E-prime時間問題

1、E-prime時間問題e-prime的時間問題Posted by 艾草 on 2021 年 9 月 9 日 星期三 Labels： e prime、時間精確度1 ments認知心理學(xué)的行為實驗中，反應(yīng)時是一個非常有用的變量， 同時也是一個比較難以精確記錄的變量。實驗刺激的呈現(xiàn)時間、 按鍵反應(yīng)記錄都要求精確要毫秒(ms)。E-prime作為一個常用的 心理學(xué)實驗程序，它是怎么解決時間精確度問題的呢？或者說e- prime記錄時間的原理是什么？又是怎么實現(xiàn)的呢？我們首先看 看影響時間精確度的因素有哪些，然后看e-prime是怎樣解決這 些問題的。一、屏幕刷新率問題對于時間的精確度問題，首先要了解電

2、腦屏幕的顯示原理。 目前顯示屏主要有CRT和LCD兩種。前者就是陰極射線管顯示 器。后者是液晶顯示器。無論是CRT還是LCD都有一個很關(guān)鍵的 參數(shù)：屏幕刷新率(the refresh rate,般是60 IIz)和屏幕刷 新周期(the refresh duration,般是多少ms)。這兩者之間 的關(guān)系可以用公式計算：屏幕刷新率(Hz)二1000/屏幕刷新周期(ms)屏幕刷新周期(ms) =1000/屏幕刷新率(Hz)目前，電腦的屏幕刷新率一般都是60mso在屏幕上右擊屬 性設(shè)置高級監(jiān)視器，你可以看到屏幕刷新頻率60赫茲。但是，我們看到的是生產(chǎn)廠商報告的屏幕刷新率為60赫茲。 而實際上真正的

3、屏幕刷新率不一定就是6011zo在e-prime中可以 測電腦屏幕的實際刷新頻率。在e-prime收集的數(shù)據(jù)文件的logs 中查看Display. RefreshRate的值就是電腦屏幕的實際刷新頻 率。下面是一些測試數(shù)據(jù)：那么時間精確度和屏幕刷新頻率有什么關(guān)系呢？當(dāng)然有啦！ 存在下面的公式：(The reported refresh rate)/(the actual refresh rate) = (actual time)/(expected time) 舉一個例子， 如果一臺電腦報告的屏幕刷新率為60Hz,而實際為75. 3Hzo當(dāng)這 臺電腦的屏幕刷新了 60次，根據(jù)報告的刷新頻率(6

4、0Hz),電腦 顯示所用時間為1000ms,而實際上只有797mso所以說影響時間精確度第一個問題就是電腦的屏幕刷新率不 準確。e-prime自動檢測屏幕實際刷新率，在每一個run開始的時 候，并把實際刷新頻率記錄到數(shù)據(jù)中，實驗者可以進行檢查。當(dāng) 然在編寫實驗程序的時候，需要把e-prime中顯示系統(tǒng)的屏幕分 辨率和顏色質(zhì)量設(shè)置為與電腦屏幕是一樣的。具體操作可以參照 e-prime使用指南。二、刺激呈現(xiàn)時間偏離設(shè)定值在用程序呈現(xiàn)刺激的時候，盡管我們設(shè)置一個刺激呈現(xiàn)時間 為800ms,但是偶爾卻達到了 1000mso這種偏離是偶然的，你不 知道什么時候它會發(fā)生。這是為什么呢？我們首先要知道，控制

5、電腦的是我們的系統(tǒng)，而不是我們。電腦常常在運行著多個進程，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存資源不足的時候，操作 系統(tǒng)會優(yōu)先讓一些進程先運行，而讓其他一些程序暫停，而且這 種情況我們不知道什么時候會發(fā)生，這就產(chǎn)生了上面的隨機偏 離。下面的圖很好的描述了這一點。最下面的白色線條，表示我們設(shè)定刺激呈現(xiàn)時間是200ms,但 是在第一個session和第二個session中，都隨機出現(xiàn)了峰值， 這就是系統(tǒng)讓e-prime暫停運行，從而導(dǎo)致了某一次刺激呈現(xiàn)時 間的延長。另外一個問題可能大家也注意到了，除了那些偶然的峰值以 外，實際的呈現(xiàn)時間總是在300ms左右，而不是設(shè)定的200ms,這 又是為什么呢？原因在于，程序調(diào)用圖片是

6、需要時間準備的。在這個例子中，程序調(diào)用圖片需要的準備時間為100ms左右。所以這里有兩個問題，第一就是系統(tǒng)的偶然“堵塞”，會導(dǎo) 致程序的暫停，從而使呈現(xiàn)時間出現(xiàn)偏離。第二就是程序調(diào)用圖 片或者刺激是需要準備時間的。如果連續(xù)中間沒有間隔地呈現(xiàn)圖 片，每張圖片呈現(xiàn)200ms,我們會發(fā)現(xiàn)實際上中間會有100ms的準 備時間，也就是說一張圖片的呈現(xiàn)需要用300mso e-prime怎么 解決這個問題的呢？首先e-prime中可以通過在程序的最開始添加inline語句實 現(xiàn)。即告訴系統(tǒng)，e-prime是優(yōu)先執(zhí)行的進行，不受任何其他程序 的影響。在系統(tǒng)中，優(yōu)先等級有三個：0, 1, 3O 0是最高等級，3

7、 是一般等級。如果我們希望e-prime的優(yōu)先等級為0,則在 inline 中添加如下語句：SetOSThreadPriority 0但是一般而言，我們都不會把e-prime的優(yōu)先級設(shè)置為0。而 是在實驗的時候關(guān)掉其他程序。第二問題 e-prime 通過 PreRelease Timing Diagram 來解 決。下圖很好的說明了這個方法。就是在呈現(xiàn)當(dāng)前刺激的時候， e-prime在后臺開始準備下一個刺激的呈現(xiàn)。在下圖中，準備刺激 所要30ms,所以如果PrePelease值為0,即不需要提前準備下一 個刺激的呈現(xiàn)，那么刺激呈現(xiàn)之間就會有30ms的間隔。當(dāng) PrePelease值設(shè)置為30m

8、s （大于30ms也可）時，即當(dāng)前刺激還在呈現(xiàn)的 時候，提前30ms在后臺準備下一個刺激的呈現(xiàn)。在刺激屬性窗口的duration/input項目中，有一個 PreRelease值需要設(shè)置，默認為0。在具體的實驗中要根據(jù)刺激 呈現(xiàn)的準備時間為準。一般而言PreRelease值設(shè)置為150-200ms 就可以滿足大部分刺激呈現(xiàn)的要求。這個值的設(shè)定的時候有一個問題需要注意，就是當(dāng)前刺激緊 跟反饋的時候。由于反饋的呈現(xiàn)需要提取當(dāng)前刺激的反應(yīng)信息， 如果讓反饋顯示提前準備，有可能被試還沒有作出反應(yīng)，無法提 取被試的反應(yīng)信息，從而做出被試沒有反應(yīng)的反饋。所以當(dāng)下一 個呈現(xiàn)是反饋的時候，一般設(shè)置PreRel

9、ease為0.三、刺激呈現(xiàn) 時間與屏幕刷新周期的關(guān)系前面已經(jīng)提到過，如果刷新頻率不正確，會導(dǎo)致時間偏差。 其實屏幕刷新周期與時間精確度也有關(guān)系。屏幕刷新周期（the refresh cycle）,就是屏幕從這一次刷新到下一次刷新所需要的 時間。首先要明白屏幕上顯示的圖像是有一個一個的像素組成 的。分辨率為1024*768的屏幕，是說屏幕上有1024*768像素矩 陣，1024 列，768 行（vertical display line）。屏幕顯示是從 左上角開始從左到右一個一個像素的顯示，顯示完一行，再從左 到右開始顯示下一行，一直到右下角。也就說，一個在屏幕左上 角的刺激比屏幕右下角的刺激更

10、早顯示出來（大約一個周期 14ms）,只是我們的肉眼沒有辦法分辨而已。屏幕刷新之后（顯 示完后），需要完成一個vertical blank event （這個我也不是 很理解，原句在這里：the time that the electronic gun on the monitor moves from the bottom right of the display to the top left of the screen restart the refresh,我個人理 解為可能類似于準備下一次顯示需要完成的一個事件，這個事件 類似于用一個電子槍從屏幕的右下角開始進行掃描到左上角，與 屏幕

11、顯示的方向相反。所需的時間3ms左右)。規(guī)定屏幕周期從 vertical blank event開始，到屏幕從左上角到右下角的顯示完 成結(jié)束。如下圖：刺激顯示的時間是屏幕刷新周期的整數(shù)倍。舉一個例子，假 設(shè)屏幕刷新周期是13.67ms,設(shè)置刺激的呈現(xiàn)時間為200ms,那么 我們看到的刺激呈現(xiàn)時間可能有兩個值:191.3ms (14*13. 67ms) 或者 205. 0ms (15*13. 67ms)。在e-prime中，我們默認刺激顯示要和下一次屏幕刷新周期 同步。也就是說，與ertical blank event同步。如果目前不同 步，e-prime會等待下一次ertical blank event,然后開始呈現(xiàn) 刺激。即如果目前屏幕才刷新一半，而我設(shè)置刺激立即顯示。實 際上刺激不會立即計時和顯示，而是在下一次屏幕刷新開始計時 并顯示