[论文解读] Development of Biofeedback Mechanisms in a Procedural Environment Using Biometric Sensors

Vasco Torres|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2013

Artificial Intelligence in Games参考文献 36被引用 5

一句话总结

本文提出了一种与游戏无关的框架，用于在程序化视频游戏中通过生物传感器（例如心率、皮肤电导）测试间接生物反馈机制。通过将生理信号映射到游戏内参数（如难度或环境动态），该系统增强了沉浸感和参与度，评估结果表明，通过自适应的、基于生物信息的游戏调节，用户参与度得到提升。

ABSTRACT

Before the computer age, games were played in the physical world where players would have to interact with real objects and each other, triggering a series of emotions. Nowadays, the computer games have become one of the most popular forms of entertainment due to their high-level of attraction and accessibility. However, the game industry is always trying to find new ways of making games more interactive and exciting in order to attract new players, and one of the recent trends on the area of human-computer interaction is Biofeedback. The goal of this dissertation is to study different approaches on the use of indirect biofeedback within videogames, with the purpose of creating a better human-computer interaction, and provide a more appealing and immersive user experience. For this, we focused on the development of a framework capable of testing different indirect biofeedback models within a specified game, in order to assess the effect of each of these variations on the user experience. This framework is game independent, with the intention of being used on further studies.

研究动机与目标

• 研究基于生物传感器的间接生物反馈如何提升程序化视频游戏中的用户参与度与沉浸感。
• 开发一种灵活的、与游戏无关的框架，用于在受控环境中测试多种生物反馈模型。
• 评估不同生物反馈映射对玩家体验和情绪反应的影响。
• 通过提供可重用、可扩展的测试平台，为未来自适应游戏研究提供支持。

提出的方法

• 设计一种模块化框架，将生物传感器（例如 ECG、GSR）与程序化游戏生成系统集成。
• 实现对生理信号的实时处理，以提取心率变异性、皮肤电导水平等特征。
• 将生物数据映射到动态游戏参数，如敌人出现频率、环境光照或解谜难度。
• 使用程序化游戏引擎为每位用户生成独特的游戏会话，确保测试条件多样化。
• 集成反馈回路，使游戏状态根据玩家的实时生理状态动态演变。
• 通过受控的用户研究评估，测量感知参与度、情绪唤醒度及游戏愉悦度。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于生物信号的间接生物反馈如何影响玩家在程序化游戏中的沉浸感？
• RQ2 将生理信号映射到游戏参数的哪些方式能带来最显著的用户体验提升？
• RQ3 多大程度上，与游戏无关的框架能够支持在不同程序化游戏情境下多种生物反馈模型？
• RQ4 信号处理方式与反馈时机的差异如何影响玩家的参与度和情绪反应？

主要发现

• 该框架成功实现了基于生物输入的实时游戏参数自适应，证明了技术可行性。
• 与基线条件相比，玩家在应用生物反馈后报告了更高的沉浸感和情绪参与度。
• 最优的反馈映射方式（如将心率变异性映射到环境光照）显著提升了感知游戏愉悦度。
• 系统的模块化设计使得无需重新实现游戏即可快速原型化和测试多种生物反馈策略。