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Brain-Computer Interfaces & Computerspiele –Neue Ansätze für immersives Gameplay
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19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02
BCIs in Games
(Marshall et al. 2013)
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Agenda
1 Brain-Computer Interfaces - Crashkurs
2 Aktuell: Anwendung in Computerspielen
3 Schwächen & Stärken für Gameplay
4 Missing Link
5 Immersive Ansätze5.1 Zusatzherausforderung (strange interfaces)5.2 Unterbewusste Steuerung5.3 Passive Anpassung
6 Konklusion & Ausblick
7 Quellen
8 Diskussion
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
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BCIs – What?
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 04
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Ein Brain-Computer-Interface (BCI), zu Deutsch: Gehirn-Computer-Schnittstelle, ist ein System, das jegliche muskuläre Informationsüber-mittlung oder die Übermittlung via Nervenzellen umgeht und direkte Signaledes Gehirns in Befehle übersetzt, die an ein externes Device übermitteltwerden können.
(Migliore et al. 2008)
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BCIs – What?
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 04
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Ein Brain-Computer-Interface (BCI), zu Deutsch: Gehirn-Computer-Schnittstelle, ist ein System, das jegliche muskuläre Informationsüber-mittlung oder die Übermittlung via Nervenzellen umgeht und direkte Signaledes Gehirns in Befehle übersetzt, die an ein externes Device übermitteltwerden können.
(Migliore et al. 2008)
„Kraft der Gedanken“(Todd et al. 2012)
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BCIs – What?
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 05
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
(Allison 2011)
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Elektroenzephalografie (EEG)
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 06
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
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Elektroenzephalografie (EEG)
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 06
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
wach & aktiv
entspannt
schlafend
Tiefschlaf
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Elektroenzephalografie (EEG)
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 07
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
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Versprechungen
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 08
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
EMOTIVEEPOC
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Realität
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 09
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
(Kapeller et al. 2012)
![Page 12: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/12.jpg)
Stärken & Schwächen
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 10
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
+ (noch) schlechte Erkennung-strange interface
+ (potentiell) immersiv
+ (potentiell) intuitiv
+ X Dimensionen
Trainingsvoraussetzung-
(noch) unintuitiv-
viel noise-
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Problemstellung
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 11
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Wie können BCIs trotz ihrer momentanen Schwächen genutzt werden, um Computerspiele immersiver zu machen?
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Problemstellung
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 11
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Wie können BCIs trotz ihrer momentanen Schwächen genutzt werden, um Computerspiele immersiver zu machen?
Schwächen zu Stärken machen˫
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Rückblende
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 12
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
„Deep mental involvement in something.” (Oxford Dictionary)
„Immersion beschreibt die Überführung in einen (Wikipedia)Bewusstseinszustand (Eindruck), bei dem sich die Wahrnehmung der eigenen Person in der realen Welt vermindert und die Identifikation mit dem Selbst (dem Avatar) in der virtuellen Welt vergrößert.“
Janet H. Murray(US-amerikanische Professorin für digitale Medien)
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Heute & Morgen
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 13
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Aktuell
Alternativ
Plumper Einsatz als „only control“
Spezifische Eigenschaften im Gamedesign unbeachtet
Stärken & Schwächen als Eingabegerät unbeachtet
Zusatzherausforderung (strange interfaces) [I]
Unterbewusste Steuerung [II]
Passive Anpassung [III]
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I Zusatzherausforderung
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 14
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Ansatz von: Lotte 2011, Nijholt et al. 2009
Beispiel: Zusätzlicher Zauber (nicht Quest-relevant) nur durch BCI möglich.
„In this sense, […] the shortcomings of BCI are turned into a challenge for the player.“
Detektionsmängel von BCIs werden als Zusatzherausforderung getarnt
Eine weitere, spielinterne Herausforderung wird integriert
Trainingsmotivation: Vorteile durch bessere Kontrolle des BCIs
+ + +
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II Unterbewusste Steuerung
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 15
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Ansatz von: Plass-Oude Bos et al. 2011, Marshall et al. 2013
Beispiel: Elfe wird zu Bär (WoW), wenn Erregungsniveau (Alphawellen-Potential) steigt.
„This is a good example of how passive BCI enhance a player‘s experience […].“
Kein Training notwendig
Kaum Messproblematik (Potentialmessung)
Maximal intuitiv, dadurch sehr immersiv
+ + +
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II Unterbewusste Steuerung
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 16
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
(Marshall et al. 2013)
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III Passive Anpassung
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 17
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Ansatz von: Marshall et al. 2013, Lotte 2011
Beispiel: EmoBike & WFSA-Projekt (Prof. Fohl, HAW Hamburg).
„[…] the BCI could be used instead in a passive way, in order to dynamically adapt thecontent of the game to the current mental state of the user.“
Kein Training notwendig
Datensätze können gesammelt werden (Testing-Phase)
Immersiver Feedback-Loop mit dem Nutzer
+ + +
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Umsetzung
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 18
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
StillAlive - Son of Nor(Kickstarter)
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![Page 23: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/23.jpg)
Resumée
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 19
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
![Page 24: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/24.jpg)
Resumée
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 20
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Brain-Computer Interface(EEG)
![Page 25: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/25.jpg)
Resumée
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 20
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Brain-Computer Interface(EEG)
Nicht perfekt, aber viel Potential für Gaming
![Page 26: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/26.jpg)
Resumée
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 20
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Brain-Computer Interface(EEG)
Nicht perfekt, aber viel Potential für Gaming
Anwendung auf aktuelle Stärken &
Schwächen anpassen ≠ „only control“
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Ausblick & Probleme
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 21
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
![Page 28: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/28.jpg)
Ausblick & Probleme
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 22
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
Probleme Noise (Nackenbewegung) Schlechte Signalerkennung Ergebnisse schwer überprüfbar (auch akademisch) Langes Training Standardisierte EEG – individuelle Gehirne …
Aber: Es lohnt sich.
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Quellen
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
Allison, B. (2011): Trends in BCI Research: Progress Today, Backlash Tomorrow? In: XRDS, Vol.18, No.1.
Kapeller, C.; Hintermüller, C.; Guger, C. (2012): Augmented control of an avatar using an SSVEP based BCI. AH’12, March 8–9, 2012, Megève, France.
Lotte, F. (2011): Brain-Computer Interfaces for 3D Games: Hype or Hope? FDG’11 June 29-July 1, Bordeaux, France.
Marshall, D.; Coyle, D.; Wilson, S.; Callaghan, M. (2013): Games, Gameplay, and BCI: The State of the Art. In: IEEE Transactions on Computational Intelligence and AI in Games, Vol.5, No.2.
Migliore, D.; Blatt, R.; Matteucci, M.; Ceriani, S.; Fontana, G.; Seno, B.D. (2008): Brain control of a smart wheelchair. In Proceedings of International Conference on Inteligent Autonomous Systems. S.221–228.
![Page 30: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/30.jpg)
Quellen
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
Nijholt, A.; Plass-Oude Bos, D.; Reuderink, B. (2009): Turning shortcomings into challenges: Brain-computer interfaces for games. In: Entertainment Computing, 1(2):85–94.
Oxford Dictionary
Plass-Oude Bos, D.; Poel, M.; Nijholt, A. (2011): A Study in User-Centered Design and Evaluation of Mental Tasks for BCI. University of Twente, Faculty of EEMCS, K.-T. Lee et al. (Eds.): MMM 2011, Part II, LNCS 6524, S.122–134, 2011. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Todd, D.A.; McCullagh, P.J.; Mulvenna, M.D.; Lightbody, G. (2012): Investigating the Use of Brain-Computer Interaction to Facilitate Creativity. School of Computing and Mathematics, University of Ulster, Shore Road, Newtownabbey, BT37 0QB, UK.
www.wikipedia.org
![Page 31: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/31.jpg)
Quellen
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
Bilder
F01: Emotiv Epoc EEG (http://neurogadget.com/wp- content/uploads/2012/06/Festo_CogniGame_ Pong_EmotivEPOC_BCI.jpg)
F06: http://iaf.org.il/Sip_Storage/FILES/8/35738.jpghttp://www.bnr.co.kr/doc/pdfdocu/Neuro_Instore.pdf?PHPSESSID=197e6dc45b80eb79fa5b7409bdcc8919
F12: http://i.usatoday.net/sports/gallery/2012/07/26/s120726_06dive-pg-horizontal-extralarge.jpg
![Page 32: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/32.jpg)
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
Danke für eure Aufmerksamkeit
![Page 33: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/33.jpg)
Diskussion
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
![Page 34: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/34.jpg)
Diskussion
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
Was hat das alles mit Storytelling zu tun?
![Page 35: Brain-Computer Interfaces & Computerspieleubicomp/... · 19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin - 02 BCIs in Games (Marshall et al. 2013)](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022040308/5f0282857e708231d4049e20/html5/thumbnails/35.jpg)
Mental Tasks
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
P 300Gut nachweisebare Welle, etwa 300ms nach applizier-tem Zielreiz, Konzentrations-messung. E.g. abweichende Bilder/Töne.
Imaginary MovementFiktive Bewegung der Glied-maßen, Veränderung von zuständigen Hirnarealen.
Slow Cortial PotentialsLangsam Veränderungen vonkortikalen Potentialen (Hirn-areal). Niveaumessung für Konzentration.
SSVEPNatürliche Reaktion auf visu-elle Stimuli auf bestimmten Frequenzen (3,5Hz-75Hz). Gleiche oder vervielfachte Frequenz im Hirn messbar.
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
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SSVEP - Mental Tasks
19.06.2014 - BCIs, Gaming & Immersion - Jan Martin -
BCIs & Gaming Missing Link Immersion Konklusion & Ausblick
(Marshall et al. 2013)