ProgrammableGrass

There are various proposals for employing grass materials as a green landscape-friendly display. However, it is difficult for current techniques to display smooth animations using 8-bit images and to adjust display resolution, similar to conventional displays. We present ProgrammableGrass, an artificial grass display with scalable resolution, capable of swiftly controlling grass color at 8-bit levels. This grass display can control grass colors linearly at the 8-bit level, similar to an LCD display, and can also display not only 8-bit -based images but also videos. This display enables pixel-by-pixel color transitions from yellow to green using fixed-length yellow and adjustable-length green grass. We designed a grass module that can be connected to other modules. Utilizing a proportional derivative control, the grass colors are manipulated to display animations at approximately 10 [fps]. Since the relationship between grass lengths and colors is nonlinear, we developed a calibration system for ProgrammableGrass. We revealed that this calibration system allows ProgrammableGrass to linearly control grass colors at 8-bit levels through experiments under multiple conditions. Lastly, we demonstrate ProgrammableGrass to show smooth animations with 8-bit grayscale images. Moreover, we show several application examples to illustrate the potential of ProgrammableGrass. With the advancement of this technology, users will be able to treat grass as a green-based interactive display device.

緑の景観に調和するディスプレイとして，芝生の素材を用いる手法がさまざまに提案されている．しかし現状の技術では，従来のディスプレイのように8bit画像を用いた滑らかなアニメーションを表示したり，表示解像度を調整したりすることは難しい．本研究では，解像度を拡張でき，芝生の色を8bit階調で素早く制御できる人工芝ディスプレイ ProgrammableGrass を提案する．このディスプレイは，液晶ディスプレイのように芝生の色を8bit階調で線形に制御でき，8bit画像だけでなく動画も表示できる．長さが一定の黄色い芝と，長さを変えられる緑の芝を用いることで，画素ごとに黄色から緑へ色を変化させる．また，ほかのモジュールと連結できる芝生モジュールを設計した．比例微分（PD）制御を用いて芝生の色を操作し，約10 fpsでアニメーションを表示する．芝の長さと色の関係は非線形であるため，ProgrammableGrass のためのキャリブレーションシステムを開発した．複数の条件下での実験により，このキャリブレーションシステムによって芝生の色を8bit階調で線形に制御できることを明らかにした．最後に，8bitのグレースケール画像による滑らかなアニメーションの表示を示すとともに，ProgrammableGrass の可能性を示すいくつかの応用例を紹介する．この技術が発展すれば，ユーザは芝生を，緑をベースとしたインタラクティブなディスプレイデバイスとして扱えるようになる．