基于腦波儀的熊兔賽跑注意力訓練游戲的設(shè)計與實現(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)合開發(fā)，采集玩家腦波狀態(tài)來驅(qū)動游戲中人物的狀態(tài)，采用雙人聯(lián)網(wǎng)的訓練模式，使訓練更富有競技性和娛和}生。

關(guān)鍵詞：腦波 注意力 游戲 Unity

引言

腦波目前用于醫(yī)學、刑偵、少兒教育等等領(lǐng)域，在醫(yī)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(jù)嫌疑犯的精神狀態(tài)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(shè)備本質(zhì)均為檢測設(shè)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(shù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換把狀態(tài)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(qū)動參數(shù)控制游戲進程。腦電生物反饋訓練的目的是促進神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生長和運行的穩(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)合開發(fā)而來，采集玩家腦波狀態(tài)來驅(qū)動游戲中角色的狀態(tài)，采用雙人聯(lián)網(wǎng)對戰(zhàn)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(yǎng)兒童堅持性等自我控制品質(zhì)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(fā)展他們的自我控制能力。

2游戲的設(shè)計與實現(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，通過連接腦波設(shè)備獲取二進制脈沖數(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，然后在腳本中進行解析數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)連接成功之后，把數(shù)據(jù)實時傳送的數(shù)據(jù)對接至Unity，在搭建好的場景中把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成速度賦值給小兔子和小熊貓，并改變角色的動畫狀態(tài)，專注度越高的就能越快跑到終點。

2.2游戲設(shè)計與實現(xiàn)

Unity是目前非?；馃岬挠螒蛞?，Unity跨平臺游戲開發(fā)引擎，具有開發(fā)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(chuàng)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(shè)備獲取二進制脈沖數(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，在腳本中進行解析數(shù)據(jù)，下面為部分代碼。

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

2.2.4游戲主體開發(fā)：當數(shù)據(jù)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(quán)重優(yōu)化。

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

2.2.6結(jié)果評測系統(tǒng)：當兩方都到達終點之后跳轉(zhuǎn)到結(jié)果評測系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，會處理出雙方玩家在本次游戲中的腦波狀態(tài)值，并給出評價，幫助玩家改善注意力。

2.2.7匯總游戲數(shù)據(jù)，打包導出游戲可執(zhí)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(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游戲引擎開發(fā)，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(zhàn)訓練模式，使訓練更豐富更具有趣味性和挑戰(zhàn)性;游戲具備多端跨平臺發(fā)布能力;安全無副作用，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(fā)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(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[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(jù)[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(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦與電信，2018（21）：31-32+52.

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