Recent advances in technology, especially the development of new materials and smaller actuators, have yielded dynamic and interactive surfaces. However, while artists and designers possess numerous techniques and tools to improve the physical appearance of an object’s surface, similar methods for designing the dynamic and interactive properties of the emergent surfaces are lacking. This thesis explores actuated pixels, a new class of computer-controlled material with kinetic properties, as a potential building material for interactive kinetic surfaces.
In the first part of the thesis, we propose an interaction model of actuated pixels. Adapted from the Model-Control-Representation-(intangible and tangible) model of tangible user interfaces, our model shows how actuated pixels can be represented and controlled through their three computational properties, i.e., compositeness, transitiveness, and programmability. The model can be used to both analyze existing systems and synthesize new design ideas, helping to draw attention to less explored areas.
In the second part of the thesis, we propose a series of research implementations that are designed to explore the interaction model. First, we develop the Shade Pixel to investigate how the combination of physical material and kinetic motion creates aesthetic expressions. In particular, the Shade Pixel demonstrates how the transitive ability of actuated pixels makes unobtrusive and aesthetically pleasing kinetic expressions possible. Second, using Kinetic Tiles and Kinetic I/O Tiles, we explore the programming methods that exploit the physicality and kinetic behavior of actuated pixels. Using the prototypes, we propose a new form of actuated pixel that is spatially reconfigurable and temporally programmable, and demonstrate how users can manipulate directly the choreographic elements of actuated pixels in the creation of kinetic animations.
In the last part of the thesis, we share the results from an exploratory user workshop conducted with groups of children, industrial design students, and media art students, in order to evaluate the interaction model of actuated pixels and to explore their design and interaction possibilities.
Actuated pixels enable us to envisage a future wherein the surfaces of everyday objects and spaces can serve as interactive kinetic displays. It is expected that this study will motivate and inspire designers to explore the design space of actuated pixels not only to enhance the appearance of everyday surfaces but also to enrich our interactions with them.
최근 기술의 발달을 통해 동적이며 상호작용 가능한 표면이 새롭게 등장하고 있다. 하지만 디자이너들이 이러한 표면이 가지는 복잡한 성질을 다룰 기술과 도구가 부족하다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 동적이며 상호작용 가능한 표면의 구성요소로서 구동 픽셀 (actuated pixel)을 탐색하였다. 구동 픽셀은 동적인 성질을 가지는 새로운 형태의 컴퓨터로 제어되는 재료 (computationally controlled material)이다. 구동 픽셀은 움직임을 구현할 수 있는 특징으로 인해 움직이는 테이블 탑 디스플레이나 햅틱 장치와 같은 물리적인 인터페이스에서 사용되고 있으며 인터랙티브 설치 미술에서도 활용되고 있다. 하지만 여러 다른 분야에 산재되어 있는 기존 연구를 분류하고 연구되지 않은 영역을 찾을 수 있게 하는 이론적인 틀은 아직 마련되지 않았다. 다시 말해, 구동 픽셀의 상호작용 모델과 특성, 디자인 스페이스에 대한 연구가 미흡한 실정이다.
본 연구는 첫째, 구동 픽셀의 개념을 정의하고, 그 상호작용 모델을 제시한다. 탠저블 인터랙션의 MCRit 모델을 바탕으로 한 상호작용 모델은 구동 픽셀이 그 대표적인 특성인 복합성 (compositeness), 상태 전이성 (transitiveness), 프로그램 가능성 (programmability) 을 통해 어떻게 표현되고 제어되는지 보여준다.
둘째, 구동 픽셀의 상호작용 모델을 설명하고 구체화 할 수 있는 예시로서 Shade Pixel과 Kinetic Tile, Kinetic I/O Tile을 개발하였다. Shade Pixel은 재료의 물리적인 특성과 움직임이 가지는 동적인 특성이 어떤 심미적인 표현을 만들어내는지 살펴본다. 특히 Shade Pixel은 구동 픽셀의 상태 전이성이 기존 발광형 픽셀의 대안으로서 시각적 소음을 줄이면서도 미적인 표현이 가능하다. Kinetic Tile과 Kinetic I/O Tile은 구동 픽셀의 물리적인 특성과 동적인 특성을 활용할 수 있는 프로그래밍 방법을 탐색한다. 두 프로토타입은 재배열과 프로그래밍이 가능한 구동 픽셀의 새로운 형태를 제시하며, 사용자가 직접 픽셀의 공간적, 시간적 요소를 조정하여 동적인 애니메이션 (kinetic animation)을 만들 수 있음을 보여준다.
셋째, 구동 픽셀의 상호작용 모델을 검증하고 새로운 디자인과 상호작용의 가능성을 탐색하기 위해 어린이, 산업디자인학과 대학원생, 미디어 아트 전공 대학원생이 참여한 사용자 워크샵을 실시하였다. 이를 통해 구동 픽셀이 새로운 표현의 수단을 넘어서 동적인 상호작용의 매개체로 사용될 수 있음을 확인하였고, 구동 픽셀의 디자인에 필요한 실제적인 요소들을 파악하였다.
구동 픽셀은 일상 사물과 공간의 표면을 동적이며 상호작용 가능하게 바꾸어 줄 수 있는 디자인 재료이다. 본 연구의 결과 및 논의가 일상에서 즐겁고 풍요로운 상호작용 경험을 가능하게 하는 다양한 구동픽셀의 개발을 촉진하기를 기대한다.
