeld sein. Der externe Speicher 105 kann ein festes oder entfernbares magnetisches oder optisches Laufwerk sein. Die Cursorsteuervorrichtung 106, zum Beispiel eine Maus oder ein Trackball besitzen typischerweise eine ihnen zugeordnete Taste oder einen Schalter, auf welche die Ausführung bestimmter Funktionen programmiert werden kann.
Die derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde auf einer Silicon Graphics Workstation mit Graphikeinrichtungen gemäß Beschreibung in SG Graphics Library Programming Guide, Silicon Graphics, Inc. of Mountain View, California implementiert. Die Silicon Graphics Workstation ermöglicht die Manipulation graphischer Objekte in einem dreidimensionalen Raum. Es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet vorstellbar, die vorliegende Erfindung auf anderen geeigneten Computersystemen zu implementieren, die die graphische Funktionalität bereitstellen, welche graphische Objekte in einem zweidimensionalen Raum manipulieren.
Übersicht über die Baumvisualisierung
2 stellt eine Visualisierung einer auf einer Ebene ausgelegten Baumstruktur dar, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist. Eine aus den Ebenen 201, 202 und 203 bestehende Baumstruktur, wird im Anzeigebereich 200 angezeigt. Alle Ebenen 201 bis 203 der Baumstruktur sind in einer Spalte ausgerichtet. Die Ebene 201 besteht aus einem einzigen Knoten (Knoten 223) und die Ebene 202 besteht aus drei Knoten (Knoten 220 bis 221). Die Ebene 203 besteht aus 16 Knoten (Knoten 204 bis 219). Die Knoten in der Ebene 203 überschreiten die gesamte Höhe X 224 der Anzeigefläche 202. Somit würden beispielsweise die Knoten 204, 205 und 219 nicht vollständig angezeigt werden. Somit ist gleich zu sehen, dass die Höhe X 224 der Anzeigefläche 202 eine maximale Anzahl von kompletten Knoten (hier 13) aufnimmt. Wie es im Fachgebiet bekannt ist, können Knoten, welche sich über oder unterhalb der Anzeigefläche befinden, in diese durch Rollen geholt werden.
3 stellt die Baumstruktur von 2 um eine beliebige Oberflächeanzeige herumgezogen dar. Wie es nachstehend beschrieben wird, stellt die beliebige Oberfläche einen Bezugsrahmen für die Transformation einer ebenen Adresse eines Knotens auf eine "gezogene" Anzeigeadresse bereit. Gemäß 3 kann man leicht beobachten, dass alle 16 Knoten der Ebene 3 (die Knoten 204' – 219') bei der Ebene 203' dargestellt werden. Natürlich wäre es möglich gewesen, mehr als die 16 Knoten anzuzeigen. Dieses steht im Gegensatz zu den 13 Knoten aus der Ebene 203 von 2. Somit steht bei gegebenen gleichen Abmessungen für den Anzeigebereich mehr Information zur Verfügung, wenn das Warping der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Es sei ferner angemerkt, dass die Knoten 220' – 222' der Ebene 202' ebenfalls in einer kompakteren Weise angezeigt werden. Weitere Beispiele für Warping auf andere Oberflächen werden nachstehend in den 7 bis 9 bereitgestellt.
Interne Repräsentation eines Knotens
Wie vorstehend erwähnt ist ein Baum eine Verkörperung einer Knotenverknüpfungsstruktur. 4 stellt eine minimale Datenstruktur für einen Knoten in einer Baumstruktur in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Weitere Strukturen können verwendet werden, welche mehr oder weniger Information enthalten. Gemäß 4 besteht die Struktur aus einer Vielzahl von Zeigern 401 – 402, Knoteninformations- und Layoutadressen für den Knoten 404. Der Zeiger 401 zeigt auch den älteren Knoten und der Zeiger 402 zeigt auf einen oder mehrere Kindknoten. Die Zeiger 401 und 402 sind für eine Baumstrukturrepräsentation typisch. Die Knoteninformation 403 kann eine Markierung für den Knoten zur Verwendung, wenn dieser angezeigt wird, enthalten, oder sie kann einen Zeiger auf eine derartige Information enthalten. Die Layoutadresse 404 enthält die Adressen für den Knoten im Bezug auf die Ebene, die in den in 5 beschriebenen Layoutebenenschritt erzeugt wird. Wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, würde die Layoutadresse 404 anschließend die Anzeigeadresse enthalten, nachdem der Knoten "herumgezogen" ist.
Erzeugen der Baumvisualisierung
Die Grundschritte für die Erzeugung der Baumstruktur werden unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme der 5 und 6 beschrieben. Gemäß 5 wird eine Baum struktur empfangen, Schritt 501, und auf eine Ebene gelegt, Schritt 502. Die Erzeugung einer Baumstruktur liegt außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung und verschiedene Techniken für die Erzeugung von Baumstrukturen sind im Fachgebiet bekannt. Ferner hängt die Erzeugung von Baumstrukturen oft von der Art der zu erzeugenden Baumstruktur ab. Ebenso sind verschiedene Techniken für das Layout einer Baumstruktur auf eine Ebene im Fachgebiet bekannt und könnten mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine in EP-A-535,986 beschriebene Layouttechnik verwendet.
Inhärent wird in der zugrundeliegenden Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Schritt, mittels welchem die Oberfläche der Baumstruktur herumgezogen wird, im Schritt 503 ermittelt. Bevorzugt erfolgt dieses durch einen Benutzer, welche die gewünschte Form mittels eines Menü spezifiziert. Alternativ könnte die Oberfläche automatisch durch das computergesteuerte Anzeigesystem gemäß einigen vorbestimmten Kriterien abhängig von Größe und Form der Baumstruktur ausgewählt werden. In jedem Falle muss es jedoch, obwohl ein exakter Zeitablauf nicht kritisch ist, dieses durchgeführt werden, bevor das Warping der Baumstruktur ausgeführt wird.
Sobald die Baumstruktur auf einer Ebene ausgelegt ist, wird jedem Knoten eine Ebenen-Adresse zugeordnet. Diese Ebenen-Adresse kann direkt einer Bildschirmadresse zur Anzeige, wie es durch den Stand der Technik dargestellt wird, entsprechen, oder sie kann eine bestimmte Skalierung erfordern, damit sie angezeigt wird. In jedem Falle wird die Ebenen-Adresse dann bezüglich der spezifizierten Oberfläche einem Warping unterworfen, Schritt 504. Dieses Warping ist konzeptionell analog zu dem Biegen der Struktur um die Oberfläche und erzeugt einen dreidimensionalen visuellen Effekt für die dargestellten Abschnitte der Baumstruktur. Das Ergebnis dieses Warping-Schrittes, ist die Erzeugung neuer Anzeigeadressen für jeden Knoten der Baumstruktur. Der Warping-Schritt wird detaillierter unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die Baumstruktur wird dann an der Anzeigeadresse angezeigt, Schritt 505. In diesem Anzeigeschritt wird die Baumstruktur durch die computergesteuerten Anzeigesystem so aufbereitet (Rendering), dass die Knoten an ihren Anzeigeadressen angezeigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform, werden die in EP-A-535,986 beschriebenen Rolltechniken verwendet, obwohl man erkennen wird, dass auch andere Techniken verwendet werden könnten.
Unter Bezugnahme auf 6 wird nun der "Warping"-Schritt detaillierter beschrieben. Es sei zuerst angemerkt, dass die nachstehend beschriebenen Koordinatenpunkte in Inch-Einheiten vorliegen. Gemäß 5 wird eine Ebenen-Adresse für einen Knoten empfangen, Schritt 601. Ein Warping wird bezüglich eines speziellen Oberflächenform ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Formen, Parabeln, Hyperbeln und einen Schnitt zweier Linien. Jede von den Formen wird durch eine spezielle Funktion definiert, welche nachstehend detaillierter beschrieben wird. Die empfangene Ebenen-Adresse wird dann gemäß der Funktion angepasst, die der Form entspricht, um die der Baum herumgezogen wird, Schritt 602. In der derzeit bevorzugten Ausführungsform entspricht die X-Koordinatenadresse einer Spalte oder Ebene, bei welcher sich der spezielle Knoten befindet, und ändert sich nicht. Die Y- und Z-Koordinaten werden unter Verwendung der Funktion, die der gewünschten Oberfläche entspricht, ermittelt. Anschließend wird ein Verschiebungsbetrag auf die abgeleiteten Y- und Z-Adressen addiert, um die "Nähe" zu steuern, mit welcher die Baumstruktur dem Betrachter erscheint, Schritt 603. Der angewendete Verschiebungsbetrag hängt von der speziellen Ebene ab, bei welcher sich der Knoten befindet. Der Effekt, die Struktur näher an dem Betrachter zu ziehen als erwartet, bewirkt, dass der Baum und der entsprechende Text größer wird. Es wurde experimentell ermittelt, dass eine Verschiebungsgleichung von N × 5 Inches ist (N × 125 mm), wobei N die Ebene der Baumstruktur für den Knoten ist, akzeptable Ergebnisse erzeugt.
Man beachte, dass es auch möglich wäre, die vorliegende Erfindung so zu implementieren, dass die "Warping"-Form sich für jede Ebene einer Baumstruktur unterscheidet, oder das ein Warping nur bei bestimmten Ebenen auftritt (zum Beispiel wenn eine Anzahl von Knoten in einer Ebene einen bestimmten Schwellenwert überschreitet).
Warping-Oberflächen
Wie es vorstehend angemerkt wurde, können verschiedene Warping-Oberflächen in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Formel für eine zweidimensionale Form für verschiedene Warping-Oberflächentypen kann man in verschiedenen Bezugsstellen finden, zum Beispiel Mathematical Tables From Handbook of Chemistry and Physics eleventh edition, Copyright 1959 by the Chemical rubber publishing company Cleveland Ohio. Jede von den Formeln für die Formen enthält Konstanten, welche die tatsächliche Endform definieren. Durch Experimentieren wurden Werte für die Konstanten ermittelt, welche akzeptable Ergebnisse erzeugen. Im Allgemeinen bleibt die horizontale Koordinate für einen Knoten fest, während die Formel für die Form dazu verwendet wird, Vertikal- und Tiefen-Koordinaten zu finden.
7 stellt eine um eine Parabel herumgezogene zwei-dimensionale Baumstruktur dar, welche sich nach hinten in der Z-Richtung erstreckt. Über die in den 5 und 6 beschriebenen Schritte wird jede Ebene der Baumstruktur entlang der Parabeln in der Y- und Z-Koordinaten ausgelegt. Die X-Koordinate bleibt von ihrer ursprünglichen Ebenen-Adresse aus unverändert. Die Formel für die Ableitung der Y- und Z-Koordinaten ist Y² = 4fZ, wobei feine Konstante ist, welche den Abstand von dem Brennpunkt zu dem Scheitelpunkt definiert. In einer bevorzugten Ausführungsform wurde experimentell ermittelt, dass die Konstante f = 10 Inches (25 cm) akzeptable Ergebnisse erzeugt.
8 stellt eine um eine hyperpolische Oberfläche (tatsächlich um die Hälfte einer Hyperbel) herumgezogene zwei-dimensionale Baumstruktur dar. Wiederum bleibt die X-Koordinate unverändert. Die Formel für die Ableitung der Y- und Z-Koordinaten ist Z²/a² – Y²/b² = 1, wobei a und b Konstanten sind, welche die Halbachsen der Hyperbel definieren. Es wurde experimentell ermittelt, dass Werte a = 5 und b = 7 akzeptable Ergebnisse erzeugen. Es sei angemerkt, dass dieses Warping dazu führt, dass die unteren und oberen Knoten "näher" an dem Betrachter liegen und somit lesbarer sind.
9 stellt eine durch den Schnittpunkt von zwei Linien definierte Oberfläche dar. Wiederum bleibt die X-Koordinate unverändert. Die Formel für die Ableitung der Y- und Z-Koordinaten ist die durch die Gleichung z = –a|Y| definierte Oberfläche X, wobei a eine Konstante ist. Diese Oberfläche ist insbesondere vorteilhaft, da sie leicht zu berechnen ist. Es wurde experimentell ermittelt, dass a = 1,4 akzeptable Ergebnisse erzeugt.

Claims

Computergesteuertes Anzeigesystem zum Anzeigen dreidimensionaler Visualisierungen hierarchisch zusammenhängender Informationen, wobei die hierarchisch zusammenhängenden Informationen aus einer Knoten-Kanten-Struktur bestehen und das computergesteuerte Anzeigesystem umfasst: eine Anzeigeeinrichtung (107), die die Knoten-Kanten-Struktur auf einem Betrachtungsbereich (200) der Anzeigeeinrichtung anzeigt; eine Empfangseinrichtung, die eine Knoten-Kanten-Struktur empfängt, wobei die Knoten-Kanten-Struktur mehrere Stufen hat; eine Anordnungseinrichtung, die mit der Empfangseinrichtung gekoppelt ist, wobei die Anordnungseinrichtung dazu dient, Ebenen-Adressen für jeden der Knoten in der Knoten-Kanten-Struktur zu erzeugen und die Ebenen-Adressen eine Anordnung der Knoten-Kante-Struktur auf einer Ebene darstellen; eine Warping-Einrichtung, die mit der Anordnungseinrichtung gekoppelt ist, wobei die Warping-Einrichtung dazu dient, die Ebenen-Adressen unter Verwendung einer vorgegebenen Flächenfunktion für jeden einer Vielzahl von Knoten in der Knoten-Kanten-Struktur in dreidimensionale Anzeige-Adressen umzuwandeln, die Horizontal-, Vertikal- und Tiefen-Koordinaten haben, wobei die vorgegebene Flächenfunktion einer Flächenform entspricht; eine Rendering-Einrichtung, die mit der Warping-Einrichtung und der Anzeigeeinrichtung gekoppelt ist, wobei die Rendering-Einrichtung dazu dient, zu bewirken, dass Knoten in der Knoten-Kanten-Struktur in dem Betrachtungsbereich (200) der Anzeigeeinrichtung (107) an den erzeugten dreidimensionalen Anzeige-Adressen angezeigt werden, so dass die gesamte Knoten-Kanten-Struktur um die Flächenform herum gezogen erscheint; und eine Roll-Einrichtung, die mit der Warping-Einrichtung gekoppelt ist, wobei die Roll-Einrichtung dazu dient, Rollen der Knoten-Kanten-Struktur zu verursachen, so dass die Knoten-Kanten-Struktur um die Flächenform herumrollt; wobei die Warping-Einrichtung des weiteren aus einer Einrichtung zum Modifizieren der dreidimensionalen Anzeige-Adressen für jeden einer Vielzahl von Knoten der Knoten-Kanten-Struktur besteht, so dass die Struktur als näher an einem Betrachter wahrgenommen wird; wobei die Einrichtung zum Modifizieren aus einer Versatz-Hinzufügungseinrichtung besteht, die zu den Vertikal- und Tiefen-Koordinaten auf Basis der Stufe des Knotens in der Knoten-Kanten-Struktur einen Versatz hinzufügt.
Computergesteuertes Anzeigesystem nach Anspruch 1, wobei für jeden der Vielzahl von Knoten eine horizontale Koordinate beibehalten wird und Vertikal- sowie Tiefen-Koordinaten anhand der Flächenfunktion erzeugt werden.
Computergesteuertes Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Flächenfunktion für eine Parabel bestimmt ist.
Computergesteuertes Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Flächenfunktion eine Hyperbel ist.
Computergesteuertes Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Flächenfunktion eine Fläche ist, die durch zwei schneidende Linien definiert wird.
Computergesteuertes Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, die des weiteren eine Einrichtung zum Auswählen einer Fläche, um die die Knoten-Kanten-Struktur gezogen wird, aus einer Gruppe von Flächen umfasst, wobei die Gruppe von Flächen eine Hyperbel, eine Parabel und eine Fläche enthält, die durch zwei schneidende Linien definiert wird.
Verfahren zum Anzeigen einer Knoten-Kanten-Struktur in einer dreidimensionalen Visualisierung auf einer Anzeigeeinrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Empfangen einer Knoten-Kanten-Struktur (501), wobei die Knoten-Kanten-Struktur eine Vielzahl von Knoten und Stufen umfasst; b) Anordnen der Knoten-Kanten-Struktur auf einer Ebene (502), um eine Ebenen-Adresse für jeden der Vielzahl von Knoten in der Knoten-Kanten-Struktur zu erzeugen; c) Umwandeln der Ebenen-Adresse jedes Knotens (504) der Vielzahl von Knoten in der Knoten-Kanten-Struktur unter Verwendung einer Flächenfunktion, um eine dreidimensionale Anzeige-Adresse zu erzeugen, die Horizontal-, Vertikal- und Tiefen-Koordinaten umfasst, wobei die Flächenfunktion einer Flächenform entspricht; d) Anzeigen der Knoten der Knoten-Kanten-Struktur (505) an ihrer jeweiligen dreidimensionalen Anzeige-Adresse, wobei die gesamte Knoten-Kanten-Struktur um die Flächenform herum gezogen erscheint; e) Bewirken von Rollen der Knoten-Kanten-Struktur, so dass sich die Knoten-Kanten-Struktur um die Flächenform herum rollt; wobei der Schritt des Umwandelns der Ebenen-Adresse jedes Knotens der Knoten-Kanten-Struktur unter Verwendung einer Flächenfunktion zum Erzeugen einer Anzeige-Adresse des weiteren aus dem Schritt des Hinzufügens eines Versatzes zu den Vertikal- und den Tiefen-Koordinaten auf Basis der Stufe des Knotens in der Knoten-Kanten-Struktur besteht und der Knoten-Kanten-Struktur visuell als näher an einem Betrachter wahrgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Umwandelns der Ebenen-Adresse jedes Knotens der Knoten-Kanten-Struktur unter Verwendung einer Flächenfunktion zum Erzeugen einer Anzeige-Adresse des weiteren aus dem Schritt des Beibehaltens einer Horizontal-Koordinate für den Knoten in der Knoten-Kanten-Struktur und des Erzeugens von Vertikal- sowie Tiefen-Koordinaten aus der Flächenfunktion besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die Flächenfunktion eine Gleichung für eine Hyperbel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die Flächenfunktion eine Gleichung für eine Parabel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die Flächenfunktion eine Gleichung für eine Fläche ist, die durch zwei schneidende Linien definiert wird.