DE4327418C1 - Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät - Google Patents
Steuersignaleingabevorrichtung für ein ComputerspielgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuersignaleingabevorrichtung
für ein Computerspielgerät und ist auf eine Steuersignaleingabevorrichtung
für Computerspielgeräte gerichtet,
die biologische Signale wie Gehirnwellen als Spielsteuersignale
verwendet.
Computerspielgeräte konventioneller Art, spezifischer
ausgedrückt, typische Computerspielgeräte für eine oder
mehrere Personen zum Spielen auf einem TV-Schirm umfassen
ein Spielgerät und einen Schaltereingabeabschnitt (im folgenden
der Einfachheit halber mit dem gängigen Ausdruck
Joy-Pad bezeichnet). In dieser Art von Computerspielgeräten
werden Spielsteuersignale (Eingangssignale) im allgemeinen
erzeugt, wenn der Spieler die Schalteinrichtung bzw. den
Steuerknopf auf dem Joy-Pad betätigt.
Wenn der Spieler z. B. den oberen oder unteren Steuerarm
des kreuzartig ausgebildeten Knopfes anstößt, wird ein
Steuersignal erzeugt, welches ein Spielzeichenbild, das auf
dem TV-Schirm dargestellt wird, dazu veranlaßt, sich in
vertikaler Richtung zu bewegen. In entsprechender Weise
wird beim Anstoßen rechter oder linker Steuerarme des
kreuzförmigen Steuerknopfes ein Steuersignal erzeugt, so daß
ein Spielzeichenbild (beispielsweise einen Ball, eine
Person oder auch irgendein graphisches Zeichen) in horizontaler
Richtung eine Bewegung ausführt. Einige Joy-Pads enthalten
separate A- und B-Steuerknöpfe zusätzlich zum kreuzförmig
ausgebildete Steuerknopf, um Steuersignale zu erzeugen,
die das jeweilige Zeichenbild dazu veranlassen, aufwärts
zu springen oder beispielsweise den Feind anzugreifen.
Auf diese Weise wird ein Computerspiel auf die Weise gesteuert,
daß der Spieler den Steuerknopf oder irgendeine andere
Steuereinrichtung so betätigt, daß eine Steuerzeichenabbildung
auf dem TV-Schirm sich bewegt oder so manipuliert wird,
wie der Spieler es wünscht.
In einem Computerspielgerät bekannter Art schreitet
das Spiel dann fort, wenn der Spieler die Knöpfe oder anderen
Steuereinrichtungen wie Hebel in oben beschriebener
Weise betätigt. Folglich hängt der Ausgang eines Spieles
weitestgehend von der manuellen Geschicklichkeit des Spielers
ab. So können körperbehinderte oder in irgendeiner Weise
physisch gehandikapte Personen die meisten der vorhandenen
Spielgeräte nur mit einiger oder auch größerer Schwierigkeit
bedienen und diese nicht richtig genießen. Auch wird der
Fortgang oder das Ergebnis eines Computerspiels kaum vom
Konzentrationsgrad, der Aufmerksamkeit oder der Erregung auf
der Spielerseite beeinflußt. So kann in einem Simulationsspiel,
das z. B. einen Sport wie Golf simuliert, dessen Ergebnis
von psychologischen Faktoren diktiert wird, der
Spieler nicht das Gefühl eines tatsächlichen Golfspiels erfahren,
da das Spielgerät den Geistes- oder Gemütszustand,
d. h. die Gehirnaktivität des Spielers nicht widerspiegelt
und berücksichtigt.
Ferner gibt es im Stand der Technik bereits Systeme, in
denen biologische Signale eines Menschen zur Beeinflussung von
Computerspielen herangezogen werden.
So werden am Kopf des Spielers in der US-PS 41 49 716
elektrische Neuronenimpulse abgenommen, verstärkt, einer Tiefpaßfilterung
unterzogen, gleichgerichtet und integriert sowie
mit Vergleichswerten verglichen, um das Spiel durch eine freiwillige
und unfreiwillige Erzeugung von Neuronen im Nervengewebe
des Menschen, wenn eine bestimmte Muskelantwort erforderlich
ist, zu beeinflussen.
In der US-PS 43 54 505, die kein Videospiel betrifft,
sondern ein Biofeedbacksystem zum Selbsttraining, werden aus
aufgenommenen Gehirnwellen Alpha-Gehirnwellen gemessen, um
dem das System benutzenden menschlichen Wesen die Tiefe seines
Entspannungszustandes anzuzeigen.
In einem Artikel von Kathy Chin "Biofeedback Replaces
Keyboard, Joysticks" aus Computers in Psychiatry/Psychology,
Band 6(1), Winter 1984, Seite 18, wird ein System vorgeschlagen,
in dem mittels einer in der Hand zu haltenden mausartigen
Vorrichtung die galvanische Hautreaktion eines Spielers, der
daran denkt, einen Gegenstand auf dem Bildschirm hin- und herzubewegen.
aufgenommen wird. So soll wiederum ohne eigentliche
Bewegung des Spielers, die er sonst an Steuereinrichtungen vorzunehmen
hätte, allein durch die gedankliche Tätigkeit des
Spielers in die Spielsteuerung eingegriffen werden. In der
EP 01 77 075 A2, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gewürdigt
ist, werden Gehirnwellen eines Spielers aufgenommen
und gefiltert, um ein zu betrachtendes Frequenzband herauszufiltern.
Ferner wird eine Rauschbeseitigung vorgenommen, und es
werden Amplituden im Signal, die auf unfreiwillige motorische
Bewegung des Spielers zurückgehen, korrigiert. In einer nicht
näher definierten Einrichtung werden dann die so aufbereiteten
biologischen Signale so codiert und umgesetzt, daß sie als
Steuersignale zum Eingriff in das Spielprogramm verwendbar sind,
wobei sie anstelle der sonstigen oder zur Modifikation der sonstigen
Steuersignale benutzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät
anzugeben, die es ermöglicht, Gehirnwellen eines Spielers auf
eine möglichst geeignete Art und Weise zu analysieren, um Spielsteuersignale
auf der Grundlage der Analyseergebnisse zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1
gelöst.
Dabei wird erfindungsgemäß jede mehrerer Frequenzkomponenten
der in einer Extraktionseinrichtung extrahierten biologischen Signale
gewonnen, die beispielsweise durch an sich bekannte Tief-
und Hochpaßfiltereinrichtungen extrahiert werden. Durch die Maßnahme
der Gewinnung der einzelnen Frequenzkomponenten (beispielsweise
30 Frequenzkomponenten jeweils 1 Hz Breite für ein
Frequenzband von 0,5 Hz bis 30 Hz) ist es möglich, in einer Online-
Verarbeitung verzögerungsfrei die unterschiedlichen Signalkomponenten
der Gehirnwellen zu erfassen und die ermittelten
Intensitäten der einzelnen Signalkomponenten miteinander in Beziehung
zu setzen und zu vergleichen. Dies geschieht erfindungsgemäß
dadurch, daß die Verhältnisse der Intensität von Alpha-
Rhythmus-Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder
Theta-Rhythmus-Signalkomponenten zur Intensität der gesamten
Signalkomponenten ermittelt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich,
ein für die jeweilige Situation des Spielers repräsentatives
Signal unmittelbar bereitzustellen, so daß hierdurch fortlaufend
Steuersignale für den Eingriff in das Computerspiel
lieferbar sind, die den aktuellen Geistes- und Gemütszustand
des Spielers berücksichtigen. Die Erfindung nutzt hierzu die
Analyse der Alpha-Rhythmen, Beta-Rhythmen oder Theta-Rhythmen
der Gehirnwellen aus und stellt die Dominanz oder auch Maxima
für den gesamten in Frage kommenden Frequenzbereich fest.
Hierdurch läßt sich der Zustand des Spielers exakt festlegen,
der durch das Verhältnis der Intensitäten der einzelnen Rhythmen
jeweils bezogen auf die gesamten Komponenten bestimmt wird.
Hierzu kann einerseits eine Integralbildung erfolgen oder andererseits
der Maximalwert in den einzelnen Rhythmusfrequenzbereichen
ermittelt werden. Diese Art der rechnerischen Verarbeitung
läßt sich durch die Gewinnung jeder der mehreren Frequenzkomponenten
verzögerungsfrei ausführen.
Die Gehirnwellensignale können mittels an sich bekannten
Sensoren, die an den unterschiedlichsten Stellen wie Ohren
und der Hautoberfläche eines menschlichen Kopfes abgreifen,
gemessen werden. Auch können Signalverarbeitungseinrichtungen
eingesetzt werden, die neben Filterfunktionen auch z. B. die
Leistungsspektren von Gehirnwellenbildern ermitteln.
Darüber hinaus umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Einrichtung, die die z. B. üblicherweise manuell eingegebenen
Spielsteuersignale durch Steuersignale ersetzt, die
gemäß dem Zustand der gewonnenen biologischen Signale bestimmt
werden. Diese Einrichtung kann je nach Art des gewünschten
Spielverlaufs sowohl die manuell eingegebenen als
auch alternativ die biologischen Steuersignale sowie auch
beide Signalarten parallel berücksichtigen.
Da bei einem konventionellen Joy-Pad naturgemäß nicht
alle Steuerleitungen gleichzeitig mit Information belebt werden,
können jeweils die nicht belegten Informationsleitungen
dazu verwendet werden, die auf der Grundlage der biologischen
Information erzeugten Steuersignale zu übertragen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den grundlegenden
erfindungsgemäßen Aufbau zeigt,
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für
die Auslegung der Einrichtung zur Verarbeitung biologischer
Signale in einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt,
Fig. 3 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel
der Auslegung einer Schalteinrichtung in Fig. 1 zeigt,
Fig. 4 eine schematische Darstellung, die ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung in Fig. 1
darstellt, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel
für eine Wellenformereinrichtung für biologische Signale
zum Übertragen biologischer Signale zur Schalteinrichtung der
Fig. 4 zeigt.
Die Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die grundlegende
Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt. In
Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 100 eine Steuersignaleingabevorrichtung,
die eine Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische
Signale und eine Schalteinrichtung (Changeover-Einrichtung)
102 enthält. Ein Signal, das an einem Spieler 105
mittels eines (nicht dargestellten) Sensors detektiert worden
ist, wird der Verarbeitungseinrichtung 103 zugeführt,
und das von der Verarbeitungseinrichtung 103 ausgegebene
Spielsteuersignal wird einem Spielgerät 104 über die Schalteinrichtung
102 zugeführt.
Die Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische Signale
ist eine Einrichtung, die von einem Sensor detektierte
biologische Signale analysiert, Signalkomponenten in jeder
mehrerer Frequenzkomponenten des biologischen Signals auf
der Grundlage der Analyseergebnisse gewinnt, den Zustand
des biologischen Signals ermittelt, indem sie die Signalkomponenten
jedes der Frequenzkomponenten einer vorbestimmten
Verarbeitung unterzieht, und ein vorbestimmtes Spielsteuersignal
gemäß dem Zustand des biologischen Signals erzeugt.
Die Schalteinrichtung 102 ist so aufgebaut, daß
Signale (Signale von einer Spieleingabeeinrichtung wie einem
sogenannten Joy-Pad mit Steuerarmen und Knöpfen) von der
Spieleingabeeinrichtung 101, in diesem Ausführungsbeispiel
einem Joy-Pad als einer normalen manuellen Eingabeeinrichtung
zur Schalteinrichtung 102 übertragen werden können.
Die Einrichtung 102 ist dazu ausgelegt, zu ermöglichen, daß
die Joy-Pad-Signale und Spielsteuersignale von der Verarbeitungseinrichtung
103 für biologische Signale dem Spielgerät
104 durch OR-Verknüpfungen oder geeignete andere Um-
oder Überschaltungen dieser Signale zugeführt werden können.
Mit dem obigen Aufbau wird das Spielsteuersignal im
Verarbeitungsabschnitt 103 für biologische Signale auf der
Grundlage des biologischen Signals erzeugt, das vom Spieler
105 übertragen wird. Das auf diese Weise erzeugte Spielsteuersignal
wird dem Spielgerät 104 zur Steuerung des
Spiels über die Schalteinrichtung 102 zugeführt. Hierdurch
kann das Spiel gemäß dem Zustand von biologischen Signalen
wie beispielsweise Gehirnwellen gespielt werden, ohne daß
der Spieler die Knöpfe oder Tasten des Joy-Pads 101 betätigen
muß.
Auf diese Weise können auch kranke oder alte Personen,
deren Bewegungsnerven in Mitleidenschaft gezogen sind,
das Spiel gewinnen, oder es können sogar körperbehinderte
Personen das Spiel uneingeschränkt genießen. Darüber hinaus
kann der Konzentrationsgrad bezüglich der Aufmerksamkeit
des Spielers auf den Ausgang des Spiels reflektiert werden
und sich in diesem widerspiegeln. Im zuvor erwähnten Golfspiel
beispielsweise wird das Spielsteuersignal so erzeugt,
daß die Richtung des Balls stabilisiert wird (d. h., daß
der Ball gerade fliegt), wenn der Konzentrationsgrad an
Aufmerksamkeit durch den Spieler hoch ist (d. h., wenn ein
biologisches Signal, das einen derartigen Zustand widerspiegelt,
übertragen wird), oder daß die Richtung des Balls instabil
wird (d. h. der Ball zur Seite geschlagen wird oder
beispielsweise einer Parabel folgt oder anderen bogenförmigen
Bahn), wenn der Konzentrationsgrad an Aufmerksamkeit des
Spielers gering ist (wenn der Spieler erregt ist). Infolgedessen
kann der Spieler ein Gefühl erfahren, das einem Gefühl
gleichkommt, das er (oder sie) erfahren würde, wenn er tatsächlich
Golf auf einem Golfplatz spielen würde.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, in dem
Gehirnwellen eines Spielers als biologische Signale ausgenutzt
werden, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
Fig. 2 bis 5 erläutert.
Im allgemeinen beziehen sich Gehirnwellen auf Potentialänderungen,
die an der Oberfläche des menschlichen Gehirns
abgenommen werden (5 bis 20 µV Spitze-zu-Spitze) und zwar
frequenzmäßig ausgedrückt. Der Gehirnwellenbereich von 0,5
bis 30 Hz wird medizinisch in bekannter Weise in vier Bänder
von δ (Delta), R (Theta), α (Alpha) und β (Beta)-Rhythmen
klassifiziert.
Jedes der Gehirnwellenbänder beinhaltet psychologisch
ausgedrückt folgendes:
(1) Delta-Rhythmus:
0,5 bis 3,5 Hz ist einem Schlafzustand zuzuordnen. Dieser Rhythmus tritt auf, wenn ein normaler menschlicher Erwachsener im unbewußten oder tiefen Schlafzustand verweilt.
0,5 bis 3,5 Hz ist einem Schlafzustand zuzuordnen. Dieser Rhythmus tritt auf, wenn ein normaler menschlicher Erwachsener im unbewußten oder tiefen Schlafzustand verweilt.
(2) Theta-Rhythmus:
3,5 bis 7,5 Hz ist mit einem leichten Schlaf oder Schlummern verbunden und tritt auf, wenn ein erwachsener Mensch sich entspannt oder sich im Zustand des Hinüberdämmers zwischen Schlaf und Bewußtsein befindet.
3,5 bis 7,5 Hz ist mit einem leichten Schlaf oder Schlummern verbunden und tritt auf, wenn ein erwachsener Mensch sich entspannt oder sich im Zustand des Hinüberdämmers zwischen Schlaf und Bewußtsein befindet.
(3) Alpha-Rhythmus:
7,5 bis 13,5 Hz repräsentiert den konzentrierten Zustand des Gehirns. Dieser tritt auf, wenn eine Person denkt und dabei beispielsweise Phantasie entwickelt, wobei das Gehirn effizient arbeitet.
(4) Beta-Rhythmus:
13,5 bis 30,5 Hz ist einer Person zuzuordnen, die sich in einem angespannten Zustand befindet. Dieser Zustand tritt auf, wenn die Person beispielsweise auf Informationen der Umwelt reagiert oder ihr tägliches Leben voller Anspannung, Furcht oder Erregung führt.
7,5 bis 13,5 Hz repräsentiert den konzentrierten Zustand des Gehirns. Dieser tritt auf, wenn eine Person denkt und dabei beispielsweise Phantasie entwickelt, wobei das Gehirn effizient arbeitet.
(4) Beta-Rhythmus:
13,5 bis 30,5 Hz ist einer Person zuzuordnen, die sich in einem angespannten Zustand befindet. Dieser Zustand tritt auf, wenn die Person beispielsweise auf Informationen der Umwelt reagiert oder ihr tägliches Leben voller Anspannung, Furcht oder Erregung führt.
Beim Alpha-Rhythmus als Grundparameter wird der Zustand,
in dem der Alpha-Rhythmus das Gehirnwellenspektrum um mehr
als 70% dominiert, als Alpha-Rhythmus-dominanter Zustand bezeichnet,
wobei der Zustand, in dem der Alpha-Rhythmus 50 bis
70% dominiert, als Alpha-Rhythmus-halbdominanter Zustand bezeichnet
wird, der Zustand, in dem der Alpha-Rhythmus 25 bis
50% dominiert, als gemischter Alpha-Rhythmus-Zustand bezeichnet
wird und der Zustand, in dem der Alpha-Rhythmus nur 0 bis
25% Dominanz zeigt, als Alpha-Rhythmus schwacher Zustand
bezeichnet wird. Der Zustand der Gehirnwellen (biologischer
Signale) kann durch diese Klassifikation ausgedrückt werden.
Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel
für den Aufbau der Verarbeitungseinrichtung für biologische
Signale in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In
Fig. 2 bezeichnet 10 das Gehirn eines Spielers; 11 dessen
Nase; 12 und 13 dessen Ohren; 14 bis 18 Sensoren, die am Kopf
10 zur Extraktion der Gehirnwellen angebracht sind, und 21 bis
24 spezielle Einheiten. In den Einheiten 21 bis 24 sind ein
Differenzverstärker 31, ein Tiefpaßfilter 32 (mit einer Grenzfrequenz
von 0,5 Hz), eine Abtasteinrichtung 34 und ein Photokoppler
von 30,5 Hz), in Hochpaßfilter 33 (mit einer Grenzfrequenz
35 in dieser Reihenfolge verbunden und in der Verarbeitungseinrichtung
eingebaut. Signale vom Photokoppler 35
werden einem Computer 36 zugeführt.
Die Verbindung erfolgt so, daß die Wechselsignale von
den Sensoren 14 und 16 einerseits dem Differenzverstärker 31
der Einheit 21 zugeführt werden. Obwohl in dieser Figur nicht
dargestellt, erfolgt die Verbindung auch so, daß die Wechselsignale
vom Sensor 16 als die Referenzsignale den Differenzverstärkern
der Einheiten 22 bis 24 zugeführt werden, und
daß die alternierenden Signale von den Sensoren, 15, 17 und
18 den Differenzverstärkern der Einheiten 22 bis 24 ebenfalls
zugeführt werden. In diesem Fall kann die Anzahl von am
Kopf 10 anzubringenden Sensoren 14 bis 18 geeignet gewählt
werden. Die Anzahl von für einen Spieler vorzusehenden Einheiten
wird entsprechend der Anzahl von an ihm (oder ihr)
abgebrachten Sensoren festgelegt. Demgemäß ist, wenn eine
Mehrzahl von Spielern gleichzeitig spielen soll, die erforderliche
Anzahl von Einheiten 21 bis 24 das Produkt der
Anzahl von Sensoren (wie bereits erwähnt) und der Anzahl von
Spielern.
In Fig. 2 wird das Wechselsignal, das mittels des Sensors
16 vom Ohr 13 extrahiert worden ist, dem Differenzverstärker
31 der Einheit 21 zugeführt, während das andere
Wechselsignal, das vom Kopf 10 mittels des Sensors 14 extrahiert
wird, ebenfalls dem Differenzverstärker 31 zugeführt
wird. Das resultierende Differenzsignal vom Verstärker
31 wird dem Tiefpaßfilter 32 und dem Hochpaßfilter 33
zugeführt. Da Signalkomponenten mit Frequenzen über 30,5 Hz
im Tiefpaßfilter 32 abgeschnitten werden und solche Signalkomponenten
mit Frequenzen geringer als 0,5 Hz im Hochpaßfilter
33 herausgefiltert werden, werden der Abtasteinrichtung
34 Signalkomponenten im Frequenzbereich von 0,5 bis
30,5 Hz im Differenzsignal vom Differenzverstärker 31 zugeführt.
Die Abtasteinrichtung 34 tastet die ihr zugeführten
Signale ab und unterwirft sie einer A/D-Wandlung. Die Abtastergebnisse
werden dem Rechner oder Computer 36 über den
Photokoppler 35 zugeführt, um Signalkomponenten einer Vielzahl
von Frequenzkomponenten (beispielsweise jeweils mit
1 Hz Breite) zu extrahieren.
In den übrigen Einheiten 22 bis 24 erfolgen vergleichbare
Verarbeitungen.
Durch die vorgenannte Verarbeitung können Gehirnwellen
so analysiert werden, daß ein vorbestimmter Frequenzbereich
extrahiert wird, und es können hierdurch Signalkomponenten
für jede Frequenzkomponente gewonnen werden.
Eine Patentanmeldung, die Einrichtungen zur Gewinnung
von Signalkomponenten in jedem Frequenzbereich beschreibt,
ist bereits als US-Patentanmeldung Nr. 07/794,526 eingereicht
worden. Diese Anmeldung ist gleichzeitig Inhalt der vorliegenden
Anmeldung, um auf die hier nicht beschriebene Einrichtung
zurückgreifen zu können.
Darauffolgend bestimmt der Computer 36 den Zustand der
Gehirnwellen mittels einer vorbestimmten Verarbeitung, um
Spielsteuersignale zu erzeugen. Dabei bestimmt der Computer 36
im vorliegenden Ausführungsbeispiel, ob die Gehirnwelle zu
einem gegebenen Zeitpunkt einen Alpha-Rhythmus dominanten
Zustand widerspiegelt (entsprechend dem Konzentrationszustand),
den Beta-Rhythmus dominanten Zustand (entsprechend dem Erregungszustand)
oder dem Theta-Rhythmus dominanten Zustand
(entsprechend dem Entspannungszustand). Diesbezüglich wird
der Zustand einer Gehirnwelle durch die folgende Gleichung
gewonnen:
In dieser Gleichung ist der Nenner die Gesamtsumme der Signalkomponente
der gesamten Frequenzkomponenten (0,5 Hz bis
30,5 Hz), und der Zähler ist die Gesamtsumme der Signalkomponenten
im Alpha-Rhythmus-Band. Mit anderen Worten bezeichnet
P das Verhältnis des Integrals der Alpha-Wellen-Signalkomponenten
zum Integral der gesamten Signalkomponenten.
Wenn P beispielsweise 0,70 ist, ist die Gehirnwelle die
Alpha-Rhythmus-dominante Welle.
Durch eine Verarbeitung der Gehirnwelle bezüglich von
Beta- und Theta-Wellen kann in vergleichbarer Weise bestimmt
werden, ob die Beta-Rhythmus-Dominanz oder die Theta-Rhythmus-
Dominanz vorliegt. In diesem Ausführungsbeispiel wird vorausgesetzt,
daß der Delta-Rhythmus nicht in Betracht zu ziehen
ist, da der zugeordnete Zustand Schlaf bedeuten würde. Bei
Verwenden der Mittel zur Bestimmung der Dominanzart einer
Gehirnwelle auf der Grundlage des Verhältnisses von Integralen
wird die Dominanzart für eine Gehirnwelle exakter bestimmt
als mit anderen konventionellen Mitteln, die auf
(der Gesamtsumme von) den Absolutwertbeträgen der Signalkomponenten
beruhen. Während das Basieren auf Absolutwerten die
Beeinflussung durch Meßbedingungen beinhaltet, woraus instabile
Ergebnisse resultieren, vermeidet das Zurückgreifen auf
das Verhältnis von Integralen solche Unzulänglichkeiten.
Ferner kann die folgende Gleichung anstelle der zuvor
erwähnten Methode, die das Verhältnis von Integralen verwendet,
benutzt werden:
Peakalpha = max (Palpha(f))
Diese Gleichung bedeutet, daß der Maximalwert der
Signalkomponenten für die Frequenzkomponenten (7,5 Hz bis
13,5 Hz) im Alpha-Rhythmus-Band als die Spitze oder das Maximum
(Spitzen- oder Maximalwert) des Alpha-Rhythmus betrachtet
wird. Indem man Beta- und Theta-Rhythmus einer vergleichbaren
Verarbeitung unterzieht, können die Maxima der Beta-
und Theta-Rhythmen bestimmt werden.
Dann wird das Verhältnis P′ des Alpha-Rhythmus-Maximums
zur Gesamtsumme aller Maxima durch die folgende Gleichung ermittelt:
P′ = α/(α+β+R),
worin α, β und β die Maxima der Alpha-, Beta- und Theta-
Rhythmen sind. Ist P′ beispielsweise 0,70, kann geschlossen
werden, daß die Gehirnwelle eine Alpha-Rhythmus dominante
Welle ist. Durch Ausführen ähnlicher Verarbeitungen für die
Beta- und Theta-Rhythmen kann ebenfalls ermittelt werden, ob
die Gehirnwelle Beta-Rhythmus dominant oder Theta-Rhythmus
dominant ist.
Durch Verwenden einer Einrichtung zum Bestimmen der
Dominanzart der Gehirnwelle durch Zurückgreifen auf Verhältnisse
von Maximalwerten kann die Dominanzart exakter als
durch das Verhältnis von Integralen gebildet werden, weil das
Integralverhältnis durch Filterbankeigenschaften beeinträchtigt
werden kann, während der Einsatz des Maximalwertverhältnisses
derartige Beeinflussung eliminieren kann.
Darauffolgend erzeugt der Computer 36 Spielsteuersignale
gemäß dem Gehirnwellenzustand abhängig von den einzelnen Rhythmussignalen
oder auch Kombinationen der α-, β- und R-Signale.
Auf einem TV-Schirm dargestellte Computerspiele können
grob in Rollen-Spiele bzw. Funktionsausübungs-Spiele, Schieß-
oder Jagd-Spiele, Aktions-Spiele, Simulations-Spiele usw.
unterteilt werden.
Spielsteuersignale werden unter Verwendung der biologischen
Signale derart erzeugt, daß z. B. die folgende Spielsteuerung
für jede Spielart erwirkt werden kann.
Wenn in dieser Art von Computerspielen eine Selektionsanforderung
erzeugt wird, ändert im allgemeinen die Selektion
einen dreier alternativer Schritte oder Möglichkeiten die
Spielentwicklung, wobei das Spiel dem Ende genähert wird.
In dieser Erfindung wird demgemäß an Hand des Konzentrationsgrades
der Aufmerksamkeit des Spielers zum Zeitpunkt
der Selektion ermittelt, ob die Selektion nach sorgsamer Erwägung
oder aufs Geratewohl und zufällig erfolgte, und es wird
die darauffolgende Entwicklung des Spiels geändert und Spielparameter
oder -eigenschaften so modifiziert, daß Schätze,
Schatzfunde und Waffen entsprechend dem Konzentrationsgrad
der Aufmerksamkeit des Spielers auch dann ausgewechselt werden,
wenn eine richtige Beurteilung oder Entscheidung getroffen
wurde.
- Die Rate der Verbesserung in der Stärke des Spielers
wird erhöht (beschleunigt).
- Die Stärke oder Leistung von Waffen wird entsprechend
geändert.
- Die Häufigkeit der Suggestion von Orten der Schätze wird
erhöht.
- Es erscheinen starke Feinde.
- Die Waffe in der Hand wird schwächer.
- Der Spieler im entspannten Zustand wird leicht durch
den Feind geschlagen.
- Ein Schuß oder eine Schußsalve werden von der spielereigenen
Ebene ausgelöst.
- Die Stärke und Leistung der Waffen werden verbessert.
- Es wird eine Abschirmwand vorgesehen.
- Der Feind wird schwächer.
- Es werden von der spielereigenen Ebene aus keine
Schüsse abgefeuert.
- Die Leistung und Stärke der Waffen wird verringert.
- Die Abschirmwand verschwindet.
- Der Feind wird stärker.
- Es kann kein stabiles Ziel anvisiert werden.
- Die Entwicklung des gesamten Spiels wird langsamer.
- Verbündete nehmen zu.
Unter verschiedenen Computerspielen sind die Aktionsspiele
die meistverbreiteten. Solche, die den Schirminhalt
verschieben können, sind populärer als solche mit statischem
Schirminhalt.
- Der Spieler selbst wird leistungsfähig und stark, wenn
seine Fähigkeit, zu springen und zu attackieren vermehrt
wird und seine Bewegung agiler wird.
- Die Anzahl von Feinden wird geringer.
- Die Anzahl von Feinden und deren Offensivleistung
werden erhöht.
- Die Offensivleistung und andere Faktoren des Spielers
werden herabgesetzt.
- Obwohl die Bewegung des Spielers langsam wird, kann
er ein Ziel exakter anvisieren.
Die meisten Simulationsspiele simulieren Sportarten, beispielsweise
Autorennen. In einem konventionellen Typ von
Golfspiel als einem Beispiel für solche Simulationsspiele
ändert sich die Spielentwicklung gemäß der Zeitfolge, mit der
der Spieler den Schalter oder Knopf drückt, um den Golfball
auf dem Schirm zu schlagen. In dieser Erfindung wird demgegenüber
ein Steuersignal, das dem Konzentrationsgrad des
Spielers entspricht, eingegeben, so daß die Steuerung so
erwirkt werden kann, daß der Flug oder das Verhalten des
Golfballes gemäß dem Konzentrationsgrad des Spielers geändert
werden können.
Das Richtung des Balls ist stabilisiert (der Ball fliegt
geradeaus).
- Der Flug des Balls wird auf eine maximal mögliche für
den Klub verwendete Flugweite bzw. Flugwucht gesteigert.
- Der Flug des Balls differiert gemäß dem Grad des
Alpha-Rhythmus.
- Die Richtung des Balls wird instabil; der Ball kann abgelenkt
oder z. B. schleifenartig fliegen.
- Der Flug des Balls ist kurz; der Ball kann getopped
oder entsprechend ebenfalls abhängig vom Grad der Erregung
gestört oder unterbrochen werden.
Die Erfindung kann nicht nur auf Golfsimulationsspiele
angewandt werden, sondern auch auf jedwede anderen Simulationsspiele
wie Tennis oder Baseball, wobei sich dem Spieler
ein ähnliches Gefühl wie das vermittelt, das er beim tatsächlichen
Spiel erfährt.
Der Computer 36 erzeugt Spielsteuersignale zur Bewirkung
der zuvor erwähnten Steuerung gemäß dem Zustand der Gehirnwellen
und führt sie dem Spielgerät 104 als Ausgangssignal
der Verarbeitungseinrichtung 103 für biologische Signale
gemäß Fig. 1 zu.
Der Computer 36, der die Verarbeitungseinrichtung 103
für biologische Signale bildet, kann auf der Geräteseite
der Verarbeitungseinrichtung 103 oder auch im Spielgerät
104 der Fig. 1 vorgesehen sein. Im erstgenannten Fall ist
die Schalteinrichtung 102 zwischen dem Computer 36 und dem
Spielgerät 104 vorgesehen. Im letztgenannten Fall ist die
Schalteinrichtung 102 zwischen dem Photo-Koppler 35 und dem
Computer 36 vorgesehen.
Die Schalteinrichtung 102 ist aus den folgenden Gründen
vorgesehen. In konventionellen Spielgeräten werden Joy-Pad-
Signale in Form paralleler oder serieller Signale dem Spielgerät
104 zugeführt, und die Joy-Pad Signale (als Steuersignale)
ändern die Spielentwicklung, wenn der Computer des
Spielgeräts 104 sie beispielsweise alle 17 ms ausliest.
In den konventionellen Spielgeräten ist die Anzahl der Signalleitungen
auf einen geringen Wert zwischen nur 8 bis 15
beschränkt, weshalb die Datenmenge, die zu einem Zeitpunkt
eingegeben werden kann, beschränkt ist.
8 bis 15 Signalzeilen sind nicht aureichend, um bis zu
1030 Steuersignale zu übertragen, wie sie für die Erfindung
erforderlich sind. Um diesem Rechnung zu tragen, richtet die
Erfindung ihr Augenmerk auf die Tatsache, daß die oberen
und unteren Arme vom kreuzförmig ausgebildeten Knopf beliebiger
für Spielgeräte eingesetzter Joy-Pads mechanisch
niemals gleichzeitig eingeschaltet werden können. Dies bedeutet,
daß beide Signalzeilen zum Übertragen von Steuersignalen
für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung gleichzeitig
auf EIN geschaltet werden, während auf Gehirnwellen basierende
Steuersignale auf den jeweiligen anderen Signalzeilen
(beispielsweise den Signalzeilen zum Übertragen von Steuersignalen
für Links- und Rechtsbewegung durch die A- und B-
Knöpfe oder den kreuzartige ausgebildeten Knopf) übertragen
werden. Mit dieser Anordnung können Daten ohne Änderung
der Hardware übertragen werden, indem die Software des Spiels
dazu veranlaßt wird, daß die Daten auf den anderen Signalleitungen
auf Gehirnwellen zurückgehende Steuersignale sind,
und zwar über die simultane Einschaltung von Steuersignalen,
die niemals im normalen Betrieb auftreten können. Diese
Anordnung ermöglicht, die Austauschfähigkeit unter multiplen
kommerziell zur Verfügung stehenden Computerspielgeräten
beizubehalten.
Die Fig. 3 ist eine Hilfsdarstellung zur Erklärung des
Aufbaus der Schalteinrichtung 102 der Fig. 1. In Fig. 3
bezeichnen 40 bis 47 AND-Glieder, die parallel vorgesehen
sind, so daß ein biologisches Signal und/oder ein Signal
vom Joy-Pad jedwedem ihrer Anschlüsse zugeführt werden
können. Dies bedeutet, daß die AND-Glieder 40 bis 47 so
aufgebaut sind, daß das biologische Signal SBI jedem der
Anschlüsse der AND-Glieder 40, 42, 44 und 46 zugeführt werden
kann, und daß die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL und SR
jedwedem Anschluß der AND-Glieder 41, 43, 45 bzw. 47 zugeführt
werden können.
Ferner sind die AND-Glieder 40 bis 47 so aufgebaut, daß
das Ausgangssignal von einer (nicht dargestellten) Versorgungsquelle
dem anderen der Anschlüsse der AND-Glieder 40,
42, 44 und 46 über einen Widerstand R1 und ein NOT-Glied 54
zugeführt wird und daß das Ausgangssignal vom Widerstand R1
jeweils den anderen Anschlüssen der AND-Glieder 41, 43, 45
und 47 zugeführt wird.
48 bis 51 bezeichnen OR-Glieder, die so ausgelegt
sind, daß die Ausgänge von den AND-Gliedern 40 und 41, die
Ausgänge von den AND-Glieder 42 und 43, die Ausgänge von
den AND-Gliedern 44 und 45 und die Ausgänge von den AND-
Gliedern 46 und 47 jeweils mit den OR-Gliedern 48, 49, 50
bzw. 51 verbunden sind. Die Ausgangssignale der OR-Glieder
48 bis 51 werden dem Computer 39 des Spielgeräts über
Signalleitungen LA, LB, LL und LR zugeführt.
52 und 53 bezeichnen OR-Glieder, die so aufgebaut
sind, daß Signale SU und SD vom Joy-Pad jedem beliebigen
ihrer Anschlüsse zugeführt werden können, und daß das Ausgangssignal
vom Widerstand R1 über ein NOT-Glied 55 dem
anderen der Anschlüsse zugeführt werden kann. SW1 bezeichnet
einen Schalter, der in Serie zwischen dem Widerstand R1 und
Masse E geschaltet ist. LU und LD bezeichnen Signalleitungen
zum Übertragen von Joy-Pad-Signalen SU und SD, die so
ausgelegt sind, daß die Ausgangssignale der OR-Glieder 52
und 53 dem Computer 39 zugeführt werden und daß die Signale
einem im Computer 39 vorgesehenen Simultan-EIN-Detektorabschnitt
37 zugeführt werden. Die Bezugszahl 38 bezeichnet
im Computer 39 installierte Spielsoftware.
Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels mit den
zuvor dargelegten Merkmalen wird nun erläutert. In einem
Zustand, in dem der Schalter SW1 ausgeschaltet ist, werden
in Fig. 3 auch dann, wenn das biologische Signal SBI irgendeinem
der Anschlüsse der AND-Glieder 40, 42, 44 und 46 zugeführt
wird, keine Ausgangssignale von den AND-Gliedern 40,
42, 44 und 46 vorliegen, da die anderen dieser Anschlüsse
(die Anschlüsse auf der Seite des NOT-Gliedes 54) dieser
AND-Glieder auf dem niedrigen Pegel liegen.
Da andererseits die Anschlüsse der AND-Glieder 41, 43,
45 und 47 auf der Seite des Widerstandes R1 auf dem hohen
Pegel liegen, wenn die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL und SR
eingegeben werden, werden diese von den OR-Gliedern 48 bis
51 ausgegeben. Wenn die Anschlüsse der OR-Glieder 52 und 53
auf der Seite des NOT-Gliedes 55 auf dem niedrigen Pegel
liegen, befinden sich ferner die OR-Glieder 52 und 53 in
einem Zustand, indem sie das Joy-Pad-Signal SU oder SD
empfangen können. So erscheinen, wenn die jeweiligen Signale
zugeführt werdne, Ausgangssignale an den OR-Gliedern 52 und
53. Es erscheinen jedoch an den OR-Gliedern 52 und 53 keine
Ausgangssignale gleichzeitig. Demgemäß werden die Joy-Pad-
Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD den OR-Gliedern 48 bis
53 zugeführt sowie dem Computer 39 über die Signalleitungen
LA, LB, LL, LR, LU und LD, was es dem Spieler ermöglicht,
ein Spiel zu spielen, das durch die Spielsoftware 38
bereitgestellt wird.
Falls der Schalter SW1 durch irgendeine geeignete Einrichtung
eingeschaltet wird, wenn beispielsweise der Spieler
den Schalter drückt, wird die Versorgungsschaltung mit dem
Widerstand R1 kurzgeschlossen, wodurch die Ausgangsseite der
NOT-Glieder 54 und 55 auf einen hohen Pegel gebracht wird
und die AND-Glieder 40, 42, 44 und 46 dazu bereitgemacht
werden, geöffnet bzw. durchgeschaltet zu werden, wenn die
Eingangssignale auf der anderen Seite auf einen hohen Pegel
geändert werden, und die AND-Glieder 41, 43, 45, 47 werden
geschlossen. Gleichzeitig werden die OR-Glieder 52 und 53
simultan eingeschaltet und der Simultan-EIN-Detektorabschnitt
37 im Computer 39 erfaßt diesen Zustand und zeigt
der Gamesoftware 38 die Tatsache an, daß der Schalter SW1
auf EIN geschaltet worden ist. Hiermit wird das biologische
Signal SBI von den vier AND-Gliedern 40, 42, 44 und 46
zu den vier Signalleitungen LA, LB, LL und LR über die entsprechenden
vier OR-Glieder 48 bis 51 zugeführt. Auf diese
Weise erkennt die Spielsoftware 38, daß das biologische Signal
SBI übertragen worden ist.
Die Spielsoftware 38 arbeitet so, daß sie die Signale
auf den Signalleitungen LA, LB, LL und LR in vorbestimmten
Zeitintervallen (beispielsweise alle 17 ms) ausliest. In diesem
Augenblick erfährt die Spielsoftware 38 aus der Notiz, die ihr
vom Abschnitt 37 zur Detektion des simultanen EIN-Schaltzustandes
wie oben beschrieben zukommt, daß die Signale
auf den Signalleitungen LA, LB, LL und LR biologische Signale
sind, führt eine vorbestimmte Verarbeitung zur Erzeugung von
Steuersignalen aus, die anstelle der Spielsteuersignale entsprechend
der ausgelesenen biologischen Signale wirken.
In diesem Fall können die drei folgenden Musterarten
vorliegen, gemäß derer das Spiel durch die Steuersignale
vom Computer 39 gesteuert wird.
Für den Fall, daß das biologische Signal SBI ein
Gleichsignal ist, das nur Ein- und Ausschaltperioden umfaßt,
wobei der Alpha-Rhythmus sich beispielsweise als
Standard auf 50% des gesamten biologischen Signals SBI beläuft,
wenn das biologische Signal SBI den Signalleitungen
LA, LB, LL und LR in der zuvor erwähnten Weise innerhalb
einer vorbestimmten Zeit zugeführt worden ist, nachdem der
Schalter SW1 in Fig. 3 auf EIN geschaltet worden ist, detektiert
der Computer 39 das biologische Signal SBI auf jedweder
der zuvor erwähnten vier Signalleitungen, um den
Bildschirmmodus zu ändern oder umzuschalten. Dabei wird
z. B. auf dem TV-Schirm "die Bewegung des Spielzeichenbildes
langsam" oder "die Anzahl von Feinden, die den Spielcharakter
konfrontieren, nimmt ab".
In diesem Muster sind die biologischen Signale SBI
mehrere Arten von Wechselsignalen spezifischer Arten, die
beispielsweise durch den Modulationszustand unterschieden
werden können. Wenn in diesem Fall irgendeines der verschiedenen
Typen biologischer Signale SBI innerhalb einer vorbestimmten
Zeit nach Einschalten des Schalters SW1 in Fig. 3
zugeführt wird, detektiert der Computer 39 das biologische
Signal SBI auf jedweder der vier Signalleitungen LA, LB,
LL und LR identifiziert dessen Typ und erzeugt ein Steuersignal,
das aus einer Vielzahl von Spielsoftwareprogrammen
eines für diesen biologischen Signaltyp relevanten Modus
selektiert. Um dies zu erzielen, muß der Computer 39 eine
Funktion beinhalten, die Art des biologischen Signals SBI
zu identifizieren, wobei eine solche Funktion in der Figur
nicht explizit dargestellt ist.
In diesem Muster existieren vier Signaltypen als
biologische Signale SBI, die bezüglich des Modulationszustandes
verschieden sind und jeweils den Joy-Pad-Signalen
SA, SB, SL und SR entsprechen. Nachdem in diesem Fall der
Schalter SW1 der Fig. 3 eingeschaltet worden ist, erzeugt
der Computer 39 ein Steuersignal, um Operationen gemäß dem
Joy-Pad-Signal SA für das biologische Signal SBI durchzuführen,
das beispielsweise über die Signalleitung SA zugeführt
wird. In gleicher Weise erzeugt der Computer 39
Steuersignale zur Ausführung von Operationen gemäß den
Joy-Pad-Signalen SB, SL und SR jeweils für die biologischen
Signale, die über die anderen Signalleitungen LB, LL bzw.
LR zugeführt werden. Auch in diesem Fall muß der Computer 39
eine Funktion zur Identifikation der Art des biologischen
Signals SBI aufweisen.
Fig. 4 ist eine Hilfsdarstellung zur Erklärung einer
weiteren Ausführung der Schalteinrichtung aus Fig. 1.
Fig. 5 ist eine Hilfsdarstellung zur Erklärung eines Ausführungsbeispiels
der Wellenformereinrichtung für biologische
Signale zum Übertragen von biologischen Signalen zur
Schalteinrichtung in Fig. 4. In den Figuren sind mit zuvor
beschriebenen Elementen der Fig. 3 übereinstimmende Elemente
durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Fig. 5 wird im
folgenden vor Fig. 4 beschrieben. In Fig. 5 bezeichnen
61 und 62 eine erste bzw. zweite Wellenformereinrichtung
für biologische Signale, die sechs Arten SBIA, SBIB, SBIL,
SBIR, SBIU und SBID und sechs Arten biologischer Signale
SBI1 bis SBI6 ausgegeben. Die erstgenannte Gruppe biologischer
Signale SBIA bis SBID sind Gleichsignale, die identisch
zu den Joy-Pad-Signalen SA, SB, SL, SR, SU und SD in
Fig. 3 sind. Die letztgenannte Gruppe biologischer Signale
SB1 bis SB6 sind demgegenüber Wechselsignale, die gemäß
den Spielinhalten geeignet ausgewählt sind.
In der ersten Wellenformereinrichtung für biologische
Signale 61, wird das Ausgangssignal einer (nicht dargestellten)
Versorgungsquelle über den Widerstand R1 und ein NOT-
Glied 63 eingegeben, während das Ausgangssignal vom Widerstand
R1 direkt der zweiten Wellenformereinrichtung für
biologische Signale 62 zugeführt wird.
Der zweiten Wellenformereinrichtung 62 wird auch das Ausgangssignal
von der nicht dargestellten Versorgungsquelle
über einen Widerstand R2 zugeführt. Ein Schalter SW2 verhindert,
wenn er gedrückt ist, den Betrieb der zweiten
Wellenformerschaltung 62.
In der Fig. 4 bezeichnen 63 bis 66 AND-Glieder, denen
die biologischen Signale SBI1 bis SBI4 zugeführt werden und
die Ausgangssignale an die OR-Glieder 48 bis 51 weitergeben.
Die AND-Glieder 63 bis 66 sind so aufgebaut, daß das Ausgangssignal
vom AND-Glied 41, dem das Joy-Pad-Signal SA
zugeführt wird, auch dem AND-Glied 64 zugeführt wird, dem
das biologische Signal SBI2 zugeführt wird, und so, daß das
Ausgangssignal vom AND-Glied 43, dem das Joy-Pad-Signal SB
zugeführt wird, auch dem AND-Glied 63 zugeführt wird, dem
das biologische Signal SBI1 zugeführt wird. In vergleichbarer
Weise sind die AND-Glieder 63 bis 66 so verschaltet,
daß das Ausgangssignal vom AND-Glied 45, dem das Joy-Pad-
Signal SL zugeführt wird, auch dem Eingang des AND-Gliedes
66 zugeführt wird, dem das biologische Signal SBI4 zugeführt
wird, und so, daß das Ausgangssignal vom AND-Glied 47,
dem das Joy-Pad-Signal SR zugeführt wird, auch dem AND-Glied
65 zugeführt wird, dem das biologische Signal SBI3 zugeführt
wird.
Die Bezugszeichen 71 bis 76 bezeichnen AND-Glieder, die
in derselben Weise wie oben beschrieben angeordnet sind. Die
AND-Glieder 71 bis 76 sind so verschaltet, daß das Ausgangssignal
von einer nicht dargestellten Versorgungsquelle einem
beliebigen der Anschlüsse der AND-Glieder 71 und 74 über den
Widerstand R1 und das NOT-Glied 54 zugeführt wird, und so,
daß das Ausgangssignal vom Widerstand R1 irgendeinem Anschluß
des AND-Gliedes 73 zugeführt wird. Das biologische
Signal SBIU und SBI5, das Joy-Pad-Signal SU, die biologischen
Signale SBID und SBI6 und das Joy-Pad-Signal SD werden den
AND-Gliedern 71 bis 76 in der dargestellten Weise zugeführt.
Die Ausgangssignale der AND-Glieder 76 und 73 werden den
AND-Gliedern 72 und 75 zugeführt.
Die Ausgangssignale von den AND-Gliedern 71 bis 73
werden an ein OR-Glied 77 ausgegeben und die Ausgangssignale
der AND-Glieder 74 bis 76 jeweils dem OR-Glied 78. Die
Ausgangssignale der OR-Glieder 77 und 78 werden an die OR-
Glieder 52 und 53 ausgegeben. Den anderen Anschlüssen der
OR-Glieder 52 und 53 wird das Ausgangssignal vom Widerstand
R1 über das NOT-Glied 55 und einen monostabilen Multivibrator
79 zugeführt. Die Bezugszeichen 81 und 86 bezeichnen
DC/AC-Ermittlungsschaltungen, die im Computer 39 realisiert
sind und mit den Signalleitungen LA, LB, LL, LR, LU bzw. LD
verbunden sind, um zu ermitteln, ob die Signale auf diesen
Signalleitungen Gleich- oder Wechselsignale sind.
Im Betrieb des zuvor erwähnten Systems der Fig. 4 und 5
läuft folgendes ab. Um nur die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL,
SR, SU und SD der Fig. 4 unter Verwendung des Joy-Pad 101
aus Fig. 1 einzugeben, wird der Schalter SW1 auf AUS geschaltet
und der Schalter SW2 auf EIN. Dies veranlaßt die AND-
Glieder 40, 42, 44, 46, 71 und 74 der Fig. 4, zu schließen,
wodurch die erste und zweite Wellenformereinrichtung 61 und
62 für biologische Signale außer Betrieb gesetzt werden. So
werden nur die Joy-Pad-Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD den
Signalleitungen LA, LB, LL, LR, LU und LD der Fig. 4 zugeführt,
während Gleichspannungssignale SA, SB, SL, SR, SU und
SD als Steuersignale vom Computer 39 übertragen werden, um
den Fortlauf des Spiels zu bewirken.
Um nur die biologischen Signale SBIA, SBIB, SBIL, SBIR,
SBIU und SBID zu übertragen, werden beide Schalter SW1 und
SW2 eingeschaltet. Dies führt dazu, daß nur die AND-Glieder
40, 42, 44, 46, 71 und 76 der Fig. 4 einschaltbereit werden
und die verbleibenden AND-Glieder geschlossen sind. Wenn sich
das Ausgangssignal vom NOT-Glied 55 auf einen hohen Pegel
ändert, wird der Simultan-EIN-Detektorabschnitt 37 durch das
Ausgangssignal vom monostabilen Multivibrator 79 über die
OR-Glieder 52 und 53 und die Signalleitungen LU und LD dazu
veranlaßt, der Spielsoftware die Ergebnisse anzuzeigen.
So werden die sechs Arten von biologischen Signalen
(Gleichspannungssignalen) SBIA, SBIB, SBIL, SBIR, SBIU und
SBID entsprechend den sechs Arten von Joy-Pad-Signalen SA,
SB, SL, SR, SU und SD von der ersten Wellenformereinrichtung
61 über die geöffneten AND-Glieder 40, 42, 44, 46, 71
und 74 und die OR-Glieder 48 bis 51, 77, 78, 52 und 53 zu
den Signalleitungen LA, LB, LL, LR, LU und LD übertragen.
Dementsprechend werden diese Signale von den DC/AC-Ermittlungsschaltungen
81 bis 86 innerhalb des Computers 39 als
Gleichspannungssignale identifiziert und die Joy-Pad-Signale
SA, SB, SL, SR, SU und SD, die Gleichspannungssignale sind,
werden als Steuersignale übertragen, um den Fortgang des
Spiels zu erwirken, wie im Fall der zuvor erwähnten Übertragung
nur von JOY-Pad-Signalen.
Im folgenden wird die gleichzeitige Übertragung von
Joy-Pad-Signalen und biologischen Signalen erläutert. In
diesem Fall sind die Schalter SW1 und SW2 auf AUS geschaltet.
Infolgedessen ist die erste Wellenformerschaltung 61
für biologische Signale der Fig. 5 im außer Betrieb gesetzten
Zustand und die zweite Wellenformerschaltung 62 ist in den
Betriebszustand gesetzt, wobei sie die Wellen oder Kurven
der sechs Arten von biologischen Signalen SBI1 bis SBI6
formt. Die biologischen Signale SBI1 bis SBI6 sind modulierte
Wechselsignale, wie in Fig. 5 dargestellt. Andererseits
sind die AND-Glieder 40, 42, 44, 46, 72 und 75 der Fig. 4
sämtlich geschlossen, so daß biologische Signale SBIA,
SBIB, SBIL, SBIR, SBIU und SBID, die Gleichsignale sind,
nicht eingegeben werden. Da die anderen, nicht oben erwähnten
AND-Glieder einschaltbereit sind, können die Joy-Pad-
Signale SA, SB, SL, SR, SU und SD, die Gleich- oder Gleichspannungssignale
sind, und die biologischen Signale SBI1 bis
SBI6, die Wechsel- oder Wechselspannungssignale sind, parallel
eingegeben werden. In diesem Fall kann der Computer 39, der
die DC/AC-Ermittlungsschaltungen 81 bis 86 aufweist, ermitteln,
ob selbst diese von denselben Signalleitungen
übertragenen Signale Joy-Pad- oder biologische Signale sind,
und überträgt sie als unterschiedliche Steuersignale zum
Spielgerät.
Da der Computern 39 eine Signalidentifikationsfunktion
gemäß obiger Beschreibung aufweist, besteht keine Notwendigkeit,
im Fall der Fig. 5 vollständig von Joy-Pad-Signalen auf
biologischen Signale umzuschalten. Während eines der Joy-Pad-
Signale übertragen wird, können die biologischen Signale
unter Verwendung anderer leerer (unbenutzter) Signalleitungen
übertragen werden. Dies geht deshalb, weil Kombinationen
von Signalleitungen LA und LB, LL und LR sowie LU und LD
niemals als Funktion des Joy-Pad simultan benutzt werden
und biologische Signale unter Verwendung der leeren (unbenutzten)
Signalleitungen der sowieso für den Joy-Pad vorgesehenen
Leitungen übertragen werden können.
Durch den oben beschriebenen Systemaufbau gewährleistet
die Steuereingabevorrichtung für Computerspielgeräte nicht
nur die Aufrechterhaltung einer Austauschbarkeit mit anderen
Spielsoftwareprogrammen, sondern kann auch Steuersignale
auf der Grundlage sowohl von Joy-Pad-Signalen als auch
biologischen Signalen verwenden. In einem Golfspiel kann
beispielsweise "Schlagen des Balls" über das Joy-Pad 101
eingegeben werden, während die Richtungsgebungsmöglichkeiten
und andere Parameter des Balls gemäß biologischer Signale
bestimmbar sind.
Es wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben, und es sind zahlreiche Modifikationen
und Änderungen möglich, ohne von der Erfindungsidee oder
vom Schutzumfang abzuweichen.
So kann z. B. das Integralverhältnis usw. zum Bestimmen
des Zustandes von Gehirnwellen, das im Ausführungsbeispiel
auf 70° vorausgesetzt wurde, (gemäß den jeweiligen
Inhalten der Spiele) geeignet geändert werden. Ferner kann
der Gehirnwellenzustand durch andere Mittel als das
Verhältnis von Integralen usw. ermittelt werden. Beispielsweise
kann die Zone, in der der maximale Integralwert gewonnen
wird, indem die Frequenzkomponenten in jeder Zone
des Alpha-Rhythmus integriert werden, als die Alpha-Rhythmus
dominante Zone vorausgesetzt werden, oder es kann die Zone,
zu der der Maximalwert der Frequenzkomponenten gehört, als
die Alpha-Rhythmus dominante Zone vorausgesetzt werden.
Computerspielgeräte können solche sein, die abweichend
von denen, die für die sogenannten Spiele eingesetzt werden,
z. B. zur Wahrsagung oder zur Diagnose des Zusammenpassens von
Heiratskandidaten usw. dienen. Die erfindungsgemäßen Computerspielgeräte
sind nicht auf solche beschränkt, die ausschließlich
mit TV (Kathodenstrahlröhren)-Bildschirmen
zu verwenden sind, sondern können auch solche sein, die
beispielsweise auf Flüssigkristalldisplays beruhen.
Biologische Signale können solche sein, die mittels
Sensoren aus dem Pulsieren (und dem Koeffizienten dessen
Änderung) oder Änderungen im Hautwiderstand infolge von
Schweißabsonderung zusätzlich zu Gehirnwellen detektiert
werden, und diese können einzeln oder in Kombination mit
anderen biologischen Signalen zur Erzeugung von Steuersignalen
ausgenutzt werden.
Wie oben beschrieben, ermöglicht die Erfindung,
Spielsteuersignale auf der Grundlage von biologischen Signalen
zu erzeugen und sie dem Computerspielgerät so zuzuführen,
daß das Spiel ungeachtet der manuellen Geschicklichkeit
der jeweiligen Spieler spielbar ist.
Werden als biologische Signale Gehirnwellensignale
verwendet, so ist es möglich, nur z. B. die Alpha-Rhythmus-
Zustandssignale bei der Erzeugung der Steuersignale für das
Spiel zu berücksichtigen oder aber auch die Signalzustände
mehrerer kombinierter Rhythmen in einer spielabhängigen
Weise.
Claims (7)
1. Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät
zur Eingabe von Steuersignalen in ein Computerspielgerät,
das so aufgebaut ist, daß eigentümliche Operationen gemäß einer
Mehrzahl von Spielsteuersignalen ausführbar sind, aufweisend:
eine Einrichtung zur Extraktion biologischer Signale eines Spielers in Form von Gehirnwellen;
eine Einrichtung zur Ermittlung des Zustandes der biologischen Signale durch Ausführen einer vorbestimmten Verarbeitung der Signale und
eine Einrichtung zum Zuführen von Steuersignalen, die die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der ermittelten biologischen Signale ersetzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (103, 34, 35, 36) zur Ermittlung des Zustandes der biologischen Signale Signalkomponenten jeder mehrerer Frequenzkomponenten der extrahierten biologischen Signale gewinnt und den Zustand der biologischen Signale auf der Grundlage des Verhältnisses der Intensitäten von Alpha-Rhythmus-Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder Theta-Rhythmus- Signalkomponenten ermittelt.
eine Einrichtung zur Extraktion biologischer Signale eines Spielers in Form von Gehirnwellen;
eine Einrichtung zur Ermittlung des Zustandes der biologischen Signale durch Ausführen einer vorbestimmten Verarbeitung der Signale und
eine Einrichtung zum Zuführen von Steuersignalen, die die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der ermittelten biologischen Signale ersetzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (103, 34, 35, 36) zur Ermittlung des Zustandes der biologischen Signale Signalkomponenten jeder mehrerer Frequenzkomponenten der extrahierten biologischen Signale gewinnt und den Zustand der biologischen Signale auf der Grundlage des Verhältnisses der Intensitäten von Alpha-Rhythmus-Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder Theta-Rhythmus- Signalkomponenten ermittelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Extraktionseinrichtung für biologische Signale ein Tiefpaßfilter (32) und ein Hochpaßfilter (33) umfaßt, so daß die rechnerische Verarbeitung durch Extraktion biologischer Signale erfolgt, deren Frequenzen niedriger als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters und höher als die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Extraktionseinrichtung für biologische Signale ein Tiefpaßfilter (32) und ein Hochpaßfilter (33) umfaßt, so daß die rechnerische Verarbeitung durch Extraktion biologischer Signale erfolgt, deren Frequenzen niedriger als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters und höher als die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Intensitäten von Alpha-Rhythmus- Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder Theta-Rhythmus-Signalkomponenten in der Einrichtung (103, 36) in der Form eines Integralverhältnisse gewonnen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Intensitäten von Alpha-Rhythmus- Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten oder Theta-Rhythmus-Signalkomponenten in der Einrichtung (103, 36) in der Form eines Integralverhältnisse gewonnen wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Intensitäten von Alpha-Rhythmus- Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten und Theta- Rhythmus-Signalkomponenten in der Einrichtung (103, 36) in der Form des Verhältnisses der Maximalwerte vom Alpha-Rhythmus, Beta-Rhythmus oder Theta-Rhythmus zur Gesamtsumme der Maximalwerte vom Alpha-Rhythmus, Beta-Rhythmus oder Theta-Rhythmus gewonnen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Intensitäten von Alpha-Rhythmus- Signalkomponenten, Beta-Rhythmus-Signalkomponenten und Theta- Rhythmus-Signalkomponenten in der Einrichtung (103, 36) in der Form des Verhältnisses der Maximalwerte vom Alpha-Rhythmus, Beta-Rhythmus oder Theta-Rhythmus zur Gesamtsumme der Maximalwerte vom Alpha-Rhythmus, Beta-Rhythmus oder Theta-Rhythmus gewonnen wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spielsteuersignale Schalteinrichtungs-Ausgangssignale umfassen, die durch manuelle Betätigung einer Schalteinrichtung (102) erzeugt werden.
daß die Spielsteuersignale Schalteinrichtungs-Ausgangssignale umfassen, die durch manuelle Betätigung einer Schalteinrichtung (102) erzeugt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtungs-Ausgangssignale und Steuersignale, die im Hinblick auf die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der biologischen Signale wirken, dem Computerspielgerät (104) unter einem selektiv schaltbaren Modus zugeführt werden.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtungs-Ausgangssignale und Steuersignale, die im Hinblick auf die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der biologischen Signale wirken, dem Computerspielgerät (104) unter einem selektiv schaltbaren Modus zugeführt werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtungsausgangssignale und die Steuersignale, die im Hinblick auf die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der biologischen Signale wirken, dem Computerspielgerät (104) parallel zugeführt werden.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtungsausgangssignale und die Steuersignale, die im Hinblick auf die Spielsteuersignale gemäß dem Zustand der biologischen Signale wirken, dem Computerspielgerät (104) parallel zugeführt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4327418A DE4327418C1 (de) | 1993-08-14 | 1993-08-14 | Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4327418A DE4327418C1 (de) | 1993-08-14 | 1993-08-14 | Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät |
Publications (1)
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DE4327418C1 true DE4327418C1 (de) | 1994-11-03 |
Family
ID=6495248
Family Applications (1)
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DE4327418A Expired - Fee Related DE4327418C1 (de) | 1993-08-14 | 1993-08-14 | Steuersignaleingabevorrichtung für ein Computerspielgerät |
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DE (1) | DE4327418C1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003032142A2 (de) * | 2001-10-05 | 2003-04-17 | Neuroxx Gmbh | Verfahren und system zur schaffung und modifikation einer virtuellen biologischen repräsentanz der nutzer von computeranwendungen |
DE102005047044A1 (de) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Siemens Ag | Verfahren zum Steuern eines medizinischen Geräts durch eine Bedienperson |
DE102008057789A1 (de) | 2008-11-17 | 2010-05-27 | Teschner, Christian, Dr. Med. | Verfahren zur Steuerung eines Anzeigeelementes auf einer Anzeige und Biofeedbackeingabevorrichtung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3643018C2 (de) * | 1986-12-12 | 1990-05-03 | Mario Prof. 1000 Berlin De Bertoncini | |
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-
1993
- 1993-08-14 DE DE4327418A patent/DE4327418C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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DE102008057789B4 (de) * | 2008-11-17 | 2013-07-04 | Christian Teschner | Verfahren zur Steuerung eines Anzeigeelementes auf einer Anzeige und Biofeedbackeingabevorrichtung |
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