Does body movement engage you more in digital game

play? And Why?

Nadia Bianchi-Berthouze, Whan Woong Kim, Darshak Patel

UCLIC, University College London, 31-32 Alfred Place, London WC1E7DP, UK

n.berthouze@ucl.ac.uk, panhoong@gmail.com, zchaar0@ucl.ac.uk

Abstract. In past years, computer game designers have tried to increase player engagement by improving the believability of characters and environment. Today, the focus is shifting toward improving the game controller. This study seeks to understand engagement on the basis of the body movements of the player. Initial results from two case-studies suggest that an increase in body movement imposed, or allowed, by the game controller results in an increase in the playerrsquo;s engagement level. Furthermore, they lead us to hypothesize that an increased involvement of the body can afford the player a stronger affective experience. We propose that the contribution of full-body experience is three-fold: (a) it facilitates the feeling of presence in the digital environment (fantasy); (b) it enables the affective aspects of human-human interaction (communication); and (c) it unleashes the regulatory properties of emotion (affect).

Keywords: Engagement, body movement, gaming, affective states.

1 Introduction

The new generation of games starts to offer control devices that allow for a more natural type of interaction. For example, Guitar Hero, introduced by Red Octane for the Play station, comes with a guitar-shaped device with tilt-in sensors that require guitar-player-like movements for controlling the game. lsquo;Wiirsquo; controller, introduced by Nintendo, is equipped with a motion capture and gyroscopic device. Instead of using cursor keys and buttons to hit a tennis ball, the Wii remote will allow players to act as if they were actually handling a tennis racket. Similarly, Sony has introduced anew Dual Shock controller for their PlayStation 3, which also includes a gyroscopic device. The aim of these devices is to allow the player to control the game through natural movements. These new games, or rather, these new types of devices, not only have the ability to capture the interest of a larger audience (as they may allow for a faster learning curve), they could also facilitate the engagement of the player along all the 4 factors proposed by Lazzaro [14].

Whilst this recent trend suggests that game designers expect these new consoles to result in more intuitive and natural games, engagement is still a novel area in game research, and the relationship between engagement and body movement has not been studied. Recent studies in cognitive and affective sciences have shown the important role played by the body over the mind: lsquo;thought grows from action and that activity is the engine of changersquo; [35]. On this view, the way our body interacts with the environment is affecting the way we perceive the environment.

This study, therefore, seeks to further our understanding of the relationship between body movement and the engagement experience in computer games, by testing the hypothesis that an increase in body movement imposed, or allowed, by the game controller can result in an increase of the playerrsquo;s engagement level. But first,let us briefly review the literature on engagement in game and engagement in general.

2 Engagement

The degree of involvement in technology is currently described using a variety of terms: immersion, engagement, presence or fun, to name just a few. The concept of presence or immersion, and their measurement, has mostly been studied in the context of virtual environments (e.g., [1-5]). In the context of games, however, the definition of engagement, and its related terms, is still unclear. According to Malone [6], the qualitative factors for engaging game play are challenge, curiosity, fantasy and flow. Csikszentmihalyirsquo;s [7] theory of lsquo;flowrsquo; depicts a state of mind in which a person feels so engaged by an activity that his/her actions and awareness merge. Also known as optimal experience, this phenomenon is closely linked with motivation and attention, and is essential in games. An optimal level of challenge is necessary to maintain motivation in game players. When skills improve, a new level of challenge is required for challenge to meet the improved skill level [8]. Douglas and Hargadon [9] mentioned that flow is involved in both immersion and engagement.

Fig. 1. Engagement model summarizing the various theories. The figure is modified from Chen et al. [11]rsquo;s figure, which focused mainly on game usability.

While Brown and Cairns [10] defined the relationship of engagement as the first step in immersion then to engrossment and then to full immersion, Chen et al. [11]used fidelity, immersion, and engagement. While these cannot be compared directly,both introduce three steps in a personrsquo;s level of involvement. Brown and Cairns suggested that control of the game is a barrier in their definition of engagement to move to the next level, and game structure is a barrier for engrossment. Chen et al.[11] also consider similar aspects of the aural and visual interface to influence fidelity and game structure to influence immersion. Then, Brown and Cairns claimed thatrsquo;full immersion is presencersquo;, with Smith et al. [4] adding that environmental factors affect this relationship.

Finally, engagement was also described in terms of three categories: participation,narration and co-presence of others, thus stating the social aspect of engagement [12].Figure 1 depicts a schematic representation of the various theories linked to engagement. Although the specifics of the figure could be argued, what we would like to stress is the fact that most theories of engagement have focused purely on its mental aspects. Tellingly, Koster [13] defined lsquo;funrsquo; as the act of master

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身体运动吸引你更多地玩数码游戏吗？为什么？

Nadia Bianchi-Berthouze, Whan Woong Kim, Darshak Patel

UCLIC、伦敦大学学院,WC1E7DP 31-32 Alfred、伦敦联合王国

n.berthouze@ucl.ac.uk, panhoong@gmail.com, zchaar0@ucl.ac.uk

摘要 在过去的一些年里,电脑游戏设计师们试图通过提高人物和环境的可信度增加玩家参与。今天,重点转向提高游戏控制器。本研究寻求理解玩家身体运动基础上的吸引力。两个个案研究中得到的初步结果显示，通过游戏控制器而使身体运动量的强加、或引导，导致了玩家的参与水平的增加。此外,他们让我们假设增加身体的参与能负担得起的玩家一个更强大的情感体验。我们建议引导全身体验的是三层:(a)促进数字环境中存在的感觉(幻想);(b)它使人与人之间的互动的情感方面(通信);(c)释放了情感的管理品质(影响)。

关键词 接触、身体运动，游戏，情感状态。

1 介绍

新一代的游戏开始提供控制器，这允许一种更自然的交互。例如,吉他英雄,引入了红色的辛烷的玩站，配备了一个附带倾斜传感器吉他形状的设备，需要弹吉他一样的动作控制游戏。由任天堂引进的Wii控制器，配备了动作捕捉和回转装置。Wii遥控器将允许玩家就像实际上握着一个网球拍运动一样操作，而不是使用光标键和按钮打网球。同样,索尼推出了新的双重冲击控制器的PlayStation 3，其中还包括一个陀螺装置。这些设备的目的是允许玩家通过自然运动控制游戏。这些新游戏，或者更确切地说，这些新类型的设备,不仅有能力赢得广大观众的兴趣(他们可能允许更快的学习曲线),他们也可以促进玩家的参与以及所有4因素提出的一员[14]。

在这最近的趋势表明,游戏设计者期望这些新游戏机导致更直观和自然的游戏，吸引力仍然是一个在游戏研究中新奇的领域，以及吸引力和身体活动之间的关系还没有被研究过。最近在认知和情感科学中的研究发现身体在内心之上发挥的重要作用：“思想成长于行动以及活动是变化的引擎”[35]。在这个视图中,我们的身体与环境交互的方式影响我们感知环境的方式。

因此,本研究旨在寻找加深身体运动和电脑游戏吸引经历之间的关系,通过测试增加身体运动，或由游戏控制器允许的，会导致增加玩家的参与度的假设。但是首先,让我们简要回顾游戏参与度和一般参与度的文献。

2 参与度

参与的技术程度目前正在使用不同的术语描述：沉浸、吸引、参加或乐趣，这些只是其中一部分。参加或沉浸的概念，和他们的衡量方式，主要在虚拟环境中研究(如[1 - 5])。然而在游戏的背景下，参与度的定义，及其相关术语，尚不清楚。根据马龙[6]，吸引参与游戏的定性因素是挑战、好奇、幻想和流。米[7]的“流”理论描述了一种心态,一个人感觉如此被他/她的行为和意识合并的活动吸引。这也被称为最优体验，这种现象与动机和注意力密切相关，在游戏中也是至关重要的。一个最优水平的挑战是需要维持游戏玩家的积极性。技能提高的时候，一个新的水平挑战将被需要以满足已提高的技术水平[8]。道格拉斯和哈格顿[9]提到流包括沉浸和吸引。

图1所示。参与度模型总结的各种理论。数据来源于陈等。图[11],主要关注游戏的可玩性。

布朗和凯恩斯[10]定义参与度的关系第一步为参加然后为居奇，最后是完全沉浸，陈等人则是运用完成，沉浸和参与。然而这些不能直接比较，要在同一个人的参与水平介绍三个步骤。布朗和凯恩斯建议游戏控制的障碍在他们参与度一个水平移动到下一个水平的定义，并且游戏结构对于全神贯注是一个障碍。陈等人[11]也考虑类似方面的听觉和视觉界面影响保真度和游戏结构影响沉浸度。然后，布朗和凯恩斯声称“全浸的存在”，史密斯等人[4]补充环境因素影响这种关系。

最后,参与度被描述成三个类别：参与、讲述和推荐他人,从而阐明的社会方面的参与度[12]。图1描述了一个表示参与度的各种理论的示意图。虽然具体的数字可能会认为，我们想强调的事实是，大多数关于参与度的理论只专注在精神方面。引人注目的是,科斯特[13]将“有趣”定义为精神上掌握游戏的行为。本文的一个目的是表明身体动作应该在参与度上起着重要的作用。

2身体运动的社会和控制属性

在定性研究中,一员[14]使用面部表情和玩家的调查来确定四个因素描述乐趣:困难的乐趣(类似于马龙的挑战因素),简单的有趣(类似于马龙的好奇心),变化的状态(马龙的幻想因子密切相关)和社会性(人的因素)。这个研究的意义是将肢体语言和参与度影响联系起来。面部表情特征的选择主导了参与度的传统观点并不令人惊讶，面部表情是表达情感状态的最强大形态。7-38-55规则，例如，被Mehrabian和修士[15]强调与重要的非语言组件(55%,面部表情为38%,语音语调)交流的影响相比，纯粹的口头交流组件(7%)。然而，近年来这一观点受到质疑心理学研究显示身体姿势是一个很好的指标对某些类别的情绪,看例子[16 - 19])。因此，最近的研究(参见[20-25]一些例子)将建立一个围绕由情感状态识别到身体姿势的框架。特别是我们自己的研究，提出了一个基于角度的姿势和身体之间的距离关节的通用描述并且用它来创建以一个映射的姿势描述符为情感类别的情感姿势识别系统。除了积极与那些获得使用面部表情相比的分类率，，我们还展示了如何摆姿势可以提供情感类别跨越文化[26],因此显示的姿势都可以作为一个非常强大的交际方式。

但有趣的是,另一条工作线表明身体姿势的另一个重要作用。那就是姿势的变化能引起情感状态的变化或有反馈影响动机和情感的作用。Riskind和戈泰的研究[27]，例如，揭示出“受试者被暂时安排在一个下跌的姿势，长时间压抑身体的姿势更容易发展出现无助的心态，比那些被安排在一个广阔的，直立的姿势，这种姿势评估起来在标准的没有习得性的任务上缺乏持久性。此外，结果表明，姿势也影响口头上的自我认知。这并不奇怪,因为其他人也报告了类似其他形式的非语言表达的影响的规律性质。例如，理查兹和总[28]表明，只是一种情感活动期间保持僵硬的上唇对事件的记忆都有影响，通常，释放认知与潜意识避免认知的效果是一样的。结果，例如，疼痛管理的领域越来越受到痛苦和愉快之间关系的影响[29]，同事很多研究都表明，调节和表达情绪的问题会增加痛苦和压力。

3身体活动程度和参与度

一般这两个方面的身体活动(姿势、运动)为我们认为(可能是两面性)参与度和身体活动之间的关系的存在的假设提供理论理由。这里明确解决的问题是游戏控制器所强制或允许提高的任务相关的身体运动，将导致玩家参与度的增加。为了解决这个问题，我们进行了两个实验。在第一个实验中参与者使用两个不同的控制器同样玩了一个电脑游戏，实施不同的4任务相关的运动。排除这样一种可能性，即控制器本身的形状可能是混杂因素，进行第二个实验中，参与者携带身体运动的差异使用相同的控制器，实施的两个条件取决于控制器是如何使用的。

3.1实验1

方法

14个参与者(25plusmn;4.4岁)被要求玩吉他英雄，游戏站的音乐游戏。这个游戏将玩家按顺序地按下大量的彩色按钮来“玩”这首歌。每个及时性的输入导致玩家的得分。每个参与者被要求在两个条件下玩游戏。在“加分”情况下，玩家得到一个标准的只涉及按钮的PlayStation dualshock3手柄控制器。在“吉他”情况下，玩家被给了不仅有5个按钮还有支撑杆以及快速摇动摇棒的吉他形状的控制器，这样感觉上以及玩起来像一个真正的吉他。这个控制器,支持吉他向上增加了玩家的“明星效应”，进一步鼓励他/她使用全身运动。

所有参与者都是初学者，之前没有接触任何此类游戏。玩这个游戏之前，参与者获得沉浸的趋势——参与度[10]的潜在预测——使用威默和歌手提出的身临其境的倾向问卷(ITQ)[5]修改后的版本(GITQ)¹评估。这个问卷调查是使用接触是浸沉浸的第一步的假设。填写问卷之后，让参与者熟悉游戏和游戏控制器5分钟时间。参与者被配备了一个轻量级(6公斤)外骨骼——吉普赛人Animazoo(英国)——在他们的上半身，手臂和头部,提供角测量每个上身的关节。此外，摄像机被前面的参与者来记录他/她在比赛中的肢体动作。

每个参与者被要求在每个情况下玩了20分钟,在每个情况玩了不同的两天。每个参与者的轮流的每个情况是平衡的。每个情况后，参与者的参与水平是用陈等人修订的第二版游戏参与问卷(组)评估的。[11]

结果

GEQ 和GITQ都是基于谢里登[1]的理论工作,他认为存在的概念可以用分为四种类别(控制、感官、分心和现实主义)是强调的因素，将参与作为沉浸的倾向预测是合理的。调查个人不同身临其境的倾向如何与接触的经历程度相联系的,三个相关系数计算:(a)相对于“额外添加”条件(条件D之后)的皮尔森系数,(b)“吉他”条件的(条件G之后)皮尔森系数和(c)在两种情况下联合的(条件D G之后)皮尔森系数。在联合条件下，显著相关的r =0.610(p lt; . 01)被包含在里面，从而证明我们的预测。然而单独考虑每个条件时，我们发现这种相关性主要是在G条件下获得的显著相关,r =.810(p lt; . 01)，在D状态r =.426(p = .146)并没有明显相关系数有关。这一发现的意义将在稍后讨论的部分。

调查游戏控制器所扮演的角色的参与者的参与度，我们在每种情况下参与者的参与度分数上进行了一对t测验。测试显示，玩家G条件反馈了明显更高的参与分数(t = 3.659，p lt;.001)。这一发现被一个玩家录像记录的分析证实了。这样的分析显示在G条件下任务相关的运动有较高的发生率(如使用头部和身体保持节拍)，至少在定性方面有更高的参与度。这个分析是在第四节讨论。

身体动作的数量在每个条件下量化的测量(吉普赛之后分数表示)，总结为在整个持续时间的歌内规范化和角运动的总额。具体地说,每个连续帧之间总结一笔角计算的差异,所有帧(每秒60帧)之后总结,和一首歌在范规化的帧数持续算出的差异。

之前调查任何运动和参与度之间的相关性，在GITQ,GEQ 和吉普赛分数上，完成了条件D和G之间的比较方法。因为这些分数有人与人之间的差异，利用绝对值可能不是适当的[30]。为了标准化考试成绩，吉普赛分数X_n 即z-变换值，减去并除以标准差sigma;: Z_n=(X_n–mu;)divide;sigma;。在两个组的分数(t = -3.659,p lt;.001)和吉普赛成绩(t = -3.264,p = .002)取得了显著差异，G条件获得更高的价值。在GITQ分数(t = -.768,p = .444)上未找到类似的显著差异。在GITQ分数上显著的缺乏是合理的，因为参与者沉浸其中的倾向不应受到任何变量的影响,包括游戏控制器的变化。因此，这些发现证明了条件之间的显著差异。

根据这些发现,在调查问卷中包含的早些时候两者之间的相关性变得重要。他们认为,，为参与者提供一个更自然的游戏控制器，或提供他们更多的运动促进这种关系。给定一个类似GITQ分数和事实参与度是沉浸[10]的第一步，G条件中获得的相关性更高表明，吉他控制器提高了参与者经历的参与度水平。

3.2 实验2

方法去除控制器形状的可能性(由于它的新颖性)，不同于运动所引起的，这可能是增加参与度水平一个因素，我们进行了类似的，主要区别在于实验中只使用吉他控制器。在一个条件(这里称为D的一致性),即吉他控制器被用作加分型控制器，参与者被教导只与手相关的这些特征(即按钮、支撑杆以及快速摇动摇棒)。在第二个条件(这里称为G的一致性),相反,参与者也了解吉他的脖子的倾斜传感器获得“明星效应”。十八岁的参与者(平均20岁,标准偏差为0.77)参加了实验。参与者都是初学者。每组9参与者被要求只在使用吉他了解倾斜传感器功能的一个条件下玩,但不被允许使用就太不自然了。在他/她的参与水平使用如前所述相同的修订版本的游戏参与问卷(组)评估后，每个参与者被要求玩10分钟。

结果

确认后组的分数是正态分布,用t检验分析。测试显示玩家G条件下返回的参与度分数明显更高(t = 5.123,p lt;.001)即支持前面实验的发现，G条件的身体运动似乎影响到参与度水平。

为了更好地理解条件如何影响参与度水平,我们用两种不同的方式测量玩家的运动量。第一个措施是计算使用动作捕捉系统收集的数据。对于第二种类型的测试,我们要求3个观察者(心理学系的学生)在1-7级规模上测量到每个玩家的数量的运动(每个玩家10分钟的视频播放)。观察者们被告知两个实验条件并被指示不考虑评估玩家们提高他们的双臂的间隔获得“明星效应”。为了检查这两种措施的有效性，观察员得分的平均值被计算并与动作捕捉的分数相关。很强的相关性在两种类型之间的测量(Pearson= 0.858,p lt; 0.001)被发现。

¹http://www.cs.ucl.ac.uk/staff/n.berthouze/Questionnaire/GITQ-RevFromWitmer98.pdf

图3所示。运动与参与度评分。在左边，运动计算的数据量与动作捕捉收集。在右边，这是3位观察员计算的平均分数。我们可以观察到G的正相关条件(Delta;)和D的负相关条

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