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研究生:彭家晨
研究生(外文):Peng,jia chen
論文名稱:數位遊戲之互動式輸入裝置的研究與開發
論文名稱(外文):A Research and Development of InteractiveInput Device for Digital Games
指導教授:范丙林范丙林引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北教育大學
系所名稱:玩具與遊戲設計研究所
學門:電算機學門
學類:軟體發展學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:互動遊戲人機介面遊戲輸入裝置
外文關鍵詞:Interactive gamehuman-machine interfacegame input device
相關次數:
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本研究主要目的在以互動式輸入裝置來提升遊戲互動性,藉由遊戲互動性之提高,並以多模式裝置應用於互動式遊戲輸入介面之設計與開發。本研究中以多種感測裝置配合不同的輸入設備來進行遊戲,利用偵測人體運動(如四肢之移動)或手持物(如球棒、拳擊手套)之揮動來當作遊戲的輸入方式,使得玩家能以更直覺的動作方式來操作遊戲的進行,並將其多種感測裝置整合成為一多模式輸入裝置。自1998年NAMCO公司推出熱舞革命DDR(Dance Dance Revolution)之後,便席捲全球。即使至今仍有許多遊戲與DDR相似。之後NAMCO公司又推出「太鼓達人」遊戲,從2002年開始販售至今,太鼓達人已發行至6代仍然大受歡迎。SONY 電腦娛樂北美分公司(SCEA)取得GestureTek 公司『影像姿勢控制(Video Gesture Control)』之技術授權後,將應用EyeToy的遊戲軟體開發上,開創了另一個遊戲巔峰。有別於傳統輸入裝置(如鍵盤、滑鼠、搖桿)的遊戲,互動式輸入裝置由於新穎、擬真容易引起玩家的興趣與消費,未來以互動多模式輸入裝置進行遊戲的方法很有可能突破現行的遊戲架構,進而大放異彩。期能提高遊戲的互動性與娛樂性。
This research studies the usage of interactive input device in computer games. By designing a multi-input-devices interface which can significantly enhance the interactivity of computer games.
The study integrates multiple sensors to build up a multi-device input interface. It applies multiple sensors and input-devices to detect the movement of the player or his holdings (bat, boxing glove, etc.), so that the player can play the game more intuitively.
Since NAMCO launched its “Dance Dance Revolution (DDR)” in 1998, interactive games have seized the attention of the public. Many similar games are designed after the model of DDR. In 2002, NAMCO designed anther best sale: TAIKO Drum Master, which is in its 6th edition now but still extremely popular. Another breakthrough has been achieved when SONY (SCEA) got the patent of Video Gesture Control from GestureTek and applied it in the development of EyeToy.
Other than games designed on traditional input devices, such as keyboard, mouse, or joystick, games designed with interactive input device would arouse the interest of its buyer by its innovative and realistic properties. It is expected that multi interactive input devices would be widely applied in future computer games, and would make the future game more interactive and entertaining.
目 錄
摘 要 I
Abstract: II
目 錄 III
圖 目 錄 VI
表 目 錄 VIII
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 2
第三節 研究範圍與限制 3
第四節 研究架構 4
第二章 文獻探討 5
第一節 互動式遊戲 5
2-1-1 人機互動 5
2-1-2 互動式電腦 7
2-1-3 多模式系統 8
2-1-4 遊戲裝置與肢體運動 10
第二節 遊戲輸入裝置演進與分析 11
2-2-1 遊戲輸入裝置的演進 11
2-2-2 控制器與遊戲控制 18
第三節 相關遊戲輸入裝置之研究探討 21
第四節 多模式輸入裝置對互動性的影響 25
第三章 互動式輸入裝置之設計 27
第一節 感測科技 27
第二節 開關與感測器介紹 28
3-2-1 微動開關 29
3-2-2 傾斜開關 30
3-2-3 紅外線距離偵測器 30
3-2-4 加速度偵測器 32
第三節 USB 傳輸介面 35
第四節 輸入裝置設計方式 37
第四章 互動式輸入裝置之開發 38
第一節 DDR結合加法數學之電腦輔助軟體 39
4-1-1 硬體設計 39
4-1-2 軟體設計 40
4-1-3 操作方式與畫面 40
第二節 手控與腳控之平衡球遊戲 41
4-2-1 硬體設計 42
4-2-2 軟體設計 44
4-2-3 操作方式與畫面 45
第三節 結合球棒與網路攝影機之虛擬實境棒球遊戲 46
4-3-1 硬體設計 48
4-3-2 軟體設計 49
4-3-3 操作方式與畫面 51
第四節 具有無線傳輸與數位感測器之新型態輸入裝置 52
4-4-1 硬體設計 53
4-4-2 軟體設計 61
4-4-3 操作方式與畫面 64
第五章 實驗結果與討論 67
第一節 使用二值化開關按鈕的互動式輸入裝置 67
5-1-1 DDR結合加法數學之電腦輔助軟體 67
5-1-2 手控與腳控之平衡球遊戲 68
第二節 使用感測科技的互動式輸入裝置 70
5-2-1 結合球棒與網路攝影機之虛擬實境棒球遊戲 70
第三節 歸納與整理開關與感測裝置之輸入裝置優缺點 71
5-3-1 具有無線傳輸與數位感測器之新型態輸入裝置 72
第六章 結論與建議 74
第一節 結論 74
第二節 未來研究建議 75
參考文獻 77
附件一 新型態輸入裝置之感測與類比轉數位模組電路圖 81
附件二 新型態輸入裝置之無線發射模組電路圖 82
附件三 新型態輸入裝置之無線接收模組電路圖 83
附件四 輸入裝置對遊戲互動性之影響的問卷 84

























圖 目 錄
圖1 1研究架構圖 4
圖2 1人本互動模式 6
圖2 2 SONY PlayStation2 手把 19
圖2 3 玩'Space Invaders'時按鈕的力量 22
圖2 4 Electrostatic Potential Sensing的安裝方式與原理 23
圖2 5 使用者運動時身體上的電荷 23
圖2 6 FEELTIP 的結構 24
圖3 1 感測信號處理流程 28
圖3 2 智慧型感測器涵蓋功能圖 28
圖3 3 各式微動開關圖 29
圖3 4微動開關接腳結構圖 29
圖3 5 滾珠型傾斜開關 30
圖3 6 傾斜開關on/off動作圖 30
圖3 7 紅外線測距器GP2D12 31
圖3 8 GP2D12 內部方塊圖 31
圖3 9 GP2D12 測量距離與電壓圖 32
圖3 10 ADXL320外觀 34
圖3 11 ADXL320內部方塊圖 34
圖3 12 ADXL320 測量方式與電壓值 35
圖3 13 本研究輸入裝置設計架構圖 37
圖3 14 ADC0804連續轉換接線圖 37
圖4 1 DDR跳舞墊與數字位置編排 40
圖4 2 DDR結合加法數學之電腦輔助教學軟體畫面配置 41
圖4 3 圓盤型手控輸入裝置傾斜開關安裝位置圖 43
圖4 4 手控輸入裝置外觀圖 43
圖4 5 腳控輸入裝置安裝位置圖 44
圖4 6 平衡球遊戲畫面 45
圖4 7 腳控平衡球遊戲操作畫面 46
圖4 8手控平衡球遊戲操作畫面 46
圖4 9 紅白機棒球遊戲-BASEBALL 47
圖4 10 坊間所見之中國製棒球遊戲 47
圖4 11 藍色與綠色LED安裝位置圖 48
圖4 12 加速度感測器安裝位置 48
圖4 13 球棒與網路攝影機安裝方式 49
圖4 14 DirectShow擷取影像程序圖 50
圖4 15 虛擬實境棒球遊戲畫面 52
圖4 16 虛擬實境棒球遊戲操作畫面 52
圖4 17 新型態輸入裝置之感測與類比轉數位模組外觀圖 54
圖4 18 ADC電壓輸入與輸出對照表 55
圖4 19 發射模組接腳與外觀圖 56
圖4 20 接收模組接腳與外觀圖 57
圖4 21 HT-12E 編碼IC接腳圖 58
圖4 22 HT-12D 解碼IC接腳圖 58
圖4 23 新型態輸入裝置之無線發射模組外觀 59
圖4 24 新型態輸入裝置之無線接收模組外觀 60
圖4 25 感測模組與無線接收模組組合外觀 60
圖4 26 USB傳輸模組外觀 61
圖4 27 USB傳輸模組控製流程圖 62
圖4 28 新型態輸入裝置測試軟體畫面 64
圖4 29 新型態輸入裝置之連結方式 66
圖4 30 新型態輸入方式之應用方式 66








表 目 錄
表2 1 人本互動的層次 6
表2 2 遊戲控制器的演進 12
表2 3 遊戲手把按鈕配置 19
表2 4 遊戲手把按鈕配置(續) 20
表3 5 使用性與愉悅性之屬性說明 26
表4 1 ADXL加速度偵測器規格表 54
表5 1 輸入裝置對遊戲互動性影響問卷結果 68
表5 2 問卷結果討論 69
參考文獻
中文部份:
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英文部份:
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