分析心理生理学研究玩家游戏状态的测量方法 _ 游民星空 GamerSky.com
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本文原作者是游戏研究人员Ben Lewis Evans，他分享了心理生理学研究玩家精神状态的秘决，介绍了脑电描记法、肌电描记术、皮电活动法、心血管测量法、呼吸测量法等几项可行的心理生理学测量方法，分析了它们在测试游戏时存在的优缺点，及其可获取的具有潜在价值的数据资料。
随着游戏研究和测试的发展，评估游戏和游戏性的不同的方法论引起了越来越多的关注。其中之一就是运用心理生理学测量法，例如心率，皮电反应等，来评估玩家的参与度和情绪反应。
本文将讨论目前在心理生理学方面被广泛运用的几个主要的测量法和这些测量法的优缺点，并大体探讨下心理生理学方法的实用性。
什么是心理生理学？
心理生理学是一种通过研究身体提供的信号并借此深入理解什么样的心理生理过程，导致了对应的身体信号或者与身体信号之间存在的联系。
也就是说，这种方法是用人体本身来回答这个问题：“你在想什么？”特别是对游戏研究和测试， 这种方法能有效评估情绪和心理工作负荷。
另外，由于心理生理学为游戏测试和研究人员提供的玩家的数据是不需经由像问卷调查这类的主观的渠道来获得的，一定程度上，显示的玩家反应是公正客观的。
然而，因为心理生理学信号确实经常需要相当多的解读，在游戏测试和研究人员看来，这种方法仍然有待观察。
心理生理学测量法确实拥有的一个大优势在于，它可以检测出可能连玩家自己可能都没有意识到的情绪和身体信号，更重要的是，在无需停止或中断游戏的情况下，能够将这些情绪和身体信号连续不断地自动记录下来。
心理生理学方法测量什么内容？
在讨论这种最流行的心理生理学测量法的详情前，最好先普及下基本的生物背景知识。首先，心理生理学是基于一种认知的观点，这种观点认为人类的认知由整个人体产生。这种认知被称为“具像化的认知”，与其他关于认知的观点相比，这并不是将它与产生思考和情感的心智分离开来。举例来说，具像化的认知即我们的认知和情感由一个广阔的身体反应系统产生，并不是简单地局限于大脑的判断。
换句话说，我们的认知受到我们整个身体的影响，反应于我们的身体上，事实上可以说，它来源于我们的整个身体。现在运用这种心理生理学的方法，你不一定非得认同具像化认知这种观点，但一定要理解这是这一种心理生理学依托的假设。
具体来说，人体拥有一种良好的交流、管理和维持自身运行的方式，它需要通过神经系统来实现。神经系统分成两部分：第一部分是中枢神经系统，它由脑和脊柱最上端组成。这是人体的的“司令部”。因为中枢神经系统被脊椎和颅骨严加防护，因此想要测量里面的运作是相当困难的。
神经系统的另一部分是周围神经系统，它由脊柱发出，负责身体其他部分的日常工作。这意味着从这部分神经系统获取测量值要容易得多，使用最广泛的心理生理学测量法也正是作用在这部分神经系统上。周围神经系统再分成两部分：副交感神经系统和交感神经系统。副交感神经系统处理身体的日常运作和放松；交感神经系统则更多地是负责面临突发情况的反应和兴奋感。
意思就是，周围神经系统可以用于测量情绪。观察典型的情绪二维视图可知，这种方法在测量激励（一般的高活性交感神经活动对抗一般的低活性副交感神经活动）时效果显著，但对于效价（愉悦的情绪对抗不愉的情绪）却并不那么管用。
常见的情绪二维视图
题外话：情感与情绪
需要指出的是，尽管这二者在日常用语中通常是可互换的，但越来越多的心理学方面的证明得出了这样一种观点：情感和情绪是两种不同的概念。
这种观点称，情绪是身体的状态，我们用心理生理学方法可以探测到。如，计算心率，心率增加则意味着兴奋。然而，情感是情绪状态的意识性感觉。也就是说，情感是你有情绪时才产生的。你可能有情绪，却感觉不到情感，但它仍然以某种方式来影响你的行为。
而就游戏测试层面来说，玩家的情绪是可以通过心率监控器来测量的，但只有当你提供一份调查问卷给玩家时，你才能确定玩家的情感。之前提到过，这意味着你可能可以从心理生理学测量法中得到玩家自己都不一定能够意识到的信息。
特定的心理生理学测量法
脑电描记法（EEG）
在研究中枢神经系统方面，EEG是适用于游戏测试和研发的最简单而有效的工具之一。这是因为它不像高分辨率的PET（正电子扫描）或者fMRI（功能磁共振成像），需要被测量者一动不动地躺在庞大又昂贵（有磁力）的机器上。
EEG的操作是通过在玩家的头上安一个电极来测定大脑产生的电脉冲完成的。
只要让玩家戴上完全电极帽和贴上简易的头带就可以开始执行测量，至少要戴一个小时的电极帽，方可有效测量大脑某区域的特定活动，而头带只负责分析一般的脑电波。
就游戏研究而论， EEG在检测各种不同的大脑活动（或者脑电波）频率等方面，确实是相当可行的参与度与情绪测量法。
大脑活动频率的意义见下：
阿尔法段（8-14赫兹）反映了平静的大脑工作。
贝塔段（14-30赫兹）反映集中，忙碌的大脑工作。
德耳塔段（1-4赫兹）反映睡眠，放松和疲劳。
塞塔段（4-8赫兹）反映激动和震撼。
但是，EEG也存在几个缺点。第一是，其他的测量方法相比，它还是显得较昂贵，特别是购买完全电极帽；脑电图描计器的安装和使用很费时，但对玩家来很有干扰性。例如要安装完全电极帽时，要保证每个电极都得用导电凝胶准确无误地安上，导电凝胶通常还要用针别上，以确保其有较理想的粘贴面。尽管这针不是刺穿皮肤，但还是会使受测者感到难受。据称曾有些受测者甚至在此过程中因极为不适而昏倒。
此外，正如其他测量法一样，EEG一定程度上也易受人为干扰，比如玩家动作太大或者讲话（讲话当然会影响大脑的语言区）。另一点要提的也是所有测量法的普遍缺点，人的心理生理上存在相当大的个体差异，这意味着要不断考虑基线测量值。还有一点对EEG特别重要的是，有些人的大脑在阿尔法段根本不产生任何活动（但在其他方面是正常的）。
最后，解读EEG的测量结果难度较大。比如，如果你探测到德耳塔活动增加了，可能是你的游戏太轻松，因此受测者心情比较愉悦。另一方面，也可能游戏太无聊又累人。同样地，贝塔段活动增加了可能是你的游戏蛮吸引人，或者可能玩家神游了，正在想着他们工作时遇到的让人疲惫的事务。
肌电描记术（EMG）
EMG是一种把电极安到相关肌肉（或者肌群）上来探测肌肉活动的方法。就像EEG（以及大部分测量法），这种方法靠的是测量电流。然而，与EEG不同的是，EMG直接反映的是周围神经系统的活动。
EMG基本上可以用在任何肌肉上——例如，上背部的肌肉群可以反映紧张和压力。但在游戏研究和测试时，通常是用面部肌肉描记术（facial EMG）。把电极放在特定的面部肌肉群上，玩家神情悲伤时，这片面肌群的活动就与消极或积极的情绪反应有关。
准确地说，这些肌肉的位置及对应情绪如下：
眉（皱眉肌）对应消极情绪（不愉快的效价）
面颊（主要是颧肌）对应积极的情绪（愉快的效价）
眼周（轮匝肌）据称是对应快乐和“真正的愉悦”的表情
这使得面肌描计术成为少数几个确实能触及典型双轴情绪视图的效价轴上。此外，面肌描计术具有敏感性，这意味着要是错过了这些肌肉的直接观察，还可以用面部分析软件来弥补。
面部表情
然而，肌描计术还是存在不足。首先，你仍然必须处理个体差异，所以又得定个基准线（尽管这对能运用其他测量法协助分析的肌描计器来说不是问题）。再者，电极是放在玩家脸上的，还拖着线路，难免存在人为干扰因素。
这可能确实会限制脸部的自然动作，因为这就告诉玩家他们脸上的肌肉正在被记录，玩家自身可能产生不自然的反应—也许在努力帮助你收集数据时会过分强调脸部活动（甚至可能会潜意识地这么做）
最后，可能会产生损坏的记录（或者损坏MP3播放器），在你的数据中一直存在人为干扰的可能性，这可能是由电子干扰或者意外的事件产生的—比如过度的身体动作，或者玩家又讲话了。
皮电活动法（EDA）
皮电活动法也称为皮肤电反应法或者皮肤电传导法。由“electro”这个前缀，可以想到是和皮肤上的电流测量有关，尤其是由于汗腺活动产生的电流变化。
EDA在往往是通过两根手指（或者脚趾）上安装的电极进行记录，它广泛用于测谎测试。由于只需使用两根电极，所以也意味着EDA相对省钱，也比其他心理测量法使用的设备更容易安装。但还是要注意夹着电极的两根指头在记录数据时不能过度移动——如果还要求控制器容易上手，这就显然是个问题了。
EDA测量法看似对情绪激励和心理工作负荷有所反应，并且给出显著的“尖峰”值，这也就是说EDA可以很便利地监测出玩家对游戏中特定活动的反应——不过它的监测也可能在时间上超过平均值。
一个单独的EDA测量曲线图，表现的是潜伏，反应和恢复周期
然而，正如上图所示，在游戏活动发生和EDA作出反应之间还存在一段缓冲时间，通常介于1到5秒钟。EDA在作出下一步反应前还需要一些恢复时间。如果你的游戏中存在大量需检测的活动，
有些可能会被漏掉，并且因为时间延迟，就会难以辨别一个特定的EDA记录的是哪一个活动的反应。此外，EDA是相当敏感和嘈杂的信号，这就意味着它也会带来不少棘手的问题——换句话说，EDA值增加了，可能是因为玩家在说话，动过头，沉浸于游戏中，也可能是正在想你真逗（或者这些全都有）。
心血管测量法
心血管测量法与心脏相关。它主要是观察心脏的节律和节律变化。测量的量值是心率，搏动间隔，心律变化和血压。
前三种测量法都是关于电信号的，都是把电极插在胸部。虽然现在也有许多也可便利使用的心率监控带和高科技T恤，这些是专为运动员设计的（但现在已可在保健商场买到）。
另一方面，血压需要使用(血压计的)橡皮囊细带来测量，这非常像在普通诊断室看医生，与电流测量并无多大关系。
更详尽点，心率就是某个时间段的心跳数（比如一分钟），它会随着工作量的增加和情绪激动而增加。
搏动间隔的测量与心率基本上一样，但它是介于两次跳动之间的时间而言，最初是随着施力增加和情绪激动而减少。这是因为随着心跳次数增加（心率增加），从而介于这些跳动的时间间隔就变短了（所以搏动间隔缩短）。
相对便宜和简单的心率测量工具已是随处可见，各种测量工作也取得了不少进步
心率变化由于没有直接测量，所以它会更完整一点，但与搏动时间间隔的变化相当。也就是说，它是由于搏动时间间隔产生的测量值，最初伴随着施力增加和情绪激动而减少。通常情况下，它更能灵敏地测量当工作量改变时的心率变化，而搏动间隔对心率的测量就没那么灵敏，在测量10赫兹频带的情况时尤其如此。
然而，这种方法还是极易受到人为干扰，并且其测量数据源也相当复杂，难以计算。也就是说，如果你在记录搏动间隔时，你还得记录心率变化来扩充你的数据。无论你使用什么设备，都要确保能提供搏动间隔的信息，那些大众市场的训练带并不能达到这个要求。
心血管测量其中一个大优点在于，你可以用肉眼看到心率变量的改变。比如，从休息到完成任务的状态，你可以清楚地看到在搏动间隔之间的心率增加和减少。
当测试开始时，我们就能清楚地看到心率的改变和搏动间隔的改变
最后，血压只是简单地测量血液所处的压力，从而反映心脏的工作强度。血压也会伴随着心绪的激动而增加，但由于它存在的干扰性（这主要体现在你得用血压计的橡皮囊细带来限制血流量，然后再松开），所以这种测量方法并不是很普遍。
使用心血管测量法还要注意几个要点。首先是上文提到的变化均为初期反应。在经过大约20分钟的工作后，测量结果所出现的趋势，有颠倒的倾向，这是由于身体的自然抵御机制试图返回正常状态所导致的结果。这意味着经过长期的情缴激动或者工作后，心率实际上开始减少，并且搏动间隔增加。如果你没有意识到这种状况，就可能会影响测量数据的准确性。
另外两个问题也在上文其他测量法中已提到，也就是特例和个体差异的问题。一些人可能有特别高或者特别低的心率，或者不规律的心率——当然这个问题还是可以通于比较对应的个体在休息状态下的测量值来解决。
题外话，心血管测量法有时也会让人感到有点压力，受测者可能被测出心率不齐或者高血压，这反映了受测者可能有他们自己都没发觉的潜在心脏问题。你必须要靠自己的判断来处理这个问题，然而，作者的观点是冷静地告诉受测者这可能没什么大不了（有些人只是有心率不齐的特征），同时建议他们去医院做个检查。
最后还有许多可能增加或者减少心血管测量的情况—-是的，可能你的游戏太让人兴奋了，太有挑战性了，但也可能玩家只是深呼吸或者打呵欠（这让心率增加，从而在呼吸中让氧气散布到全身）。人为干扰也是个问题，不用多说，注意，不要有过分的动作或者其他电源造成干扰。
呼吸测量法
最后一种测量法是呼吸作用，它是指呼吸的测量值，这是心血管系统的一部分。之所以将它单独提出是因为它是经常被忽视的测量法，这可能与它不像其测量法那样灵敏有关。但这种测量法操作起来相当简单，也很划算，只需要个呼吸带（或者一件用于测量心脏的高科技T恤也管用）即可。
虽然呼吸带（或者是用于测量心率和搏动间隔的）在皮肤上或胸部上的测量效果最好，呼吸带和心率测量带很容易使用，但一定程度上还是存在着干扰问题，因为受测者必须暴露至少一部分的上身——如果受测玩家是异性的话，这就真成问题了，
然而，因为呼吸作用对诸如EDA、心血管测量法等其他生理测量法具有重大影响，所以呼吸测量法的重要性可见一斑。这意味着如果正在使用其他测量法，为了控制呼吸作用的影响，我们还应该将呼吸作用的情况记录在案。
对游戏来说，工作量对呼吸的一般影响是引起呼吸次数增加。然而，投入游戏或者活动时也会产生玩家憋气的时间，因为这是很自然的准备性动作，是交感神经系统发出“迎战或者撤退”反应的一部分—–玩家在体验特别紧张的游戏时，其呼吸间隔时间可能会比平时更长。
呼吸测量法也不例外，极易受到人为干扰（还是讲话或者动过头），不过因为此法不如其他测量法灵敏，也不是测量电流，所以问题没那么大。
心理生理学测量法折相关问题及益处
作者原本打算再介绍其他测量法，例如记录血皮质醇（一种荷尔蒙），瞳孔扩张，皮肤温度，或者视觉跟踪，但上文的测量法已是心理生理学研究中最普遍使用的方法，因此不再一一赘述。
以下主要总结使用心理生理学测量法的一些问题和益处。
问题
先从与使用心理呼吸测量法相关的问题说起吧。可能有些你已经知道了，但还是值得再提一下。
第一个问题是推断——这与准确理解心理生理学测量法所指含义有关。推论之所以是个问题原因是，大部分认知状态和生理反应之间存在多对一（或者一对多）的关系。
例如，心率增加可能是由许多不同的因素引起的，可能与游戏完全无关。而作为研究者的你，却必须由此推断出心理生理学的量值所传达的信息。
这个问题可以通过心理生理测量法之外的其他辅肋手段来解决。当然，这得和主观的问卷调查结果和客观的游戏用户反馈参数相结合。
又如你发现玩家心率增加，面颊肌电图指数增加，并且问卷调查中的游戏评级指数也在增加，那么你的测量结果就比只用一种测量法的结果更站得住脚了。
然而，一定要避免边说边玩的主观测量法，因为这可能对数据产生干扰。不同测量法相结合有助于通过突显玩家认为比较有意思的战斗，来发现人为干扰因素，但心理生理测量法对此可能没有反应或者仅有消极反应，这可能就会给测量结果带来一些问题。
接下来两个问题是特异性和普遍性。这些因素与推断有关，因为心理生理学测量值对许多不同个体很敏感，而且通过个体，情境，任务和时间产生变化。不是在两者之间定位，而是不断将基准测量值和不同的受测者作比较，以校正个体差异的问题。
然而，更严重的是，这些问题还表明，你在测试环境下看到的结果，可能与在家里安装游戏或者玩你制作的另一款游戏相当不同（即使这款游戏是大量采用了原版游戏机制的继集也难免如此）。
由此可见，正确的推断与使用生理心理学测量方法，对研究游戏玩法与生理反应之间的关系，具有极为重要的作用。
第四个问题有一定益处。这些测量方法擅长检测玩家所承受的工作量和他们的情绪激发。但是面部EMG例外，此法在探测玩家情绪的愉悦感方面并不特别有效。这意味着你可能知道玩家充满激情，但不知道这属于正面还是负面情绪。
最后三个问题是执行成本和人为干扰因素。虽然用于心理生理学测量技术的成本正在降低，但仍然需要借助专门的设备和软件。更重要的是，它需要一定的时间限制，并且要求花大量的时间用于安装设备和分析测量数据。上文曾多次提到，人为干扰因素会介入测量数据——这可能导致数据误差或者隐瞒了真相。
Sadly, not this type of artifact
最后，在所提到的所有测量法中，用线路连接和过分动作和说话一样，也算是人为干扰因素。假如无法避免这种情况，那就必须将其记录在案以便控制结果。即使受测者很快适应被线路连接，并且发自内心地配合，但要求受测者的手指保持不动，以便EDA收集数据，这也算是一种人为干扰。
另外，随着时间推移，心理生理学测量法的技术也在进步，干扰性在降低——据作者所称，下一代心率测量传感器不必接触到身体，只需要简单地安置在一张椅子上，就能从坐在该椅子上的人体收集数据。
益处
本文可能看起来有点消极。这主要是因为作者想让读者更清楚，即使这些测量法确实提供了非常客观，可计量的数据，理生理学测量法仍然不算高招。
不过心理生理学测量法仍存在一些益处。首先，它们可以完全自动地，并且还可以连续不断地大量记录数据。这意味着它们可直接与游戏活动的发生关联，不需要你停止和开始游戏，增加游戏量或者等到一切结束才收集数据，这一点确实是超越了众多主观测量法的优势所在。
第二大益处在于，它们能探测玩家的情绪和反应，这些情绪和反应玩家自身可能无法当即意识到（或者在玩家意识以前探查到）。特别是如果玩家不能准确地表达为什么他们不喜欢或者喜欢某个游戏特点，这些测量法就大有帮助了。
最后还是要问一句，玩家是否没有意识到这些情绪可能影响他们的行为和游戏的乐趣？虽然越来越多的心理学研究确实暗示，无意识的身体状态（情绪）对人的行为会产生有意义的影响，但目前为止这一点仍然有待考证。