系統實做完成後，即可進行系統測試，本研究中會找一位受測者實際操作此裝 置，讓受測者在此系統環境下工作一段時間，當使用者在精神狀況不好或無法專心 的狀況下，環境是否會察覺到並給予適當的刺激回饋，而使用者可以在很短的時間 回覆工作效率。
4.1 訊號擷取與處理
4.1.1 軟硬體設置
腦波儀器設置
首先腦波儀器可分為三個部份：第一部份電極點(分正極、負極與接地三點)將所測 得的腦波訊號 (EEG)經由三條EEG抗干擾訊號線 (如圖4-2的1所示)傳送至腦波訊 號放大器(如圖4-2的2)。第二部份，腦波訊號放大器將所收得的EEG訊號經由BNC 線 (如圖4-3所示)傳送至腦波訊號記錄器紀錄 (如圖4-2的3)，而訊號放大器與腦波 訊號記錄器本身是藉由Cable線串連 (如圖4-3所示)。第三部份，腦波訊號記錄器再 藉由USB將EEG傳送至電腦中做處理 (如圖4-2的4)。
圖4-2 硬體設置說明
圖4-3 腦波儀器連結說明
電極點位置
因為本研究希望提出一個讓使用這維持清醒的工作空間，若觀察到使用者的腦波呈 現睡眠或放鬆狀態時，系統就會給予適當的反應。因此本研究著重在Alpha波的強 弱比較，而為了取得Alpha波較強的訊號，如前一章所述 (3.4.1 腦波訊號擷取設備 的電極點) 我們選擇用一個頻道 (channel)作為使用者狀態的判斷。因此我們測試 C4、Oz等電極點(如圖4-4所示)，因為本研究只專注在一個頻道的腦波訊號紀錄，
因此我們採用較簡易方式貼片的方式做實驗 (如圖3-7，上)。而在實驗中，我們也 發現 Oz所測得的EEG訊號最為強烈，所以本研究中將正極的電極貼片貼在受測者 的大腦枕葉區域 (枕骨位置，如圖4-4，右)，為了降低雜訊我們將接地的電極貼片 貼在大約眉心上方一指幅的位置(如圖4-4，左)，負極電極則貼在接地點左邊一指幅 的位置。
圖4-4 電極點位置示意圖
腦波訊號擷取軟體設置
一切硬體裝置設置完成後，即開啟電腦中的訊號擷取與分析的軟體。首先我們需將 訊號放大器的訊號收進電腦中，因此我們在channel 1的地方選擇Bio Amp將訊號收 進電腦中，我們可以看到受測者的腦波訊號當時的狀況，此EEG圖的橫軸座標為時 間 (second)，縱軸座標為電壓 (μV)，其電壓越大代表波的強度越強 (如圖4-4所 示)，越小則Alpha波越弱。
又因為人的腦波訊號EEG是很微弱的腦電波，容易受到干擾，我們必須盡可能 的過濾掉腦波以外的訊號，所以在電壓的設定範圍需介在500μV之間以避免掉細微 雜訊的干擾，為了取得我們所要的腦波訊號 (EEG)，我們將低通濾波 (Low pass filters)設在100Hz，目的是只讓低於100Hz的波通過，而頻率高於100Hz的波忽略不 記，而高通濾波(high pass filters)設在0.3Hz，目的是只讓頻率高於0.3Hz的波通過，
這樣的設定可以濾出頻率在0.3Hz ~100Hz之間的的波 (如圖4-5所示)，而範圍外的 波皆會忽略不記。此種做法是為了取得較為純淨腦波訊號，因為外部的雜訊幾乎都 高於100Hz，透過高通與低通濾波器的配合可將不需要的波濾掉但卻又不會讓訊號 在任何一個時間點上消失。接著設定每秒鐘波的取樣率，本研究中將取樣率設為 1000，也就是每秒鐘會有1000個波通過。
圖4-5 軟體設定
由上述的設定我們即可收到原始的EEG訊號 (如圖4-6所示)，我們也可看出腦 波的頻率平均分佈在50Hz之間。為了確保我們收到的腦波為正確的腦波訊號，我們 可用軟體中的頻譜分析功能來作判斷。
圖4-6 EEG原始訊號 4.1.2 訊號處理
因為本研究重點在分析Alpha波的出現，因此為了取得我們所要頻率的腦波波段，
我們藉由軟體的幫助來做濾波的動作，而我們所要取得的波段介在8~13Hz之間，因 此在設定上先選擇數位訊號濾波，在軟體中我們可在channel 2中將channel 1的波 做即時的濾波動作，在設定上可分為四個部分 (如圖4-7所示)：
第一部分：先將此頻道選為數位濾波的頻道，再選擇所要過濾的頻道(source channel)，本研究將channel 1的原始EEG在做濾波的處理。
第二部分：因為本研究欲取得頻段為Alpha波波段，所以將過濾波形式選為部 分波段通過(band-pass)。
第三部分：設定最高及最低的頻率範圍，本研究將最高頻率設為12Hz，最低 頻率設為8Hz，目的是想取得8~12Hz之間的波，並可藉此觀察 Alpha波的強度。
圖4-7 數位濾波步驟
由圖4-6可看出，下半的藍色波圖為經過數位濾波後的結果，其波的振幅越大，也代
波經由數位濾波的動作，取得所要的Alpha波段(也就是channel 2)。接著本研究將 所收到的EEG訊號做即時處理，在設定上以每秒1000個的取樣率 (sampling rate) 將EEG訊號收進電腦中，經由訊號處理與訊號的過濾，而channel 2為已被過濾過的 只有Alpha波通過的頻道，因此我們可藉由Alpha波電壓μV大小來做強弱的判斷依 據。每秒鐘有1000個腦波訊號的取樣，我們試驗的結果發現，標準差 (Standard Deviation)的計算方式最適合本研究使用，此方式是拿平均值與當時的均直的波相 減，其所得的值越大代表當時波的振幅越大，也代表強度越強，較易比較出波的強 弱關係，且此統計方式，可用來防止突波可過濾極高或極低的雜訊，並可以比較出 Alpha波之間的強度關係，因此我們將channel 2中每秒的Alpha波訊號以此方式作統 計。最後我們再將每秒的統計結果利用巨集的方式將步驟紀錄下來即可即時的將統 計值紀錄下來。而在軟體的設定上可分為四個步驟：
第一步驟：開啟軟體中的Data Pad，並將 A 欄位開啟設定，並選擇 Statistics 裡的Standard Deviation，並將底下的 channel 選為 channel 2 (如 圖4-9 所示；)。
圖4-9 統計資料設定
第二步驟：因為每秒要紀錄一次統計值，所以在軟體的Setup下開啟Timed Add to Data Pad，並填上每一秒紀錄一次。
第三步驟：開始錄製巨集的步驟(如圖 4-10 的 1~2)，先啟動擷取 EEG 訊號，
等待10 秒鐘後將紀錄在 Data Pad 的前 10 秒資料清除，在啟動迴 圈，將每秒的資料讀進來並紀錄存檔，每秒紀錄一次，並把前次資 料清除，再重複步驟d~h 即可，其詳細指令步驟如下：
Start：啟動擷取EEG訊號
將Data Pad前10秒的統計值刪除 Wait：等待10秒鐘，因為訊 號剛啟動紀錄會延遲以及使 用者尚未準備完成，所以腦
波統計值前10秒不計
Select all：選取前10秒資料
Repeat：進入迴圈
Clear：把前10秒的資料清掉
Wait：等候即時訊號被寫入 Data Pad
Save：將將即時訊號 統計值存檔
將每秒的Data Pad中的統計值刪除
Select all：選取一秒資料 Clear：把一秒的資料清掉
重複此步驟
互動判斷 （如4.4.2）
圖4-10 巨集指令步驟
4.2 機制判斷
4.2.1 讀取Data Pad數字
為了讓腦波可以即時的與實體空間做互動，此系統讀取前一步驟的腦波訊號的統計 值作即時的處裡以及互動的判斷。我們藉由程式讀取前一步驟巨集指令的Save (每 秒所存的.txt 檔)步驟（如圖4-10所示），因為前10秒有延遲所以忽略不計，所以程 式從第11秒開始計算並即時的將每秒的統計值紀錄下來 (如圖4-11的1~2~3：將 Alpha波的統計值紀錄在Data Pad上，並用程式讀取第11秒的統計值)，之後每秒讀 取一次Data Pad上得統計資料，使其可幾乎同步的紀錄下使用者Alpha波強弱的統 計值並可用來做即時互動的依據。此即時讀取Data Pad的程式碼如下：
AnsiString fn = dn + "\\tm" + AnsiString(i) + ".txt";
if (FileExists(fn)) { i++;
this->Caption = fn;
a->LoadFromFile(fn);
Memo1->Lines->Add(a->Strings[0]);
} else
this->Caption = fn + ": null";
圖4-11 程式即時讀取資料
4.2.2 互動判斷
程式啟動後，由於腦波裝置擷取訊號並傳至電腦軟體間產生的延遲，前十秒鐘 系統會自動切換成LightLevel = 0的燈光；若使用者未醒來且持續超過十五秒的時，
系統會主動察覺並且給予LightLevel = 2 的燈光刺激，若使用者醒來則系統會自動 切換成LightLevel = 0 的燈光；若使用者未醒來且持續超過三十秒時間，系統會察 覺 並 且 給予LightLevel = 3 的燈光刺激，若使用者醒來則系統會自動切換成 LightLevel = 0 的燈光；若使用者未醒來且持續超過一分鐘時，系統會主動察覺並 且給予LightLevel = 4的燈光刺激，若使用者醒來則系統會自動切換成LightLevel = 0 的燈光，所以藉著不同等級的燈光來給予人刺激直到其醒來為止，若系統判斷a大 於等於32且持續超過3分鐘，則系統判斷使用者太過於勞累，所以自動將燈關切掉 回到原來的LightLevel = 0 的燈光 (燈光亮度等級請參照圖4-14)。此系統判斷虛擬 程式碼 (Pseudo-code)，以下程式碼每秒鐘執行一次：
Pseudo-code:
ELSEIF 180000 < DeltaTime THEN LightLevel = 0
4.3 與實體環境結合
4.3.1 實體裝置連結
待腦波軟硬體設置完畢後，我們將整個系統裝置在環境中，此外部實體環境包含有 一個方形的玻璃檯燈、內含有四個燈泡 (如圖4-13右側玻璃檯燈)。其連接的方式如 圖4-13所示，我們將玻璃檯燈內之四盞燈泡分別與硬體介面卡上的四個繼電器相連 接，藉由繼電器開關啟動使其為連通狀態則燈泡即亮起，以此方式則可切換四個燈 泡以調節檯燈亮度 (如圖4-14)，而硬體介面卡則以9V 1A的直流電驅動。
圖4-13 硬體介面卡與檯燈連接細部說明
1 2 3 4 0
圖4-14 檯燈亮度示意圖
待硬體介面卡與檯燈連接裝置完成後，硬體介面卡再由並列埠與電腦相連接(如 圖4-15所示)，即完成了電腦與外部環境的控制。本系統即可藉由程式判斷將控制訊 號傳送給介面卡做實體的控制。
圖4-15 實體環境連結示意圖
4.3.2 硬體介面卡控制
此硬體介面卡需藉由程式來驅動繼電器開關，以控制開關燈泡的數量、時間，本系 統藉由腦波訊號中的Alpha波強弱值來作為開關燈的條件，其燈的強弱可分為四個 等級：Level 1、Level 2、Level 3、Level 4、Level 0 (如圖4-14所示)，因此有四個 燈泡連接四個繼電器開關，而藉由控制不同的繼電器來切換檯燈亮度。其程式碼如 下：
void lightSwitch(int LightLevel) {
switch (lightLevel) { case 0;
Out32(LPT1,0x00); //all off break;
case 1:
Out32(LPT1, 0x01); // 0001 break;
case 2:
Out32(LPT1, 0x03); // 0011 break;
case 3:
Out32(LPT1, 0x07); // 0111 break;
case 4:
Out32(LPT1, 0x15); // 1111 break;
}
4.4 系統測試
為了提出一個較自然且直覺智慧型空間，在本研究中提出一個可讓設計者維持清醒 的工作空間。因此我們利用腦訊號控制介面這種無意圖且無動作的互動模式來與空 間做溝通，我們所提出的空間是可以主動感知人的，而當環境偵測到使用者處在發
為了提出一個較自然且直覺智慧型空間，在本研究中提出一個可讓設計者維持清醒 的工作空間。因此我們利用腦訊號控制介面這種無意圖且無動作的互動模式來與空 間做溝通，我們所提出的空間是可以主動感知人的，而當環境偵測到使用者處在發