Evaluating Sketchy Lines for the Qualitative Visualization of Uncertainty

We report on results of a series of user studies on the perception of visual variables that are commonly used in the literature to depict uncertainty. To the best of our knowledge, we provide the first formal evaluation of the use of these variables to facilitate an easier reading of uncertainty in visualizations that rely on line graphical primitives. In addition to blur, dashing and grayscale, we investigate the use of ‘sketchiness’ as a visual variable because it conveys visual impreciseness that may be associated with data quality. Inspired by work in non-photorealistic rendering and by the features of hand-drawn lines, we generate line trajectories that resemble hand-drawn strokes of various levels of proficiency—ranging from child to adult strokes—where the amount of perturbations in the line corresponds to the level of uncertainty in the data. Our results show that sketchiness for the visualization of uncertainty in lines is as intuitive as blur; although people subjectively prefer dashing style over blur, grayscale and sketchiness. We discuss advantages and limitations of each technique and conclude with design considerations on how to deploy these visual variables to effectively depict various levels of uncertainty for line marks. Key-words: Uncertainty visualization, qualitative evaluation, quantitative evaluation, perception ∗ Nadia Boukhelifa is with INRIA, France; email: [email protected] † Anastasia Bezerianos is with LRI (Univ Paris-Sud & CNRS) and INRIA, France; email: [email protected]. ‡ Tobias Isenberg is with the University of Groningen, the Netherlands, and with DIGITEO/CNRS/INRIA, France; e-mail: [email protected]. § Jean-Daniel Fekete is with INRIA, France; email: [email protected]. ¶ Minor editorial changes. Evaluation de lignes dessinées á main levée pour la visualisation d’incertitude qualitative Résumé : Nous rapportons les résultats d’études utilisateurs sur la perception de variables visuelles qui sont couramment utilisées dans la littérature pour représenter l’incertitude. A notre connaissance, nous rapportons la première évaluation formelle de l’utilisation de ces variables pour faciliter la lecture de l’incertitude dans des visualisations qui reposent sur des lignes graphiques primitives. En plus du flouté, des pointillés et des niveaux de gris, nous avons étudié l’utilisation du dessin á main levée comme variable visuelle parce qu’il transmet l’imprécision qui peut être associée á la qualité des données. Inspirés par les travaux sur NPR (Non-Photorealistic Rendering) et par l’aspect des lignes tracées á la main, nous avons généré des trajectoires linéaires ressemblant á des traits dessinés á la main, et correspondant á différents niveaux de compétence—allant de l’enfant á l’adulte—pour lesquels la quantité de perturbations dans la ligne correspondait au niveau d’incertitude des données. Nos résultats montrent que l’utilisation du dessin á main levée pour la visualisation de l’incertitude dans les lignes est aussi intuitive que le flouté, bien qu’intuitivement les personnes préfèrent subjectivement les pointillés au flou, aux niveaux de gris ainsi qu’au dessin á main levée. Nous discutons les avantages et les limites de chaque technique et nous concluons sur des considérations de conception, concernant comment déployer ces variables visuelles pour représenter efficacement plusieurs niveaux d’incertitude pour des repères linéaires. Mots-clés : Visualisation de l’incertitude, évaluation qualitative, évaluation quantitative, perception Evaluating Sketchy Lines for the Visualization of Qualitative Uncertainty 3