基于脑波仪的熊兔赛跑注意力训练游戏的设计与实现

朱平

摘要：《熊免赛跑》双人脑波游戏采用物联网脑神经脉冲反馈采集仪、Unity专用的波特率解析系统和Unity5D游戏引擎相结合开发，采集玩家脑波状态来驱动游戏中人物的状态，采用双人联网的训练模式，使训练更富有竞技性和娱和}生。

关键词：脑波 注意力 游戏 Unity

引言

脑波目前用于医学、刑侦、少儿教育等等领域，在医学上主要用于精神治疗，在刑侦上主要应用于测谎仪和根据嫌疑犯的精神状态来进行审讯，少儿教育方面主要用于锻炼儿童的专注能力和放松能力。

脑波设备本质均为检测设备（类似于体温计、血压计等），对人体没有任何影响和作用。脑波仪只是通过技术和数据转换把状态检测出来。游戏软件将接收到的脑波信号进行处理后作为驱动参数控制游戏进程。脑电生物反馈训练的目的是促进神经网络的生长和运行的稳定性。

1游戏介绍

《熊兔赛跑》双人脑波游戏采用物联网脑神经脉冲反馈采集仪、Unity专用的波特率解析系统和Unity3D游戏引擎相结合开发而来，采集玩家脑波状态来驱动游戏中角色的状态，采用双人联网对战的训练模式，使训练更富有竞技性和娱乐性。越专注游戏角色跑的越快，最后才能获得胜利！让玩家边玩边训练自己的注意力集中能力。当玩家在脑波训练的过程中具备了集中自己注意力的能力时，他做其它事情也能保持注意力。通过游戏情境培养儿童坚持性等自我控制品质比非游戏情境更有效，因为这会让儿童在积极快乐的框架下发展他们的自我控制能力。

2游戏的设计与实现

2.1游戏原理和规则

原始脑电波有a、p、e、6多组信息。脑电波的频率与人脑的活跃程度相关，频率越高代表大脑越活跃。a脑电波通常在人处于心神专注或者完全放松的精神狀态下出现[3]。本游戏的基本原理是，通过连接脑波设备获取二进制脉冲数据，解析脉冲数据使它们成为能在Unity游戏中使用的Float值，然后在脚本中进行解析数据，当数据连接成功之后，把数据实时传送的数据对接至Unity，在搭建好的场景中把数据转换成速度赋值给小兔子和小熊猫，并改变角色的动画状态，专注度越高的就能越快跑到终点。

2.2游戏设计与实现

Unity是目前非常火热的游戏引擎，Unity跨平台游戏开发引擎，具有开发速度快、灵活，跨平台能力强的特点，可一键将游戏部署在IOS，ANDROID，PC，WEB，PS3，XBOX等各种平台中[4]，目前被各大游戏厂商所使用，本项目使用脑波检测+Unity引擎的创新模式。来给孩子专注度训练提供解决方案。步骤如下：

2.2.IUnity连接脑波设备获取二进制脉冲数据，脑波设备的芯片种类千奇百怪，而且年代跨度非常大，不同版本的芯片，不同厂家的芯片数据格式各不一样。提取出正确的数据格式到Unity游戏引擎里是重中之重。

2.2.2解析脉冲数据使它们成为能在Unity游戏中使用的Float值，在脚本中进行解析数据，下面为部分代码。

2.2.3游戏UI开 发： 完 成Canvas，GameObjec，Plane.UIButton.Text. Scene. OutLine.DirectionalLight，Camera，音乐，跳转等组件的制作，事件函数脚本的编写。

2.2.4游戏主体开发：当数据连接成功之后，使用Unity开始制作游戏，第一步做一些游戏的模型，uv贴图的制作，骨骼动画、动画的制作，骨骼权重优化。

2.2.5第二把实时传送的数据对接至Unity，在搭建好的场景中把数据转换成速度赋值给小兔子和小熊猫，并改变角色的动画状态，专注度越高的玩家能越快跑到终点。

2.2.6结果评测系统：当两方都到达终点之后跳转到结果评测系统，在此系统中，会处理出双方玩家在本次游戏中的脑波状态值，并给出评价，帮助玩家改善注意力。

2.2.7汇总游戏数据，打包导出游戏可执行文件：Unity引擎可以全平台适配，可以导出手游、端游、页游等各种格式的可执行文件。

3总结

本游戏采用最新脑波研究成果和物联网技术结合Unity游戏引擎开发，通过游戏的方式轻松、愉悦地训练自己的注意力集中能力。采取双人对战训练模式，使训练更丰富更具有趣味性和挑战性;游戏具备多端跨平台发布能力;安全无副作用，效果稳定。非常适合3 12岁儿童的注意力集中度训练改善问题，也能一定程度缓解孩童紧张、焦躁情绪，减少心理疾病发生的机率。

参考文献

[1]王湃，王晓伟.基于脑波控制的3D游戏系统设计与实现[J].科技广场，2016（05）：16-19.

[2]孙岩，金芳，何明影，沈悦，杨丽珠，游戏训练提高幼儿自我控制能力：来自ERP的证据[J].心理科学，2015（05）1109-1115.

[3]孙玉宽，窦唱，屈通.基于脑波的专注度训练系统的设计与实现[J].电脑与电信，2018（21）：31-32+52.

[4]黄薇.UnitV引擎方式下3D对战型游戏的网络设计与开发[J]。现代电子技术，2015，（23）：118-121.