User-centric Enhancement of Radial Charts for Search Result Visualizations

This works aims at comparing and enhancing the perception of similarity and relevance in radar charts. The inter-data point similarity indicates similarity between data points by distance along the angle, while the relevance of a data point to a fixed reference point, is represented by the distance of a data point to the center. Two main variations of radial visualizations are examined: a donut and a polar representation of the search result space. It can be hypothesized that the additional inner gap in the center of the donut chart enhances the perception of both, similarity and relevance, because it omits the counterintuitive positioning of data points around the origin of the polar coordinate system. In order to investigate which visualization type (polar or donut chart) supports the human similarity and relevance perception better, two consecutive user studies were conducted. Firstly, a preliminary study was conducted to determine which number of grid lines and inner circles best supports similarity and relevance perception in both chart types. In a between-subjects design, three variations of grid lines (4, 8, 12) and three variations of inner circles (3, 5, 8) have been tested, in an objective manner, thereby measuring accuracy and reaction time. Secondly, based on the findings of the pre-study, a larger quantitative study examined the response time and accuracy of human perception of similarity and relevance in both chart types, indicating to what extent the two perceptions of distance are supported in each visualization. Participants performed a series of tasks using both visualization types, namely an Identify, a Compare and a Summarize Task. It has been found, that similarity perception is best supported by the donut chart, regarding accuracy and reaction time, except for the tested Similarity Compare Task, where participants were faster in the donut chart, but less accurate. Relevance perception is best supported in the polar chart in terms of reaction time across all three tested tasks. However, should accurate perception be the primary focus, the use of a donut chart for relevance perception is equally appropriate.

Diese Arbeit hat zum Ziel, die Wahrnehmung von Ähnlichkeit und Relevanz in Radialdiagrammen zu vergleichen und zu verbessern. Die Ähnlichkeit zwischen Datenpunkten wird durch den Abstand entlang des Winkels angezeigt, während die Relevanz eines Datenpunkts in Bezug zu einem festen Referenzpunkt durch den Abstand des Datenpunkts zum Zentrum dargestellt wird. Es werden zwei Hauptvarianten radialer Visualisierungen untersucht: eine Donut- und eine Polar-Darstellung des Suchergebnisraums. Es lässt sich die Hypothese aufstellen, dass das zusätzliche innere Loch im Zentrum des Donut-Diagramms die Wahrnehmung sowohl der Ähnlichkeit als auch der Relevanz verbessert, da es die kontraintuitive Positionierung von Datenpunkten um den Ursprung des Polarkoordinatensystems vermeidet. Um zu untersuchen, welcher Visualisierungstyp (Polar oder Donut) die menschliche Wahrnehmung von Ähnlichkeit und Relevanz besser unterstützt, wurden zwei aufeinanderfolgende Nutzerstudien durchgeführt. Zunächst wurde eine Vorstudie durchgeführt, um zu ermitteln, welche Anzahl von Gitterlinien und inneren Kreisen die Wahrnehmung von Ähnlichkeit und Relevanz in beiden Diagrammtypen am besten unterstützt. In einem between-subjects Versuchsdesign wurden drei Varianten von Gitterlinien (4, 8, 12) und drei Varianten von inneren Kreisen (3, 5, 8) objektiv getestet, wobei Genauigkeit und Reaktionszeit gemessen wurden. Zweitens untersuchte eine größere quantitative Studie, basierend auf den Ergebnissen der Vorstudie, die Reaktionszeit und Genauigkeit der menschlichen Wahrnehmung von Ähnlichkeit und Relevanz bei beiden Diagrammtypen und zeigt auf, inwieweit die beiden Distanzwahrnehmungen in der jeweiligen Visualisierung unterstützt werden. Die Teilnehmer führten eine Reihe von Aufgaben unter Verwendung beider Visualisierungstypen durch, nämlich eine Identifizierungs-, eine Vergleichs- und eine Zusammenfassungsaufgabe. Es hat sich gezeigt, dass die Wahrnehmung von Ähnlichkeit hinsichtlich Genauigkeit und Reaktionszeit am besten durch das Donut-Diagramm unterstützt wird, mit Ausnahme der getesteten Ähnlichkeitsvergleichsaufgabe, bei der die Teilnehmer im Donut-Diagramm schneller, aber weniger genau waren. Die Wahrnehmung von Relevanz wird im Polar-Diagramm hinsichtlich der Reaktionszeit bei allen drei getesteten Aufgaben am besten unterstützt. Sollte jedoch die akkurate Wahrnehmung im Vordergrund stehen, ist die Verwendung eines Donut-Diagramms für die Wahrnehmung von Relevanz ebenso geeignet.