Anabiosis: 紙上での動的な色彩表現を実現した絵画作品
辻航平

脇田玲

本論文では，紙上での動的な色彩表現を実現する Polychrome Paper Computing という新しい技術を紹介する．この技術は，紙とコンピューティングをシームレスに融合させる新しい発色技術であり，人間が創造してきた紙上の芸術作品，及びその制作手法を保存しながら，紙というマテリアルの進化を促進することが期待できる．ANABIOSIS は，人が紙上に描かれた蝶に触れることにより，蝶の色彩が動的に変化するインタラクティブな絵画作品である．紙とコンピューティングがシームレスに融合することにより，紙上での動的な表現，新しいインタラクションを提供している．

Anabiosis: A Pictorial Art Based on Polychrome Paper Computing
KOHEI TSUJI†AKIRA WAKITA‡

We propose a new paper computing technology which enables dynamic color change on paper. Anabiosis,
made by this technology, is an interactive pictorial artwork. When you touch a butterfly printed on paper
surface, the color of the butterfly changes dynamically. Polychrome paper computing is a new color-generating
technology which connects paper and computing seamlessly, and is also a bridge to connect computing withexpressions and printing techniques by papers humans have developed. It is expected to accelerate theevolution of paper as material, preserving the methods to produce paper artworks which humans havedeveloped, at the same time.

1.

はじめに紙は我々の歴史において重要な役割を果たして来たメディアである．紙に書かれた記録を元に我々の歴史

ジタル技術の登場により，過去より蓄積された美しさを創造する技術・技法を捨て去るのではなく，コンピューティングとの新たな融合を目指し，紙というマテリアルの進化を探るべきである．

は紐解かれ，紙で作られた襖，障子，屏風などによっ

我 々 は 本 論 文 に お い て ， Polychrome Paperて我々の生活空間は定義され，紙上での表現追究は美Computing（以下，PPC）という紙上での動的な色彩しい日本芸術を生み出すための土壌であった．このよ表現を実現する新しい技術を紹介する．PPC は紙のうな創造的な性質を有した紙というメディアは，現在薄く柔軟な性質を保持しながらコンピュータ制御によも我々にその価値を提供し続けてくれている．しかし，って色彩を動的に変化させることを目的に開発された．

近年の iPad や Kindle などのデジタルデバイスの台頭

ANABIOSISI は PPC を利用して作られた絵画作品でにより，紙はかつての役割を失い，そのメディアとしあり，人が紙上の蝶に触れることにより，蝶の色彩がての地位を失いつつある．

動的に変化する紙上での新しいインタラクションを提一方で，このメディアの変遷は同時に，紙のメディアとしての価値を再考し，デジタルとの新たな融合の道筋を予感させる．紙というマテリアルに対し，人間供する．

2.

関連研究

は様々な美しさを創出させる技術・技法を開発し続け紙にフィジカル・コンピューティングを埋め込む研て来た．例えば，世界中の人々を魅了する芸術作品で究は，マイコンや LED などのアクチュエータを紙にある浮世絵は，多色刷りという印刷技術によってのみ，添付し，何らかの情報発信をする紙として幾つか提案

その美しさを創造され，巻物に書かれた美しい仮名文されている．Buechley ら[1]は，導電性インクを使用

字は，書道という形でその美しい文字を多くの人が習し，紙上で回路を描く方法を提案し，回路に装飾とし得するための技法として確立された．我々は新しいデての価値を与えた．この技術を用いたアプリケーションとしては，Electroic Popables[2]というインタラクテ

慶應義塾大学

総合政策学部

ィブな飛び出す絵本が提案されている．Coelho ら[3]Keio University Faculty of Policy Management

は紙漉を利用し，導電性繊維を回路として紙の中に埋慶應義塾大学

め込み LED を点灯させるなどのインタラクションを環境情報学部

Keio University Faculty of Environment and Information Studies

情報処理学会 インタラクション 2011

Pulp-Based Computing という手法によって実現している．これらの研究は，紙というマテリアル上でフィジカル・コンピューティングを実現する方法を開発し，ペーパー・コンピューティングという新しい分野を開拓した．
一方で今後は，紙というマテリアルとコンピューティングとのよりシームスな融合が求められるであろう．
つまり，紙が「透明なインターフェイス」を保持したマテリアルへと進化することが期待されているのだ．
LED などの既存の電子部品を紙に埋め込むことは，コンピュータの存在を意識させ，紙の薄く，変形自由
図1 ANABIOSISな特性を失うこととなる．例えば，色彩変化が自由でプログラマブルなインクが将来的に開発されることにより，紙の物理的特性を失わずにコンピュータ制御が可能になるはずだ．このような「透明なインターフェイス」を保持した紙を開発していくことは，ユビキタス・コンピューティングのビジョンに貢献することになる．そして，紙の物理的特性を失わなければ，紙に付随する既存の技術・技法を応用することが可能になる．これにより，過去より蓄積された紙上での美しい芸術作品を創造するための技術・技法を利用し，紙メディアの新しい価値を見出すことが可能になるはずだ．

3.

ANABIOSIS

ドイツの昆虫学者 Adalbert Seitz（1860-1938）は，
全 16 巻になる世界中の蝶や蛾をリトグラフによって表現した図鑑 The Macrolepidoptera of the World を編纂した．Seitz の手によって生み出された蝶達は，まさ図2 鑑賞者が紙上の蝶に触れることにより，色彩が変化している様子．はじめはモノクロの蝶に鮮やかな色彩が表れる．

4.

実装

紙とコンピュータをシームレスにつなげるためには，に紙上で生きているかの様な美しさを有している．

センサー・アクチュエータを紙の薄く柔軟な特性に馴

ANABIOSIS は，Seitz が紙に描いた美しい蝶に対し，染むような構造へとデザインしなければならない．

コンピュータによって動的な変化を与えることを目指

我々は印刷技術と機能性インクを用いてその課題を解した作品である．

決した．ANABIOSIS には，浮世絵や版画の多色刷りANABIOSIS は，一見，額に飾られた美しい蝶の絵の要領で，機能性インクを階層的に印刷している．そであるが，人が紙上の蝶に触れることにより，一瞬にれぞれの層が連携し合うことで発色の機能を実現してして蝶に色彩が帯びる．図 1 の様に，普通の絵画のよいる．以下では，センサー・アクチュエータそれぞれ

うに壁に飾られた ANABIOSIS は，コンピュータの存の構造の説明を行う．

在を意識させない．鑑賞者が ANABIOSIS に触れると，4.1

センサー

蝶はモノクロから鮮やかなカラーへその色彩を変化さ

蝶の胴部の裏側には銅箔テープで制作した静電センせる．図 2 にあるように，モノクロの蝶が色彩を帯びサーを添付している．図 4 の様に添付されたセンサー

るその一瞬は，鑑賞者の生命が紙上の蝶に分け与えらにより，人の接触を感知して電気制御を行っている．

れ，蘇生したかの様な感覚を与える．このインタラク

PPC においては，銅ペーストを印刷することによりションは紙単体では実現できなかったことであり，コセンサーを紙へ埋め込むことが可能であるが，本稿でンピュータと紙が一体となって初めて実現出来た新しはプロトタイプ段階として銅箔テープを用いている．

い体験である．このように，紙とコンピューティング

銅箔テープは，銅箔から作られており，裏面はテープを融合させることにより，紙上での動的な表現，紙とになっている為，紙に貼ることが可能である．銅箔テの新しいインタラクションが可能となる．

ープを用いることにより，銅ペーストで印刷したセン

Anabiosis: 紙上での動的な色彩表現を実現した絵画作品

サーと同等の機能を保持し，紙の薄い特性を保ったま術品が世に残されている．ANABIOSIS では実際の蝶まセンサーを紙へ埋め込んでいる．の色彩を紙上に閉じ込めるために，液晶インクを用いて蝶の構造色を再現している．液晶インクは構造色を実現している特殊インクの一つであり，熱によってインクの色彩を可逆的に変化させる．インクの色彩は，温度が上昇するにつれて無色，赤，緑，青へと変化す
る．我々はこの色彩変化を紙上で実現するために，他の印刷階層との関係性を考慮し温度域を設定している．
28℃から 32℃の温度域において色彩変化が起こる調合したインクを ANABIOSIS に用いている．そして，後述する発熱層との連携により紙上での色彩変化を実現している．
4.2.3

第 3 層：発色部

銅色の部分は銅箔テープで作られ本研究で使用する液晶インクは，コレステリック液たセンサーである．黒色部分はカーボンインクを利用した発熱晶をマイクロカプセル化し，溶剤と撹拌したものであ部であり，銀色部分が銀ペーストを使用した回路部である．

る．コレステリック液晶は螺旋構造に由来する光学的

図3 裏面の回路とセンサーアクチュエータ

4.2

アクチュエータは，図 3 に示すように，紙の表面に装飾部・変色部・発色部の 3 層，裏面に発熱部・回路部の 2 層，合計 5 層によって実現している．以下では順番にそれぞれの層の機能説明を行う．

性質を持ち，螺旋構造の周期に応じて，光を波長選択的に反射する．その螺旋のピッチが可視光の領域にあれば美しい反射光を見ることができる．従って，この色の変化は，液晶自身の色が変化したからではなく，黒で塗られた上でのみ発色する．ANABIOSIS ではモ
ノクロにおいてのカラーバランスに考慮し，黒の色合いを決定している．
4.2.4

第 4 層：発熱部

液晶インクの色合いを変化させるためには，発熱する仕組みが不可欠である．発熱する仕組みを紙で実現する際，ニクロム線などの既存の発熱体を紙へ埋め込むことは紙の持つ薄い特性を喪失してしまう．我々は，発熱材料としてカーボンペースト，抵抗調整インクが最適であると発見した．液晶インク層との温度の関係性により抵抗値を決定し，カーボンペースト・抵抗調整インクを調合している．抵抗調整インクはカーボンペーストに対し 5%加えることにより，抵抗値が約２
図4 発色構造の図

表面に３層，裏面に２層の印刷を施している．これにより紙に対し，表面に発色する仕組み，裏面に発熱する仕組みと回路を埋め込むことを可能にした．

4.2.1

第 1 層：装飾部倍となる．
4.2.5

第 5 層：回路部

回路や電極の機能を実現するためには，銀ペーストを用いている．銀ペーストは抵抗値が低いため，印刷装飾部は紙上全体の装飾を担う層である．蝶の変色により発生する抵抗値の増大を最小に押さえることがする部分を美しく見せるために羽の輪郭をデザインし可能となる．これにより目標とする発熱部までの抵抗ている．我々の実験の結果，蝶の輪郭を最前面である値の計算を比較的容易に行うことを可能としている．

最後に印刷することにより，よりリアルな蝶の表現がまた，回路には通電箇所と絶縁箇所が発生する．紙と可能であることを発見した．

いう２次元のスペースでそれを実現するために，絶縁

4.2.2

第 2 層：変色部

モルフォ蝶は構造色によって，美しい青を放っている．その魔力的な色彩に魅了され，古代より数々の美インクを用いて絶縁層を印刷することによりその機能を実現している．

情報処理学会 インタラクション 2011

5.

評価

2010 年 11 月 22 日（月）から 23 日（火）に慶應義塾大学 SFC 研究所が主催する Open Research Forum2010 が六本木アカデミーヒルズにて開催された．
我々は評価・コメント取得のために，ANABIOSIS のデモ展示を行った．会場に来場した企業の方をはじめとする多くの方々に ANABIOSIS を体験してもらい，コメントを取得した．
体験者には，「紙の上の蝶に触れてみてください．」と声を掛け，紙にコンピュータが介在している情報を予め与えずに体験してもらった．蝶の色彩変化が起こると同時に，多くの人が驚きの歓声をあげた．これは，一見，普通の紙に描かれた蝶の絵画でありながら，蝶の色彩が一瞬にして動的に変化する体験を鑑賞者に与えられたことがその要因と考えられる．この体験を作り出すためには，紙とコンピューティングのシームレスな融合が必須であった．
一方で，数名のインタラクションの専門家からは，絵画に触るというインタラクションの不自然性を指摘された．これは，「蝶に生命を吹き込む」という作品コンセプトであるため，この作品においては適切なインタラクションである．しかし，インプットとアプリケーションが対応した自然なインタラクションのデザインが今後の課題となった．例えば，絵本などの鑑賞者が紙に対して自然に触るような文化に則った，アプリケーションのデザインが期待される．

既存の電子部品を紙に埋め込んだ従来のペーパー・コンピューティングではなく，紙の特性に馴染みながらも，コンピュータ制御を可能とした，新しいビジョンを提示したことになる．
本来 PPC は，浮世絵や版画などの印刷技術とコンピューティングとを融合することを目的として作られた．紙上の芸術作品とコンピューティングが融合して行くことは，従来の静的な表現に加え動的な表現も可能となり，紙の新しい価値を生み出すことにつながる．
これは同時に，職人が保持するノウハウとコンピューティングとの融合につながる．世界的芸術作品である
浮世絵は，紙というマテリアルに対し多色印刷技術により作られるが，印刷技術と職人の手に蓄積された技能をもって初めて美しい作品が誕生する．これにより，コンピュータでは作り出せない，作品の風合い・おもむきを紙に残すことができるだろう．
我々が提案するペーパー・コンピューティングの方
向性は，紙に対する人が創出した技術・技法の保存とその進化ということにある．紙に対し，人間は美しさを引き出す様々な方法を開発し続けて来た．今なお，世界中の人々を魅了する紙の芸術作品，またその制作手法を，我々はデジタル技術をもって捨去ろうとしている．紙には単なる記録媒体としての役割以上に多くの文化的側面が付随し，我々はそのための技術・技法を作り続けて来たことを忘れてはならない．デジタル技術によって，人間が作り出して来た美しさを生み出す技術・技法を捨て去るのではなく，コンピュータとの新たな融合を目指し，紙というマテリアルの進化を探るべきだ．紙が「透明なインターフェイス」を獲得したとき，我々を更に魅了する美しさを保持した芸術作品が創造されて，人類の文化に貢献するはずだ．

参

図5 Open Research Forum 2010 での展示の様子

6.

結論

我々が開発した PPC は，今までのペーパー・コンピューティングにはない新しい発色技術である．この発色技術により，紙とコンピューティングをシームレスに結ぶことが可能となった．これは，LED などの考文献1) Buechley, L., Hendrix, S., and Eisenberg, M. 2009.
Paper, Paint, and Programs: First Steps Toward theComputational Sketchbook. In Proceedings ofTangible and Embedded Interaction (TEI),
Cambridge, UK, February 2009, pp. 9-12.
2) Qi, J. and Buechley, L. 2010. Electronic popables:
exploring paper-based computing through aninteractive pop-up book. TEI ‘10. ACM, New York,NY, 121-128.
3) Coelho, M., Hall, L., Berzowska, J. and Maes, P.
Pulp-Based Computing: A Framework for BuildingComputers Out of Paper, in the 9th International
Conference on Ubiquitous Computing (Ubicomp '07).
4) Adalbert Seitz “The Macrolepidoptera of the World”
http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:The_
Macrolepidoptera_of_the_World