This thesis presents an elevating tangible block supporting 2.5D interaction in a tabletop computing environment. A user study is reported to explore its impact. To develop the prototype, named as G-raffe, the previous cases of tangible media were reviewed to understand the limits of tangible interaction on tabletop computing environment. It was found that there are needs to support spatial interaction and the potentials of using multiple display devices. Through iterative design process, G-raffe was developed. It has a stretching head-up part so that users can manipulate and express digital information for tangible interaction in space on top of a tabletop computer. Metal ribbon has adopted for implementation of the spatial interaction. Small tablet devices or mobile phones can be placed on top of the metal ribbon and paired with the tabletop computer. The prototype consists of three components, the metal ribbon support being reeled in a small box, the body containing both a motor and sensors, and the head attaching a paired mobile device. The tabletop touch display is also paired with G-raffe using Bluetooth. All the devices exchange signals one another and shape the height of 3D contents. Also they detect users` manipulation and adjust the changed height value or reloaded information of the level.
To find the value of the physical-digital integrated spatial interaction and the improvement direction of the prototype development, a user study was conducted with 6 industrial design students. Participants experienced manipulating G-raffe and mouse on a tabletop after watching the complementary video about the other spatial interaction scenarios. Feedbacks were collected from questionnaire and interview. The results can be summarized in three parts: The effectiveness in spatial manipulating as benefit, the usefulness of spatial interaction tasks as unremarkable factors, and the low efficiency of operating as shortcoming. It is inferred that the reason of the low efficiency from the interview and rediscovered the usefulness of the prototype. G-raffe helps users figure out 3D contents effectively, so it can be a meaningful interaction for delivering presence of the complex 3D contents beyond 2D graphic expression. Although uncomfortable wide manipulation range is required by the prototype size and physical resists against quick movement prevents efficient operation, users had meaningful experience of attachment or remembering contents as making effort on interaction. There were several limitations discovered. The stability of the prototype needs to be improved. The scenarios were not focused on grapping objects but watching 3D contents. Because the survey was the qualitative research which was conducted with few participants on a controlled situation in a short period, it was difficult to make statistical analysis. Technical issues should be solved and user scenario needs to be improved. The further study of user experience value on digital-physical integrated spatial interaction needs to be explored with a structured assessment and in real situation.
본 연구에서 테이블 컴퓨팅 환경에서 디지털과 실체가 융합된 공간을 더 효과적으로 활용할 수 있는 새로운 인터랙션 방법과 도구를 탐색하고자 2.5D 인터랙션을 지원하는 승강형 탠저블 블록인 G-raffe를 개발하고 사용자 평가를 실시하였다. G-raffe 개발에 앞서, 기존 탠저블 미디어 연구의 사례와 테이블탑 컴퓨팅 환경에서의 탠저블 인터랙션 한계를 조사하고, 기기간 연동을 통한 공간 인터랙션의 가능성을 확인하였다. G-raffe는 상하 움직임을 능동적으로 표현하여 공간 인터랙션에서도 조작과 표현이 결합된 탠저블 인터랙션을 가능하게 한다. 일상에서 접하기 쉽도록, 금속 리본 지지대를 적용하여 일반 테이블탑 화면 위에 올려놓고도 공간 인터랙션을 가능하게 하였으며, 주변 여분의 디지털 기기를 연동하여 입체를 구성할 수 있게 하였다.
프로토타입 구성은 작은 공간에 감아 넣다가 높이 뻗을 수 있는 금속 리본 지지대와, 지지대를 움직이는 모터와 상태를 인식하는 센서가 담긴 몸체, 연동된 기기가 붙는 머리로 구성되고, 터치를 인식할 수 있는 디스플레이와 블루투스로 연동될 수 있도록 되어 있다. 기기간에 신호를 주고받으며 입체적인 컨텐츠의 높낮이를 표현하며, 사용자의 높낮이 조작을 인식하여 높이 값을 변경하거나 변경된 높이에서 볼 수 있는 새로운 정보를 보여준다.
디지털과 실체가 융합된 3차원 공간이 사용자의 인터랙션에 주는 가치와 이를 지원하는 프로토타입의 개발방향을 알아보기 위해, 6명의 산업디자인학과 학생을 대상으로 사용자 평가가 진행되었다. 테이블탑 컴퓨팅 환경에서 G-raffe와 Mouse를 자유롭게 비교 체험하면서, 3가지의 공간 인터랙션에 대한 시나리오를 비디오 시청으로 체험을 보완하고, 이어 설문과 인터뷰를 통해 피드백을 얻었다. 평가 결과, 설문을 통해 3차원 공간을 다루는 장점이 뚜렷한 효과성, 큰 이점이 없는 유용성, 단점으로 지적된 효율성의 세 그룹으로 나뉘어지는 평가를 받았다. 인터뷰를 통해서 낮은 효율성의 원인을 밝히고 프로토타입의 효용성에 대해서 재확인하였다.
G-raffe는 사람들이 복잡한 3차원의 컨텐츠를 효과적으로 느끼고, 어렵지 않게 파악할 수 있게 도와주는 역할을 하며, 실존감 있는 표현을 전달하는데 가치가 있음을 확인하였다. 또한 넓은 범위의 움직임을 요구하는 크기와 빠른 움직임을 막는 물리적인 저항은 효율적인 작업을 방해하지만, 인터랙션에 들인 노력만큼 컨텐츠를 기억하고 애착을 남기는 의미 있는 경험을 얻게 됨을 확인하였다.
프로토타입의 정확도와 견고성이 사용자 기준에 미흡했다는 점과 시나리오가 3차원 공간을 들여다보는 역할 위주에 치우쳐져 있다는 연구 한계가 있다. 또한 짧은 시간에 실험실의 제한된 환경 하에서 이루어진 평가였던 점 및 적은 실험 참여 인원으로 발전 가능성을 타진하는 정성평가였던 점 역시 평가 결과가 통계적 대표성을 띌 수 없다는 한계를 지니고 있다. 향후 연구로는 기술적 한계와 시나리오를 보완하고, 실제 환경에서 체계적인 평가를 통해 디지털과 실체가 융합된 공간을 활용하는 인터랙션의 사용자 가치를 재 탐색하고자 한다.
