专利名称：生理反馈控制系统及方法
技术领域：
本发明系有关一种生理反馈控制系统及方法，特别是关于一种依据使用者的生理现象自动调整影像或声音输出的控制系统及方法。
背景技术：
大多数娱乐节目，例如电影和电视播放的戏剧、卡通及表演等等，系以单一剧情来进行，不会受到观众的影响。少数临场的表演，例如舞台剧、魔术及杂耍等等，可以依照现场观众的情绪稍作调整，因而提高娱乐效果。由于节目与观众之间的互动可以提高娱乐效果，因此有某种改进的方案，事先预录不同剧情的段落，在剧情发展的过程中供观众选择，因此观众可依据自己的喜好决定剧情发展，提高参与感。这种模式在电子游戏产品上获得大量的仿作。例如，电子游戏的玩家可以选择不同的场景，亦可在游戏进行的过程中选择不同的剧情发展。多媒体技术更进一步助长这种互动式操作的实现。然而这类产品，不论节目或游戏，只能被动地接受使用者的选择，无法依据使用者的情绪自动调整。例如，电子游戏机可以感测到使用者的动作和力量，但不能感测到使用者的情绪，因此在使用者紧张、激动或感到乏味时，电子游戏机也不会自动调整，例如变换场景、剧情、配乐或声光效果。此外，由使用者自行选择剧情，也会因为剧情被使用者掌握而造成娱乐效果减低，剧情发展的不可预期性减弱，节目或游戏将变得不再精彩。
发明内容
本发明的目的之一，在于提出一种生理反馈控制系统及方法。本发明的目的之一，在于提出一种依据使用者之生理现象自动调整影像或声音输出的控制系统及方法。根据本发明，一种生理反馈控制系统包含生理感测器感测使用者的生理现象以产生感测信号，生理信号分析单元分析该感测信号以产生反应该使用者的情绪的生理信号，以及控制单元从该生理信号分析该使用者的情绪变化，再据以产生控制信号用来控制节目或游戏的场景、剧情、配乐或声光效果。根据本发明，一种生理反馈控制方法包含感测使用者的生理现象以产生感测信号，分析该感测信号以产生反应该使用者的情绪的生理信号，以及从该生理信号分析该使用者的情绪变化，据以产生控制信号用来控制节目或游戏的场景、剧情、配乐或声光效果。
图1系根据本发明的生理反馈控制系统的实施例；图2系图1的生理反馈控制系统的第一实施例；图3系图1的生理反馈控制系统的第二实施例；图4系图1的生理反馈控制系统控制节目剧情的实施例；图5系图1的生理反馈控制系统控制电子游戏剧情的实施例；
图6系图1的生理反馈控制系统控制电子游戏场景的实施例；以及图7系图1的生理反馈控制系统控制节目或游戏声光效果的实施例。主要元件符号说明:10生理感测器12 生理信号分析单元14传输接口16 控制单元18发光源20 影像感测器22 手指24 人脸26第一时段数据库28节目的片段30 第二时段数据库32 38节目的片段40 第三时段数据库42 50节目的片段52 56剧情的分叉点58场景数据库60 64场景的档案66 影像处理器68 影片档案70 配乐数据库72 76配乐的档案78 输出单元80 显示器82 喇叭
具体实施例方式情绪是一种心理感受，通常伴随生理(例如心跳)与行为反应(例如表情、声音)一起出现，而当情绪被激发时，行为反应是可被控制的，但是生理上的反应却不能自主控制。由于生理反应无法被控制，因此最能反应使用者真实的情绪，本发明依据使用者的生理现象，将使用者的情绪与电子系统结合，成为生理反馈控制系统及方法，可以根据使用者的情绪自动调整节目或游戏的内容，例如场景、剧情、配乐或声光效果，以提高娱乐效果。这里所谓的节目，系指可在电子系统上播放或执行的档案，包含可以产生影像、声音或其结合的档案。参照图1，根据本发明的生理反馈控制系统包含生理感测器10感测使用者的生理现象产生感测信号Sd，生理信号分析单元12分析感测信号Sd产生反应使用者情绪的生理信号Sbio，经传输接14传送给控制单元16，控制单元16从生理信号Sbio的变化判断使用者的情绪，并根据使用者的产生控制信号Sc用来控制主机播放节目或执行游戏程序，使节目或游戏的场景、剧情、配乐或声光效果随着使用者的情绪反应而变化，以提高娱乐效果。在此系统中，生理感测器10靠近使用者，生理信号分析单元12及传输接口 14可以靠近或远离使用者，控制单元16通常在主机上，例如主机的处理器，例如家庭剧院或多媒体电脑的处理器，或电子游戏机的处理器或游戏程序的引擎。目前已有许多生理感测器可以用来撷取使用者的生理信息，例如参照图2的生理感测器10，发光源18在影像感测器20撷取手指22的影像时提供波长较长的光线(例如红外线)照射使用者的手指22，影像感测器20取像而产生感测信号Sd。人在生气或压力的状态下，血液流量会提高，而在悲伤或放松的情况下，血液流量会降低，因此从手指中的血流脉动(Blood Volume Pulse)可以测得人的情绪反应。由于静脉中的血液会吸收波长较长的光，因此影像感测器20取得的手指影像会随着血液流量的多寡呈现亮度变化，生理信号分析单元12便可从此亮度变化分析手指22的血液流量变化，据以产生生理信号Sbio。除了手指以外，人体的其他部位亦可用来接受检测以得知情绪的变化，例如参照图3，发光源18提供波长较长的光线照射人脸24，影像感测器20对人脸24取像产生感测信号Sd。生理信号分析单元12从人脸影像的亮度变化分析使用者的血液流量的变化。在不同的实施例中，亦可由影像感测器20撷取人脸24表面的影像，生理信号分析单元12从人脸24的特征的变化分析使用者的表情变化，进而判断使用者的情绪反应。电极片已经是广泛使用的生理感测器，因此在其他实施例中，亦可使用电极片作为生理感测器10，贴附在使用者的身体感测人体的电量变化，以产生感测信号Sd，生理信号分析单元12分析人体的电量变化产生生理信号Sbio。电极片接触使用者不同的身体位置，可量出不同种类的人体电量变化，例如脑电图(Electroencephalography,EEG)、心电图(Electrocardiography, ECG)、肤电反应(Skin Conductance Responses, SCR)等，量测结果可用来辨别使用者的情绪。脑电图系在头皮表面贴附电极片，测量与参考电极的电位差所产生的图形，在不同正负向的情绪下，脑波的高低频率分布有明显差异。心电图系记录心脏组织电压变化的图形，其波形具有规律性，医学上常将其作为心跳率的指标，从波形中波峰之间的距换算出心跳率，再取倒数可得到心跳变率，在放松或快乐的状态下，心跳变率会降低，在压力或挫折的情况下，心跳变率会提高。肤电反应系在皮肤上贴附电极片，贴附的部位通常为手指，用来测量皮肤的导电性，皮肤的导电性与情绪激发的程度有线性相关的特性存在，可以表示自主神经系统的状态，亦可作为情绪反应及身体活动度的警觉性的指标。可以搭配或结合多种不同的生理信息以提高情绪辨识的准确度。当图1的生理反馈控制系统用来控制节目时，节目系以影片的片段(clip)结构切成数个可以串连的片段，例如图4所示，第一时段数据库26只有一个节目开始的片段28，在片段28播放期间，生理反馈控制系统感测使用者(即此节目的观众)的情绪表现，并据以从第二时段数据库30的片段32 38当中选出一个片段，例如片段36，在片段28结束前预先载入片段36的前一小段到缓冲存储器内，以达成无缝隙播放，以此方式继续控制节目的剧情发展，最终时段数据库40有五种结局，分别为片段42 50，如此，该节目的剧情发展以及最后的结局系根据使用者的情绪来调整的。游戏的进行也是类似的方式，例如参照图5，游戏每次开始时都是一样的，但是在进行到剧情的分叉点52时，生理反馈控制系统根据感测到的使用者的情绪选择不同的剧情程序，因此下一个剧情的分叉点为54或56，如此继续下去，直到游戏结束。由于游戏的剧情发展系根据玩者当时的情绪反应来调整，因此游戏的玩法可能会每次都不一样。参照图6，在游戏进行中，即使目前出现的人物都一样，生理反馈控制系统也可以根据使用者的情绪，从数据库58中选择不同的场景档案60、62或64取代目前的场景。参照图7，不论是播放节目或进行游戏，生理反馈控制系统可以根据使用者的情绪调整声光效果，例如在影像处理单元66中改变影片档案68的色调，从数据库70中选择不同的配乐或音效72、74或76，或直接控制输出单元78中的显示器80或喇叭82，例如调整显示器80的亮度或色调，或调整喇叭82的音量。在不同的实施例中，也可以调整影片或音乐的播放速度，或调整驱动器的等化器。当使用者在聆听音乐时，生理反馈控制系统可以根据使用者的情绪变化调整音乐的播放，例如升调或降调，调高或调低音量，调整等化器，加强或减弱若干音节等等。以上对于本发明之较佳实施例所作的叙述系为阐明之目的，而无意限定本发明精确地所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例系为解说本发明的原理以及让熟习该项技术者以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想由本发明权利要求范围及其均等来决定。
权利要求
1.一种生理反馈控制系统，其特征在于，所述的生理反馈控制系统包含: 生理感测器，感测使用者的生理现象以产生感测信号； 生理信号分析单元，耦接所述的生理感测器，分析所述的感测信号以产生反应所述的使用者的情绪的生理信号； 传输接口，耦接所述的生理信号分析单元，将所述的生理信号送出；以及控制单元，耦接所述的传输接口，接收所述的生理信号并从中分析所述的使用者的情绪变化，再据以产生控制信号用来控制节目或游戏的场景、剧情、配乐或声光效果。
2.如权利要求1所述的生理反馈控制系统，其特征在于，所述的生理感测器包含: 发光源，提供光线照射所述的使用者的手指；以及 影像感测器，撷取所述的手指的影像，以产生所述的感测信号。
3.如权利要求2所述的生理反馈控制系统，其特征在于，所述的生理信号分析单元根据所述的感测信号分析所述的手指的血液流量变化，以产生所述的生理信号。
4.如权利要求1所述的生理反馈控制系统，其特征在于，所述的生理感测器包含: 发光源，提供光线照射所述的使用者的脸；以及 影像感测器，撷取所述的脸的影像，以产生所述的感测信号。
5.如权利要求4所述的生理反馈控制系统，其特征在于，所述的生理信号分析单元根据所述的感测信号分析所述的脸的血液流量变化或表情变化，以产生所述的生理信号。
6.如权利要求1所述的生理反馈控制系统，其特征在于，所述的生理感测器包含电极片接触所述的使用者的身体，以感 测所述的身体的电量变化产生所述的感测信号。
7.如权利要求6所述的生理反馈控制系统，其特征在于，所述的生理信号分析单元根据所述的感测信号分析所述的电量变化，以产生所述的生理信号。
8.—种生理反馈控制方法，其特征在于，所述的生理反馈控制方法包含下列步骤: a)感测使用者的生理现象以产生感测信号； b)分析所述的感测信号以产生反应所述的使用者的情绪的生理信号；以及 c)从所述的生理信号分析所述的使用者的情绪变化，据以产生控制信号用来控制节目或游戏的场景、剧情、配乐或声光效果。
9.如权利要求8所述的生理反馈控制方法，其特征在于，所述的步骤a包含下列步骤: 提供光线照射所述的使用者的手指；以及 撷取所述的手指的影像以产生所述的感测信号。
10.如权利要求9所述的生理反馈控制方法，其特征在于，所述的步骤b包含从所述的感测信号分析所述的手指的血液流量变化，以产生所述的生理信号。
11.如权利要求8所述的生理反馈控制方法，其特征在于，所述的步骤a包含下列步骤: 提供光线照射所述的使用者的脸；以及 撷取所述的脸的影像以产生所述的感测信号。
12.如权利要求11所述的生理反馈控制方法，其特征在于，所述的步骤b包含从所述的感测信号分析所述的脸的血液流量变化或表情变化，以产生所述的生理信号。
13.如权利要求8所述的生理反馈控制方法，其特征在于，所述的步骤a包含感测所述的使用者的身体的电量变化，以产生所述的感测信号。
14.如权利要求13所述的生理反馈控制方法，其特征在于，所述的步骤b包含从所述的感测信号分析所述的电量变化，以产`生所述的生理信号。
全文摘要
本发明公开了一种生理反馈控制系统及方法，感测使用者的生理现象以产生感测信号，分析该感测信号以产生反应该使用者的情绪的生理信号，以及从该生理信号分析该使用者的情绪变化，再据以产生控制信号用来控制节目或游戏的场景、剧情、配乐或声光效果，以提高娱乐效果。
文档编号G06F19/00GK103116395SQ20111039477
公开日2013年5月22日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年11月16日
发明者古人豪, 高铭璨, 黄森煌 申请人:原相科技股份有限公司