基于腦波儀的熊兔賽跑注意力訓練游戲的設計與實現

朱平

摘要：《熊免賽跑》雙人腦波游戲采用物聯網腦神經脈沖反饋采集儀、Unity專用的波特率解析系統和Unity5D游戲引擎相結合開發，采集玩家腦波狀態來驅動游戲中人物的狀態，采用雙人聯網的訓練模式，使訓練更富有競技性和娛和}生。

關鍵詞：腦波 注意力 游戲 Unity

引言

腦波目前用于醫學、刑偵、少兒教育等等領域，在醫學上主要用于精神治療，在刑偵上主要應用于測謊儀和根據嫌疑犯的精神狀態來進行審訊，少兒教育方面主要用于鍛煉兒童的專注能力和放松能力。

腦波設備本質均為檢測設備（類似于體溫計、血壓計等），對人體沒有任何影響和作用。腦波儀只是通過技術和數據轉換把狀態檢測出來。游戲軟件將接收到的腦波信號進行處理后作為驅動參數控制游戲進程。腦電生物反饋訓練的目的是促進神經網絡的生長和運行的穩定性。

1游戲介紹

《熊兔賽跑》雙人腦波游戲采用物聯網腦神經脈沖反饋采集儀、Unity專用的波特率解析系統和Unity3D游戲引擎相結合開發而來，采集玩家腦波狀態來驅動游戲中角色的狀態，采用雙人聯網對戰的訓練模式，使訓練更富有競技性和娛樂性。越專注游戲角色跑的越快，最后才能獲得勝利！讓玩家邊玩邊訓練自己的注意力集中能力。當玩家在腦波訓練的過程中具備了集中自己注意力的能力時，他做其它事情也能保持注意力。通過游戲情境培養兒童堅持性等自我控制品質比非游戲情境更有效，因為這會讓兒童在積極快樂的框架下發展他們的自我控制能力。

2游戲的設計與實現

2.1游戲原理和規則

原始腦電波有a、p、e、6多組信息。腦電波的頻率與人腦的活躍程度相關，頻率越高代表大腦越活躍。a腦電波通常在人處于心神專注或者完全放松的精神狀態下出現[3]。本游戲的基本原理是，通過連接腦波設備獲取二進制脈沖數據，解析脈沖數據使它們成為能在Unity游戲中使用的Float值，然后在腳本中進行解析數據，當數據連接成功之后，把數據實時傳送的數據對接至Unity，在搭建好的場景中把數據轉換成速度賦值給小兔子和小熊貓，并改變角色的動畫狀態，專注度越高的就能越快跑到終點。

2.2游戲設計與實現

Unity是目前非?；馃岬挠螒蛞?，Unity跨平臺游戲開發引擎，具有開發速度快、靈活，跨平臺能力強的特點，可一鍵將游戲部署在IOS，ANDROID，PC，WEB，PS3，XBOX等各種平臺中[4]，目前被各大游戲廠商所使用，本項目使用腦波檢測+Unity引擎的創新模式。來給孩子專注度訓練提供解決方案。步驟如下：

2.2.IUnity連接腦波設備獲取二進制脈沖數據，腦波設備的芯片種類千奇百怪，而且年代跨度非常大，不同版本的芯片，不同廠家的芯片數據格式各不一樣。提取出正確的數據格式到Unity游戲引擎里是重中之重。

2.2.2解析脈沖數據使它們成為能在Unity游戲中使用的Float值，在腳本中進行解析數據，下面為部分代碼。

2.2.3游戲UI開 發： 完 成Canvas，GameObjec，Plane.UIButton.Text. Scene. OutLine.DirectionalLight，Camera，音樂，跳轉等組件的制作，事件函數腳本的編寫。

2.2.4游戲主體開發：當數據連接成功之后，使用Unity開始制作游戲，第一步做一些游戲的模型，uv貼圖的制作，骨骼動畫、動畫的制作，骨骼權重優化。

2.2.5第二把實時傳送的數據對接至Unity，在搭建好的場景中把數據轉換成速度賦值給小兔子和小熊貓，并改變角色的動畫狀態，專注度越高的玩家能越快跑到終點。

2.2.6結果評測系統：當兩方都到達終點之后跳轉到結果評測系統，在此系統中，會處理出雙方玩家在本次游戲中的腦波狀態值，并給出評價，幫助玩家改善注意力。

2.2.7匯總游戲數據，打包導出游戲可執行文件：Unity引擎可以全平臺適配，可以導出手游、端游、頁游等各種格式的可執行文件。

3總結

本游戲采用最新腦波研究成果和物聯網技術結合Unity游戲引擎開發，通過游戲的方式輕松、愉悅地訓練自己的注意力集中能力。采取雙人對戰訓練模式，使訓練更豐富更具有趣味性和挑戰性;游戲具備多端跨平臺發布能力;安全無副作用，效果穩定。非常適合3 12歲兒童的注意力集中度訓練改善問題，也能一定程度緩解孩童緊張、焦躁情緒，減少心理疾病發生的機率。

參考文獻

[1]王湃，王曉偉.基于腦波控制的3D游戲系統設計與實現[J].科技廣場，2016（05）：16-19.

[2]孫巖，金芳，何明影，沈悅，楊麗珠，游戲訓練提高幼兒自我控制能力：來自ERP的證據[J].心理科學，2015（05）1109-1115.

[3]孫玉寬，竇唱，屈通.基于腦波的專注度訓練系統的設計與實現[J].電腦與電信，2018（21）：31-32+52.

[4]黃薇.UnitV引擎方式下3D對戰型游戲的網絡設計與開發[J]?，F代電子技術，2015，（23）：118-121.