Physiopad: development of a non-invasive game controller toolkit to study physiological responses for Game User Research

Os jogos afectivos usam as respostas fisiológicas do jogador para criar um ambiente adequado ao estado emocional do utilizador. A investigação destes jogos tem sido explorada nos últimos anos. Estas experiências, contudo, ainda requerem sistemas complexos e difíceis de utilizar. Nesta dissertação, é proposta a construção de um dispositivo capaz de ler dados fisiológicos de forma não invasiva e que seja de fácil utilização. Este aparelho faz a leitura do ritmo cardíaco e dos níveis de excitação do jogador, além disso foi criado um software para interligar com o dispositivo. Utilizando um comando da PlayStation 3 e um BITalino, o dispositivo é capaz de fazer a aquisição do sinal PPG e sinal EDA durante o jogo. O software analisa os sinais do comando, calcula o ritmo cardíaco e mede os níveis de excitação em tempo real. Foi realizada uma experiência utilizando biofeedback positivo e negativo, com o objectivo de testar a integração entre o software e o hardware. Não será no imediato que os dispositivos deste género sejam disponibilizados comercialmente. Os resultados são, no entanto, promissores. O cálculo do ritmo cardíaco em tempo real tem apenas uma diferença de 5 batimentos por minuto em relação ao ritmo cardíaco real do jogador. Apesar de os testes com o EDA serem inconclusivos, pode-se verificar que foi possível construir um sistema para ler os dados fisiológicos sendo mais económico do que os seus pares, sem comprometer a fiabilidade dos dados.Affective games are a genre of games that use the physiological responses from the player to adapt the gameplay to a more enjoyable emotional state and experience. Physiological responses and affective games have been studied vastly over the years. However, the setups used in these interventions are very intrusive and are complex to set up. In this project, it is purposed to build a non-invasive and easy-to-set-up toolkit that records physiological data. This toolkit records the player's heart rate and arousal levels and was decomposed into software and hardware. Using a PS3 game controller replica and a BITalino, a physiological game controller which can record heart rate and arousal during gameplay was built. The software interfaces with the gamepad, processes the physiological signals and sends this information to the game. An experiment with a positive biofeedback condition and negative biofeedback condition was conducted. This experiment showed that even though more work must be done until these type of devices could be commercially available, the results are promising. This toolkit’s heart rate values, when compared with other more traditional acquisition devices, were very similar, being on average only 5 BMP lower than the actual heart rate, proving that is possible to build more affordable non-invasive physiological hardware without compromising the signal's accuracy