Enabling High Graustufen auflösende Displays und präzise Antwort Zeitmessungen auf herkömmlichen Computern
29. Februar 2012
Herkömmliche Computer-Hardware kann keine visuelle Reize mit ausreichend hoher Graustufenauflösung Antwortzeiten zu messen und mit ausreichender Genauigkeit. Wir beschreiben, wie die Videoumschalter, um hochauflösende monochrome Displays zu produzieren, und die Reaktionszeiten zu RTbox mit hoher Genauigkeit zu messen herkömmlichen Computer-Hardware zu verwenden.
Dieses Video zeigt, wie Sie hochauflösende Graustufenanzeigen aktivieren und genaue Messungen der Reaktionszeit auf herkömmlichen Computern durchführen können. Dies wird durch zwei erschwingliche Geräte, einen Video-Switcher und eine RT-Box, erreicht, die mit dem Computer verbunden sind. Anschließend wird das Display kalibriert, um sicherzustellen, dass die Bildintensität genau ist.
Eine Vorzeichenwellenabstufung mit und ohne erhöhte Graustufenauflösung wird verwendet, um die verbesserte Graustufenauflösung zu demonstrieren. Simulierte Tastenreaktionen eines Lichtsignals werden verwendet, um die Genauigkeit der Reaktionszeitmessungen zu demonstrieren. Der Hauptvorteil des Video-Switchers gegenüber bestehenden Methoden wie b plus plus und data pex besteht darin, dass er es Forschern ermöglicht, monochromatische Displays mit hoher Auflösung mit herkömmlicher Computerhardware zu erzeugen.
Es kann auch Triggersignale liefern, um visuelle Anzeigen mit physiologischen Aufzeichnungen oder Reaktionszeitmessungen zu synchronisieren. Die RT-Box ermöglicht die Messung von Ansprechzeiten mit hoher Genauigkeit. Der Vorteil der RT-Box gegenüber einer Computertastatur besteht darin, dass sie einen Mikroprozessor und eine hochauflösende Uhr verwendet, um die Identitäten und das Timing von Tastenereignissen aufzuzeichnen.
Die gemessenen Reaktionszeiten sind also aufgrund potenzieller Timing-Unsicherheiten oder Verzerrungen, die mit der Datenübertragung und -verarbeitung auf dem Host-Computer verbunden sind, nicht effektiv. Es vereinfacht auch das Design von Benutzerprogrammen erheblich. Schalten Sie vor der Installation des Video-Switchers den Computer und den Monitor aus und trennen Sie den Monitor von der Computergrafikkarte.
Schließen Sie den Video-Switcher über das mitgelieferte VGA-Kabel direkt an die Grafikkarte des Computers an. Wenn die Grafikkarte des Computers nicht über einen VGA-Anschluss, sondern über eine integrierte digitale visuelle Schnittstelle oder einen DVII-Anschluss verfügt, ist ein A-D-V-I-V-G-A-Adapter erforderlich. Sichern Sie die Verbindung mit den kleinen Schrauben am Stecker.
Schließen Sie das VGA-Kabel des Monitors an den Ausgangsanschluss des Video-Switchers an und sichern Sie die Verbindungen mit dem mitgelieferten Netzteil. Schließen Sie den Video-Switcher an eine Stromquelle an. Schalten Sie nun den Computer und den Monitor ein.
Die Umschalttaste am Video-Umschalter ermöglicht es dem Benutzer, im Farbmodus in den Anzeigemodus hin und her zu wechseln. Der Video-Switcher verändert das Videosignal von der Grafikkarte des Computers nicht. Im Graustufenmodus wird die Anzeige monochromatisch.
In diesem Modus wird die Pixelluminanz hauptsächlich durch das Videosignal aus dem blauen Kanal der Grafikkarte bestimmt, nur geringfügig durch den roten Kanal und überhaupt nicht durch den grünen Kanal. Das Verhältnis der Beiträge des Blau- und des Rotkanals zum Ausgang des Videoumschalters wird als Blau-Rot-Verhältnis oder BR-Verhältnis bezeichnet und vom Hersteller bereitgestellt. Bei den meisten Monitoren ist das Verhältnis zwischen Pixelgrauwert und Pixelleuchtdichte eine Leistungsfunktion.
Der Exponent der Potenzfunktion wird normalerweise als Gamma bezeichnet. Um das Gamma eines Displays zu bestimmen, kann man mit einem Photometer die Leuchtdichte eines großen einheitlichen Quadrats bei verschiedenen Pixelgraustufen messen und eine Leistungsfunktion an das Ergebnis anpassen. Eine empfindlichere Methode zum Bestimmen von Gamma besteht darin, eine raumzeitliche Mischung aus gleichen Mengen von null und maximalen Pixelebenen in einem Anzeigebereich der Anzeige zu vergleichen.
Vergleichen Sie dann die Luminanz der Pixelmischung mit einem angrenzenden Bereich mit homogenem Grauwert. Passen Sie zunächst den Graustufenwert für die Hälfte der maximalen Leuchtdichte an. Als nächstes wird eine neue Mischung von Pixeln mit Luminanzintensitäten von gerade bestimmtem halbem und maximalem Pegel erstellt.
Dieses wird dann auf das Grau abgestimmt, das einer dreiviertel Leuchtdichte entspricht. Dieser Vorgang wird bis sieben Uhr wiederholt. Es wurden Werte von einem Achtel bis zu sieben Achteln ermittelt.
Gamma kann bestimmt werden, indem eine Potenzfunktion an die Ergebnisse angepasst wird. Stellen Sie nun die Hintergrundluminanz und den Kontrast mithilfe des Gammas und der entsprechenden minimalen und maximalen Luminanzwerte ein. Der Effekt der erhöhten Graustufenauflösung kann durch den Vergleich zweier Sinuswellenabstufungen gezeigt werden.
Das Grading auf der linken Seite nutzt die volle Kapazität des Video-Switchers. Die Abstufung auf der rechten Seite ist das Ergebnis einer Acht-Bit-Darstellung ohne Verwendung des Video-Switchers. Beginnen Sie damit, die RT-Box mit dem mitgelieferten Kabel an den USB-Anschluss eines Computers anzuschließen, laden Sie den Treiber herunter und installieren Sie ihn.
So kann das Computersystem die RT-Box mithilfe einer Stimulus-Software erkennen, die genaue Stimulus-Startzeiten aufzeichnen kann. Die RT-Box konvertiert zwischen Zeitstempeln und die Reaktionszeit wird als Differenz zwischen der Tastendruckzeit und dem Stimulusbeginn gemessen. Wenn keine verlässlichen Stimulus-Wirkungszeiten verfügbar sind.
Stellen Sie der RT-Box Triggersignale zur Verfügung, die über einen Lichtsensor, eine Audioantwort oder das TTL-Signal vom Videoumschalter oder einem ähnlichen Gerät mit dem Stimulusbeginn synchronisiert sind, um die Genauigkeit der RT-Box zu überprüfen. Gemessen werden die Reaktionszeiten einer Fotodiode auf Lichtblitze in der Mitte des Bildschirms. Die Zeit des Stimulusbeginns wird durch die Screen-Flip-Funktion der psych toolbox zurückgegeben.
Es wird erwartet, dass der Zeitunterschied zwischen dem Lichtsignal und dem Einsetzen des Stimulus die Hälfte einer Videowiederholfrequenz oder 5,88 Millisekunden für eine 85-Hertz-CRT beträgt. Die beobachtete Differenz wird verwendet, um den nominalen Reizbeginn zu korrigieren, und die Variabilität der Messungen spiegelt die Genauigkeit der RT-Box wider. Diese Daten zeigen, dass die RT-Box mit sehr hoher Präzision arbeitet.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie mit dem Videoumschalter eine hochwertige Anzeige und unkonventionelle Computerhardware aktivieren und wie einfach und genau die Reaktionszeiten mit der RT-Box gemessen
werden können.Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Überblick
Dieses Video zeigt, wie man hochauflösende Graustufenanzeigen aktivieren und genaue Reaktionszeitmessungen an herkömmlichen Computern durchführen kann. Dies wird mithilfe von zwei erschwinglichen Geräten, einem Video-Switcher und einer RT-Box, erreicht, die an den Computer angeschlossen sind.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Verhaltensmessung
- Generierung visueller Stimuli
Hintergrund
- Herkömmliche Computerhardware hat Schwierigkeiten mit hoher Graustufenauflösung.
- Genaue Reaktionszeitmessungen sind in der neurowissenschaftlichen Forschung entscheidend.
- Vorhandene Methoden bieten möglicherweise nicht die erforderliche Präzision.
- Erschwingliche Lösungen können experimentelle Einrichtungen verbessern.
Zweck der Studie
- Zur Erzeugung hochauflösender monochromatischer Displays.
- Zur Messung von Reaktionszeiten mit hoher Genauigkeit.
- Um die Vorteile der Verwendung eines Video-Switchers und einer RT-Box zu demonstrieren.
Verwendete Methoden
- Kalibrierung des Displays für genaue Bildintensitäten.
- Verwendung eines Video-Switchers zur Verbesserung der Graustufenauflösung.
- Implementierung simulierter Tastenreaktionen zur Messung der Genauigkeit.
- Vergleich der Ergebnisse mit vorhandenen Methoden.
Hauptergebnisse
- Verbesserte Graustufenauflösung, demonstriert durch Sinuswellengradierung.
- Genaue Reaktionszeitmessungen, erreicht mit der RT-Box.
- Der Video-Switcher übertrifft bestehende Methoden wie b plus plus und data pex.
- Herkömmliche Hardware kann effektiv für fortgeschrittene Experimente genutzt werden.
Schlussfolgerungen
- Der Video-Switcher und die RT-Box bieten erschwingliche Lösungen für Forscher.
- Hochauflösende Displays und genaue Messungen verbessern die experimentellen Möglichkeiten.
- Diese Methoden können leicht in bestehende Einrichtungen integriert werden.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Accurate visual stimulus presentation and response time measurement are critical for preclinical neuroscience and behavioral pharmacology studies. The VideoSwitcher and RTbox enable high grayscale resolution displays and precise timing measurements using conventional computer hardware, reducing reliance on specialized equipment. This approach supports mechanistic de-risking in target validation by improving data reliability and reproducibility in early discovery workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables precise control of visual stimulus intensity for probing sensory pathways and target engagement in preclinical models.
- Operational Value: Provides trigger signals to synchronize visual displays with physiological recordings, improving assay consistency.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers high-resolution grayscale output for standardized visual psychophysics assays requiring fine luminance discrimination.
- Operational Value: Uses asynchronous event buffering to minimize timing uncertainties in response collection, enhancing data quality in high-throughput behavioral screening.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports disease-relevant systems by enabling accurate measurement of sensorimotor responses in models of neurological disorders.
- Operational Value: Facilitates cross-functional collaboration through synchronized timing between visual stimuli, response collection, and electrophysiology or imaging readouts.
Pipeline & Workflow Integration
The VideoSwitcher and RTbox integrate into early discovery workflows where visual stimulus fidelity and behavioral response accuracy impact target validation and lead identification decisions.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by enabling controlled manipulation of visual parameters to isolate pathway-specific contributions.
- Screening: Ensures assay readiness through reproducible grayscale resolution and low-latency response capture.
- Analytics: Provides high-resolution timestamping of button events, enabling precise calculation of response latencies and variability metrics.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by allowing consistent stimulus timing across discovery and validation stages.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable, low-cost capability for standardizing visual stimulus delivery and response measurement across multiple projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing measurement noise in visual stimulus timing and response detection.
- Operational Value: Enhances standardization and scalability through plug-and-play USB connectivity and cross-platform driver support.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by increasing data reliability in behavioral endpoints used for target prioritization.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement by minimizing false negatives or positives due to timing or stimulus artifacts.
Implementation Considerations
- Requires basic knowledge of display calibration and gamma correction for accurate luminance output.
- Needs VGA or DVI-I output from graphics card and a compatible analog monitor for grayscale mode.
- Demands synchronization planning between RTbox triggers and stimulus onset signals from software or hardware sources.
- Involves adaptation considerations when applying to different monitor types or response devices beyond button presses.
- Limited to monochromatic display output; not suitable for full-color stimulus requirements.
