电脑游戏的生理信号控制装置

1.本发明涉及一种电脑游戏的控制装置，尤其涉及一种电脑游戏的生理信号控制装置，更 具体的说，本发明涉及一种应用游戏者本人的生理信号控制电脑游戏的装置，这种装置由生 理信号采集、调理、转换模块及数据通讯模块构成，由传感器采集游戏者的生理信号，信号 放大和调理后，经A/D转换成数字信号直接传输至电脑控制电脑游戏，或者信号经处理分析 后转化为控制指令，控制电脑游戏，当游戏者生理信号发生改变时采用声、光、电、热等多 种物理形式反馈。
2.按照权利要求1所述的装置中，本发明采用生理信号控制装置全部或部分控制操纵电脑 游戏，实现这种控制方式第一种可行方法是在游戏过程中实时采集游戏者的生理信号，信号 经放大、调理，转换成数字信号后，传输到主控计算机，通过Direct X控制件中的Direct Input 控制操纵电脑游戏，实现这种控制方式的第二种可行方法是将游戏中实时采集的游戏者的生 理信号放大、调理、A/D转换成数字信号后，对信号进一步处理分析，提取出信号中某些代 表生理信号改变的特征标志，计算其数量后，将其转化为控制指令，通过Direct Input控件控 制操纵电脑游戏。
3.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明中的生理信号控制装置的 作用类似于经典电脑游戏中手动控制操纵装置，例如键盘、鼠标、操纵杆，其作用是通过输 出控制信号，控制操纵游戏中主体的活动，采用上述第一种方式控制时，经转换后的生理数 字信号以预先定义的控制模式直接控制游戏中游戏主体某种活动形式，生理数字信号的数量 与该种活动的幅度呈现线性关系，例如，当采用脉搏信号作为控制信号时，采集的脉搏信号 经放大、调理、A/D转换后成为脉冲信号，当预先定义脉搏信号控制游戏主体Z轴时，并且 脉搏信号与Z轴移动幅度呈反向线性关系时，这时游戏者的脉搏速率越慢，游戏主体移动幅 度越大，采用上述第二种方式控制时，从已完成采集、放大、调理、A/D转换的生理数字信 号中提取某些代表生理信号改变的特征标志，计算后转化为控制指令，以预先定义的控制模 式控制游戏中游戏主体某种活动方式，例如，同样采用脉搏波信号时，从转化成数字信号的 脉搏波形中提取RR间隔大于50毫秒的RR-50次数，计算单位时间内RR-50的次数并转化 为控制指令，这时，游戏者放松程度越高，RR-50次数越多，游戏主体的移动幅度越大。
4.按照权利要求1所述的装置中，本发明采用生理信号控制装置控制操纵电脑游戏时，其 控制方式的实现是通过对微软公司windows软件的Direct X控件中Direct Input对象进行设 置，Direct Input为各种游戏输入设备提供了最先进的接口，通过直接与设备驱动程序配合， Direct Input饶过Windows消息系统，提供了最佳性能，本发明的生理信号控制装置基于Direct Input组件基础上开发驱动程序，预先定义各种生理信号控制方式以及与Direct Input的接口， 通过Direct Input控制操纵游戏。
5.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置控制操纵电脑游戏的 方式多种多样，理想的方式是采用生理信号控制游戏中游戏主体的部分特征或部分活动，例 如，通过传递不同数量的脉冲给游戏进程控制单元来控制游戏的进程，当脉冲数量越少时， 游戏进程越快(当以脉搏波为控制信号时)，或当脉冲数量越高，游戏进程越快(当以RR-50 数量为控制信号时)，通过传递不同的脉冲数量给加分或减分单元，来使游戏中人物加减生命 值和能量值，改变游戏分数和奖励点数等，通过传递不同的脉冲数量给剧情控制单元，使游 戏的某项活动发生变化，比如游戏的场景、场景引发的剧情、游戏速度、游戏中在拥有某些 技能后在游戏中的形象效果等，通过传递不同数量的脉冲给武器配置单元，使游戏中人物增 加或减少各种武器装备等，在这种方法中，游戏的控制是游戏者手动控制和生理信号控制相 互配合来实现的，例如，手动控制游戏人物的活动方向，但游戏人物力量、速度大小由生理 信号控制，当游戏者手动控制射击的方向和手动扣击板机时，生理信号控制子弹的贮存量， 限制射击的次数，当竞赛游戏手动控制运动装置的方向时，运动装置的移动速度由生理信号 控制，当格斗游戏中手动控制格斗动作时，格斗时的力量由生理信号控制，本发明的另一种 控制方式是游戏全部由生理信号控制，这种游戏属于简单类型游戏，采用数种不同的生理信 号控制不同种类活动，或不同轴向移动，例如采用左右脑电波控制左右侧方向，采用肌电信 号控制速度。
6.按照权利要求1所述的装置中，应用于本发明装置控制的生理信号，可以是人体各种形 式的体表生理信号，包括脉搏波信号、心电信号、脑电信号、肌电信号、皮肤电信号、呼吸 信号、体表温度信号、血压信号、血氧饱和度信号、眼电信号、眼球运动信号等生理信号， 上述生理信号可以采用相应的专用生理信号传感器采集，这种由生理信号传感器采集的生物 电信号或非电信号，通过传感器转变成标准电信号进行进一步放大、调理，本发明装置中生 理信号采集模块由上述各种通用型或专用型生理信号传感器构成，本发明装置用于监测游戏 者生理信号的各项指标是以观察人体生理放松状态为标准的，这些指标可以是监测脉搏波或 心电波形中RR-50数量、PP-50数量、LH分量、HF分量或LF/HF比值、单位时间内心率的 变化、呼吸频率或呼吸幅度变化、肌电信号变化、脑电α波数量变化、体表温度变化、皮肤 电传导率变化、血压变化、血氧饱和度改变、单位时间内氧气和二氧化碳含量的改变等，最 佳的选择是生理信号传感器容易佩戴，不影响游戏者活动，不增加游戏者痛苦，指标稳定可 靠，重复性强，容易测试、分析对比的生理信号类型，此外，由于不同生理信号的生物反馈 控制难度不一致，考虑到初学者和新手掌握难易程度，可以从最简单的呼吸生物反馈训练开 始，让游戏者有一定理解和认识后，采用脉搏波传感器监测RR-50数量，逐步发展到测试肌 电信号、皮电信号、皮肤温度信号，最后采用脑电信号生物反馈，也可以根据游戏者个人健 康状态，选择最适合游戏者个人的生物反馈形式。
7.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明的生理信号控制装置可以 添加生物反馈功能，及时将采集的生理信号以声、光、热、电、振动等多种方式及时反馈给 游戏者，反馈方式包括，在显示器上显示生理信号的数量或者以图形或图表的方式显示生理 信号改变；可以采用合成音调的方式播放相应频率的音调或经不同频率调制的音乐；还可以 是微波加热器、红外线加热器的振动；或者是微弱的脉冲电刺激等，生物反馈的另一种形式 是以游戏者平静状态时的生理信号基线值为对比指标，一旦生理状态向益于健康状态方向改 变(即放松状态)并触发阀值，出现声、光、热、电、振动、吹风等方式的反馈，提示游戏 者已取得的正面成果，鼓励游戏者。
8.按照权利要求1所述的装置中，本发明的生理信号控制装置可以是通用型电脑游戏控制 装置，适合于各种电脑游戏的应用，由生理信号传感器模块，生理信号放大、调理、A/D转 换模块，信号处理、分析、计算模块，数据通讯传输模块和功能设置模块等构成，其中生理 信号传感器可以是任何上述类型的具有采集生理信号功能的传感器，信号放大、调理采用集 成化、高共模抑制比的仪表放大器，A/D转换采用8位、12位或16位A/D转换芯片，信号 处理分析计算采用单片电脑，数据通讯可以采用USB接口或RS232C接口电路，功能设置由 专门设计的软件承担，该专用软件基于Direct X控件平台开发，同时具有选择不同生理信号 控制不同类型活动的功能，多样化的选择及控制功能是该专用软件设计的首要目标，以满足 多种多样游戏的需要。
9.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明的生理信号控制装置可以 用来在原有电脑游戏基础上改变控制及操纵方式以增加游戏的可玩性、趣味性和竞争性，也 可以根据生理信号控制装置的特征，专门设计专用类型的电脑游戏，创造新的游戏模式，可 能这种装置更适合网络形式的多人游戏，为多人竞争型、对抗型、竞赛型游戏增加了更广泛 的竞争机制和加大竞争难度，更大提高了游戏的趣味性。

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