thumb|350px|Symulacja kolizji samochodu osobowego. Wizualizacja – ogólna nazwa graficznych metod tworzenia, analizy i przekazywania informacji. Za pomocą środków wizualnych ludzie wymieniają się zarówno ideami abstrakcyjnymi, jak i komunikatami mającymi bezpośrednie oparcie w rzeczywistości. W dzisiejszych czasach wizualizacja wpływa na sposób prowadzenia badań naukowych, jest rutynowo wykorzystywana w dyscyplinach technicznych i medycynie, służy celom dydaktycznym, a także bywa pojmowana jako środek wyrazu artystycznego.
Rozwój pojęcia thumb|Mapa świata Ptolemeusza thumb|Marsz wojsk napoleońskich według Minarda Problem wizualnego przetwarzania dostępnych informacji istnieje od początku ludzkiej cywilizacji. Do historycznego dziedzictwa technik wizualnych zalicza się malowidła naskalne, egipskie hieroglify, ryciny ze starożytnych traktatów matematycznych oraz szkice pionierskich wynalazków autorstwa Leonarda da Vinci. Przykładowymi osiągnięciami w tej dziedzinie są Geografia Ptolemeusza (II w. n.e.), wczesne mapy Chin (1137 r. n.e.), grafiki Charlsa Minarda (1861 r.) ilustrująca inwazję Napoleona na Rosję. Większość najnowszych koncepcji opiera się na wykorzystywaniu potencjału technik informatycznych. Za klasyczne opracowania tego tematu zostały uznane dzieła E. Tufta: The Visual Display of Quantitative Information (1983 r.) i Envisioning Information (1990 r.).
Naukowcy od początku starali się wykorzystać możliwości grafiki komputerowej do rozwiązywania problemów badawczych. Jedynym ograniczeniem pozostawała z początku niska wydajność dostępnego sprzętu. Wzrost zainteresowania technikami wizualizacyjnymi zaczął się w 1987 r., po publikacji specjalnego wydania czasopisma Computer Graphics poświęconemu wizualizacji w obliczeniach naukowych. Odpowiedzią na potrzeby środowiska badaczy są cyklicznie konferencje pod patronatem IEEE Computer Society oraz ACM SIGGRAPH, często poświęcane konkretnym zagadnieniom, np. wizualizacji przestrzennej (np. volume visualization).
Wizualizacje ułatwiają zrozumienie skomplikowanych zjawisk przyrodniczych i procesów technicznych. W telewizyjnej prognozie pogody zastępują one prawdziwe zdjęcia satelitarne. Podczas programów informacyjnych wszelkie mapy, rekonstrukcje wydarzeń i katastrof oraz dane statystyczne są przedstawiane w formie łatwo przyswajalnej dla przeciętnego odbiorcy. Podręczniki szkolne oraz czasopisma popularnonaukowe oferują często bardziej wyrafinowane przykłady infografik, zakładające umiejętność krytycznego myślenia czytelnika.
Największe korzyści z tych technik są widoczne w pracy naukowej. Pozwalają one przedstawiać zarówno abstrakcyjne, nieprzetworzone bloki danych eksperymentalnych, jak i rezultaty obliczeń opartych modelach teoretycznych. Rezultatem może być obraz znajdujący się w przestrzeni dwu- lub trójwymiarowej.
Do wizualizacji naukowej służy specjalistyczne oprogramowanie, chociaż niektóre techniki są dostępne również z poziomu zwykłego pakietu biurowego. Część aplikacji, wykorzystywanych pierwotnie w środowisku akademickim, jest dystrybuowanych na licencji open source, która pozwala na swobodne udostępnianie projektów i modyfikacje kodu źródłowego wedle własnych potrzeb. Na rynku dostępnych jest również kilka komercyjnych pakietów narzędziowych. Praca z nimi polega na modelowaniu przepływu danych (ang. data flow model) – podejście spopularyzowane przez programy: AVS, IRIS Explorer oraz VTK toolkit albo zarządzaniu danymi statycznymi (ang. data state models) z poziomu arkusza kalkulacyjnego, jak w Spreadsheet for Visualization lub Spreadsheet for Images.
Wizualizacja danych Wizualizacja danych to zagadnienie ich obrazowego przedstawienia. Dane są rozumiane jako „informacje, które zostały zestawione w pewnej schematycznej formie, np. zmiennych lub współrzędnych”. Według Friedman (2008) jej głównym celem jest skuteczny i zrozumiały przekaz zawartych w nich treści. Jednym z najczęściej popełnianych błędów bywa przykładanie zbytniej uwagi do formy komunikatu, który przestaje spełniać swoje zasadnicze zadanie. Odmienny pogląd na sens tej dziedziny wyrażają Fernanda Viegas i Martin M. Wattenberg, akcentując rolę pozyskania uwagi potencjalnego odbiorcy. Odpowiedni sposób przedstawienia danych pozwala na poprawne i szybkie zrozumienie zależności opisanych przez dane. Nieodpowiedni sposób prezentacji prowadzi do powstawania celowych lub przypadkowych zniekształceń w postrzeganiu zależności obecnych w danych. Ogólnie rzecz biorąc, wizualizacja danych stanowi wspólny obszar zainteresowań badaczy i osób trudniących się zarządzaniem informacjami.
Przetworzone dane można zaprezentować w różny sposób. Friendly (2008) zakłada dwie główne metody przekazu: wykresy statystyczne oraz kartografię tematyczną. Inny podział wyróżnia wśród nich siedem zasadniczych funkcji: mapy myślowe przekaz wiadomości przekaz surowych danych przekaz powiązań, zależności przekaz stron internetowych publikacja artykułów i innych opracowań narzędzia i usługi do wykorzystania przez odbiorcę. Z perspektywy nauk informatycznych użyteczny może być podział na podspecjalności: algorytmy i techniki wizualizacji wizualizacja przestrzenna (objętościowa) wizualizacja informacji metody wielorozdzielcze (ang. multiresolution methods) techniki modelowania techniki interakcyjne, architektura interfejsu użytkownika.
Sposoby przedstawiania informacji Grafika informacyjna thumb|Rozkład linii metra w Washington D.C. Grafika informacyjna (infografika) służy obrazowemu przedstawianiu informacji w możliwie prosty i czytelny sposób. Z tego względu jest wykorzystywana przy projektowaniu znaków, map terenu, redakcji artykułów prasowych oraz w celach edukacyjnych. Język symboliczny umożliwia porozumienie się specjalistów z różnych dziedzin, np. informatyków, matematyków, badaczy przyrody i statystyków.
Infografiki towarzyszą nam w życiu codziennym, ilustrując koncepcje, których opisanie słowami byłoby skomplikowane i czasochłonne. W gazetach za ich pomocą przedstawia się prognozę pogody, mapki poglądowe i wykresy statystyczne. Niektóre publikacje (np. podręczniki użytkownika, encyklopedie ilustrowane) opierają się na nich w całości. Mapy terenu zawierają legendę ułatwiającą odczytanie wszystkich istotnych informacji. Znaki drogowe, plansze bhp i podobne komunikaty umożliwiają w szybki i intuicyjny sposób odnalezienie drogi, dostrzeżenie zagrożenia lub przekazanie informacji technicznych. Ich przydatność uzależniona jest od stopnia konwencjonalności: powinny wykorzystywać symbole i znaczenia najbardziej rozpowszechnione w społeczeństwie.
Rysunki techniczne Rysunki techniczne są formą graficzną przedstawiającą w konwencjonalny sposób plany konstrukcyjne lub zasady działania różnych przedmiotów. Osoby podejmujące się wykonania takich projektów muszą przestrzegać szeregu norm regulujących stosowane oznaczenia, rodzaj perspektywy, sposoby pomiaru itp. Dzięki narzuceniu odgórnych standardów zachowuje się precyzję wyrażania myśli i uniwersalność przekazu. Odróżnia to grafikę użytkową od rysunku artystycznego, który w założeniu ma być ekspresyjny i umożliwiać wielopłaszczyznową interpretacje.
W przeszłości projekty techniczne były kreślone odręcznie, z użyciem specjalistycznych narzędzi, takich jak: przykładnica, grafion, kółkownik, krzywiki czy pantograf. W wypadku popełnienia poważniejszego błędu cały szkic musiał być przygotowywany od początku. Dopiero wprowadzenie programów do komputerowego wspomagania projektowania (ang. computer-aided design system, CAD) zmieniło ten stan rzeczy. Od tej pory wszelkie poprawki i uwagi można nanosić w czasie rzeczywistym, a poprzednio zebrane pomiary wykorzystywać przy kolejnych projektach. Systemy 3D CAD w rodzaju Autodesk Inventor lub SolidWorks wnoszą możliwość zebrania wszystkich rysunków w jedną funkcjonalną całość. Dzięki nim można zweryfikować, czy obliczenia zostały przeprowadzone prawidłowo, a projekt jest fizycznie wykonalny. Pozwala to zaoszczędzić znaczne środki finansowe w wypadku tworzenia planów budynków, statków, maszyn lotniczych czy pojazdów motorowych. Rezultat stanowi podstawę do krytycznej analizy projektu przez większą liczbę osób z różnych dziedzin, czyli wizualizację ostatecznego produktu.
Ilustracje techniczne thumb|Ilustracja graficzna podzespołów komputerowych Formą przekazu informacji technicznych dla szerszego grona niewykwalifikowanych odbiorców jest ilustracja techniczna. Dzięki niej czytelnik może mieć wgląd w zagadnienia, na których temat nie uzyskał systematycznego wykształcenia. Obraz jest w stanie skutecznie przekazać ilość wiedzy, wymaganą do obsługi danego narzędzia lub wyrobienia sobie ogólnego wyobrażenia o zasadach jego działania. Oddaje całkowite proporcje obiektu i zawiera wszystkie zasadnicze elementy budowy, redukując jednocześnie ilość szczegółów technicznych. Dobrym przykładem są przekroje perspektywiczne (ang. cutaway drawings), ukazujące selektywnie fragmenty wnętrza przedmiotu, zachowując jego kontury. Dzięki temu zabiegowi łatwo się zorientować we wzajemnych relacjach między wszystkimi podzespołami.
Kartografia Kartografia jest nauką i techniką wykonywania map. Łączy przesłanki teoretyczne ze sztuką doboru odpowiednich metod odwzorowania oraz zawarcia wszystkich istotnych oznaczeń. Stara się ona dać obiektywny obraz terenu, przekazując równolegle szereg informacji ważnych dla konkretnego odbiorcy. Współczesna kartografia bazuje na cyfrowych systemach informacji geograficznej (ang. Geographic Information System, GIS).
Wykresy statystyczne Wykresy statystyczne, zwane również graficznymi technikami analitycznymi, stanowią wizualizację danych o charakterze ilościowym. Wyniki obliczeń statystycznych zwykle mają formę stabelaryzowaną. Aby zobrazować ich znaczenie, opracowano algorytmy, generujące na ich podstawie ilustracje graficzne. Przybliżają one pewne relacje zachodzące w zbiorze danych. Do najbardziej popularnych przedstawień zalicza się wykresy rozrzutu, histogramy, wykresy odchyleń, pudełkowe wykresy zakresu (ang. box plots) i tradycyjne diagramy kołowe. Są niezbędnym składnikiem technik eksploracyjnej analizy danych (ang. exploratory data analysis, EDA), gdyż mogą ukazywać nietrywialne zależności, które trudno wykryć za pomocą rutynowych testów statystycznych.
Diagramy matematyczne Diagramy matematyczne są sposobem graficznego wyrażania zależności matematycznych. Istnieje wiele pomysłowych metod ich reprezentacji, poniżej wymieniono kilka wybranych przykładów.