Wyświetlanie wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości w skali szarości i dokładne pomiary czasu reakcji na konwencjonalnych komputerach
29 lutego 2012
Konwencjonalny sprzęt komputerowy nie jest w stanie generować bodźców wizualnych o wystarczająco wysokiej rozdzielczości w skali szarości i mierzyć czasów reakcji z wystarczającą dokładnością. Opisujemy, jak używać VideoSwitcher do produkcji monochromatycznych wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości oraz RTbox do pomiaru czasu odpowiedzi z dużą dokładnością na konwencjonalnym sprzęcie komputerowym.
W tym filmie pokazano, jak włączyć wyświetlanie skali szarości o wysokiej rozdzielczości i wykonywać dokładne pomiary czasu odpowiedzi na konwencjonalnych komputerach. Osiąga się to za pomocą dwóch niedrogich urządzeń, przełącznika wideo i dekodera RT, które są podłączone do komputera. Następnie wyświetlacz jest kalibrowany, aby zapewnić dokładność obrazu.
Gradacja fali znaku ze zwiększoną rozdzielczością skali szarości i bez niej służy do demonstrowania ulepszonej rozdzielczości skali szarości. Symulowane reakcje przycisków na sygnał świetlny służą do wykazania dokładności pomiarów czasu odpowiedzi. Główną zaletą przełącznika wideo w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak b plus plus i data pex, jest to, że umożliwia badaczom generowanie monochromatycznych wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości przy użyciu konwencjonalnego sprzętu komputerowego.
Może również dostarczać sygnały wyzwalające w celu synchronizacji wyświetlaczy wizualnych z nagraniami fizjologicznymi lub pomiarami czasu reakcji. Skrzynka RT umożliwia pomiary czasów odpowiedzi z dużą dokładnością. Przewagą RT boxa nad klawiaturą komputerową jest to, że wykorzystuje mikroprocesor i zegar o wysokiej rozdzielczości do rejestrowania tożsamości i czasu zdarzeń przycisków.
Tak więc zmierzone czasy odpowiedzi nie są efektywne ze względu na potencjalne niepewności czasu lub odchylenia związane z transmisją i przetwarzaniem danych w komputerze hosta. Znacznie upraszcza również projektowanie programów użytkownika. Przed zainstalowaniem przełącznika wideo wyłącz komputer i monitor, a następnie odłącz monitor od karty graficznej komputera.
Podłącz przełącznik wideo bezpośrednio do karty graficznej komputera za pomocą dostarczonego VGA. Jeśli karta graficzna komputera nie ma portu VGA, ale ma zintegrowany cyfrowy interfejs wizualny lub port DVII, wymagany jest adapter A-D-V-I-V-G-A. Zabezpiecz połączenie małymi na złączu.
Podłącz VGA monitora do portu wyjściowego przełącznika wideo i zabezpiecz połączenia za pomocą dostarczonego zasilacza. Podłącz przełącznik wideo do źródła zasilania. Teraz włącz komputer i monitor.
Przycisk przełącznika na przełączniku wideo umożliwia użytkownikowi przełączanie się tam iz powrotem do trybów wyświetlania w trybie kolorowym. Przełącznik wideo nie zmienia sygnału wideo z karty graficznej komputera. W trybie skali szarości wyświetlacz staje się monochromatyczny.
W tym trybie luminancja pikseli jest określana głównie przez sygnał wideo z kanału niebieskiego karty graficznej tylko nieznacznie przez kanał czerwony, a w ogóle nie przez kanał zielony. Stosunek wkładów kanałów niebieskiego i czerwonego do wyjścia przełącznika wideo nazywany jest stosunkiem niebieskiego do czerwonego lub stosunkiem BR i jest podawany przez producenta. W przypadku większości monitorów zależność między poziomem szarości pikseli a luminancją pikseli jest funkcją mocy.
Wykładnik funkcji potęgowej jest zwykle nazywany gamma. Aby określić wartość gamma wyświetlacza, można użyć fotometru do zmierzenia luminancji dużego jednolitego kwadratu przy różnych poziomach szarości pikseli i dopasowania funkcji potęgowej do wyniku. Bardziej czułą metodą określania wartości gamma jest porównanie czasoprzestrzennej mieszaniny równych ilości zerowych i maksymalnych poziomów pikseli w jednym obszarze wyświetlania obrazu.
Następnie porównaj luminancję mieszaniny pikseli z sąsiednim obszarem o jednorodnym poziomie szarości. Najpierw dopasuj wartość poziomu szarości do połowy maksymalnej luminancji. Następnie tworzona jest nowa mieszanina pikseli o intensywności luminancji wynoszącej zaledwie określoną połowę poziomu i poziom maksymalny.
Jest to następnie dopasowywane do szarości, która odpowiada trzem czwartym luminancji. Ta procedura jest powtarzana do siódmej. Określono wartości od jednej ósmej do siedmiu ósemek.
Gamma można wyznaczyć, dopasowując funkcję potęgową do wyników. Teraz ustaw luminancję i kontrast tła za pomocą gamma i odpowiadających im minimalnych i maksymalnych wartości luminancji. Efekt zwiększonej rozdzielczości skali szarości można pokazać porównując dwie gradacje sinusoidalne.
Klasyfikacja po lewej stronie wykorzystuje pełną pojemność przełącznika wideo. Klasyfikacja po prawej stronie jest wynikiem wyświetlania ośmiobitowego bez użycia przełącznika wideo. Zacznij od podłączenia skrzynki RT do portu USB komputera za pomocą dostarczonego, pobierz i zainstaluj sterownik.
Dzięki temu system komputerowy może rozpoznać skrzynkę RT za pomocą oprogramowania stymulacyjnego, które może rejestrować dokładne czasy rozpoczęcia bodźca. Skrzynka RT będzie konwertować między znacznikami czasu, a czas odpowiedzi jest mierzony jako różnica między czasem naciśnięcia przycisku a początkiem bodźca. Gdy wiarygodne czasy rozpoczęcia bodźca są niedostępne.
Zapewnij sygnały wyzwalające RT box, które są zsynchronizowane z początkiem bodźca za pośrednictwem czujnika światła, odpowiedzi audio lub sygnału TTL z przełącznika wideo lub podobnego urządzenia, aby zweryfikować dokładność RT boxa. Mierzone są czasy reakcji fotodiody na błyski światła na środku ekranu. Czas nadejścia bodźca jest zwracany przez funkcję odwracania ekranu w zestawie narzędzi psychologicznych.
Oczekuje się, że różnica czasu między sygnałem świetlnym a początkiem bodźca wyniesie połowę częstotliwości odświeżania wideo lub 5,88 milisekundy dla kineskopu CRT 85 Hz. Zaobserwowana różnica służy do korygowania nominalnego początku bodźca, a zmienność pomiarów odzwierciedla precyzję skrzynki RT. Dane te pokazują, że RT box działa z bardzo dużą precyzją.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak włączyć wyświetlanie na wysokim poziomie, niekonwencjonalny sprzęt komputerowy za pomocą przełącznika wideo oraz jak łatwo i dokładnie mierzyć czas reakcji za pomocą RT box.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To wideo pokazuje, jak włączyć wysokiej rozdzielczości wyświetlacze szaroskali i wykonać dokładne pomiary czasu reakcji na konwencjonalnych komputerach. Osiąga się to za pomocą dwóch niedrogich urządzeń, przełącznika wideo i skrzynki RT, które są podłączone do komputera.
Kluczowe komponenty badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Pomiar zachowania
- Generacja bodźców wzrokowych
Tło
- Konwencjonalne sprzęty komputerowe mają trudności z wysoką rozdzielczością szaroskali.
- Dokładne pomiary czasu reakcji są krytyczne w badaniach neuronaukowych.
- Istniejące metody mogą nie zapewniać niezbędnej precyzji.
- Niedrogie rozwiązania mogą ulepszać konfiguracje eksperymentalne.
Cel badania
- Aby wyprodukować wysokiej rozdzielczości monochromatyczne wyświetlacze.
- Aby mierzyć czasy reakcji z wysoką dokładnością.
- Aby wykazać zalety użycia przełącznika wideo i skrzynki RT.
Stosowane metody
- Kalibracja wyświetlacza dla dokładnych intensywności obrazu.
- Użycie przełącznika wideo w celu zwiększenia rozdzielczości szaroskali.
- Zastosowanie symulowanych reakcji przycisków do pomiaru dokładności.
- Porównanie wyników z istniejącymi metodami.
Główne wyniki
- Ulepszona rozdzielczość szaroskali przedstawiona przez gradację fali sinusoidalnej.
- Dokładne pomiary czasu reakcji osiągnięte z użyciem skrzynki RT.
- Przełącznik wideo przewyższa istniejące metody takie jak b plus plus i data pex.
- Konwencjonalny sprzęt może być efektywnie wykorzystywany do zaawansowanych eksperymentów.
Wnioski
- Przełącznik wideo i skrzynka RT zapewniają niedrogie rozwiązania dla badaczy.
- Wyświetlacze wysokiej rozdzielczości i dokładne pomiary zwiększają możliwości eksperymentalne.
- Te metody mogą być łatwo zintegrowane z istniejącymi konfiguracjami.
Często zadawane pytania
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.
