基于腦波儀的熊兔賽跑注意力訓(xùn)練游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱平

摘要：《熊免賽跑》雙人腦波游戲采用物聯(lián)網(wǎng)腦神經(jīng)脈沖反饋采集儀、Unity專用的波特率解析系統(tǒng)和Unity5D游戲引擎相結(jié)合開(kāi)發(fā)，采集玩家腦波狀態(tài)來(lái)驅(qū)動(dòng)游戲中人物的狀態(tài)，采用雙人聯(lián)網(wǎng)的訓(xùn)練模式，使訓(xùn)練更富有競(jìng)技性和娛和}生。

關(guān)鍵詞：腦波 注意力 游戲 Unity

引言

腦波目前用于醫(yī)學(xué)、刑偵、少兒教育等等領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)上主要用于精神治療，在刑偵上主要應(yīng)用于測(cè)謊儀和根據(jù)嫌疑犯的精神狀態(tài)來(lái)進(jìn)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(shè)備本質(zhì)均為檢測(cè)設(shè)備（類似于體溫計(jì)、血壓計(jì)等），對(duì)人體沒(méi)有任何影響和作用。腦波儀只是通過(guò)技術(shù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換把狀態(tài)檢測(cè)出來(lái)。游戲軟件將接收到的腦波信號(hào)進(jìn)行處理后作為驅(qū)動(dòng)參數(shù)控制游戲進(jìn)程。腦電生物反饋訓(xùn)練的目的是促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生長(zhǎng)和運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1游戲介紹

《熊兔賽跑》雙人腦波游戲采用物聯(lián)網(wǎng)腦神經(jīng)脈沖反饋采集儀、Unity專用的波特率解析系統(tǒng)和Unity3D游戲引擎相結(jié)合開(kāi)發(fā)而來(lái)，采集玩家腦波狀態(tài)來(lái)驅(qū)動(dòng)游戲中角色的狀態(tài)，采用雙人聯(lián)網(wǎng)對(duì)戰(zhàn)的訓(xùn)練模式，使訓(xùn)練更富有競(jìng)技性和娛樂(lè)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(xùn)練自己的注意力集中能力。當(dāng)玩家在腦波訓(xùn)練的過(guò)程中具備了集中自己注意力的能力時(shí)，他做其它事情也能保持注意力。通過(guò)游戲情境培養(yǎng)兒童堅(jiān)持性等自我控制品質(zhì)比非游戲情境更有效，因?yàn)檫@會(huì)讓兒童在積極快樂(lè)的框架下發(fā)展他們的自我控制能力。

2游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1游戲原理和規(guī)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(guān)，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(tài)下出現(xiàn)[3]。本游戲的基本原理是，通過(guò)連接腦波設(shè)備獲取二進(jìn)制脈沖數(shù)據(jù)，解析脈沖數(shù)據(jù)使它們成為能在Unity游戲中使用的Float值，然后在腳本中進(jìn)行解析數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)連接成功之后，把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送的數(shù)據(jù)對(duì)接至Unity，在搭建好的場(chǎng)景中把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成速度賦值給小兔子和小熊貓，并改變角色的動(dòng)畫(huà)狀態(tài)，專注度越高的就能越快跑到終點(diǎn)。

2.2游戲設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Unity是目前非常火熱的游戲引擎，Unity跨平臺(tái)游戲開(kāi)發(fā)引擎，具有開(kāi)發(fā)速度快、靈活，跨平臺(tái)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可一鍵將游戲部署在IOS，ANDROID，PC，WEB，PS3，XBOX等各種平臺(tái)中[4]，目前被各大游戲廠商所使用，本項(xiàng)目使用腦波檢測(cè)+Unity引擎的創(chuàng)新模式。來(lái)給孩子專注度訓(xùn)練提供解決方案。步驟如下：

2.2.IUnity連接腦波設(shè)備獲取二進(jìn)制脈沖數(shù)據(jù)，腦波設(shè)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(shù)據(jù)格式各不一樣。提取出正確的數(shù)據(jù)格式到Unity游戲引擎里是重中之重。

2.2.2解析脈沖數(shù)據(jù)使它們成為能在Unity游戲中使用的Float值，在腳本中進(jìn)行解析數(shù)據(jù)，下面為部分代碼。

2.2.3游戲UI開(kāi) 發(fā)： 完 成Canvas，GameObjec，Plane.UIButton.Text. Scene. OutLine.DirectionalLight，Camera，音樂(lè)，跳轉(zhuǎn)等組件的制作，事件函數(shù)腳本的編寫(xiě)。

2.2.4游戲主體開(kāi)發(fā)：當(dāng)數(shù)據(jù)連接成功之后，使用Unity開(kāi)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(dòng)畫(huà)、動(dòng)畫(huà)的制作，骨骼權(quán)重優(yōu)化。

2.2.5第二把實(shí)時(shí)傳送的數(shù)據(jù)對(duì)接至Unity，在搭建好的場(chǎng)景中把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成速度賦值給小兔子和小熊貓，并改變角色的動(dòng)畫(huà)狀態(tài)，專注度越高的玩家能越快跑到終點(diǎn)。

2.2.6結(jié)果評(píng)測(cè)系統(tǒng)：當(dāng)兩方都到達(dá)終點(diǎn)之后跳轉(zhuǎn)到結(jié)果評(píng)測(cè)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，會(huì)處理出雙方玩家在本次游戲中的腦波狀態(tài)值，并給出評(píng)價(jià)，幫助玩家改善注意力。

2.2.7匯總游戲數(shù)據(jù)，打包導(dǎo)出游戲可執(zhí)行文件：Unity引擎可以全平臺(tái)適配，可以導(dǎo)出手游、端游、頁(yè)游等各種格式的可執(zhí)行文件。

3總結(jié)

本游戲采用最新腦波研究成果和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合Unity游戲引擎開(kāi)發(fā)，通過(guò)游戲的方式輕松、愉悅地訓(xùn)練自己的注意力集中能力。采取雙人對(duì)戰(zhàn)訓(xùn)練模式，使訓(xùn)練更豐富更具有趣味性和挑戰(zhàn)性;游戲具備多端跨平臺(tái)發(fā)布能力;安全無(wú)副作用，效果穩(wěn)定。非常適合3 12歲兒童的注意力集中度訓(xùn)練改善問(wèn)題，也能一定程度緩解孩童緊張、焦躁情緒，減少心理疾病發(fā)生的機(jī)率。

參考文獻(xiàn)

[1]王湃，王曉偉.基于腦波控制的3D游戲系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技廣場(chǎng)，2016（05）：16-19.

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

[3]孫玉寬，竇唱，屈通.基于腦波的專注度訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦與電信，2018（21）：31-32+52.

[4]黃薇.UnitV引擎方式下3D對(duì)戰(zhàn)型游戲的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J]。現(xiàn)代電子技術(shù)，2015，（23）：118-121.