مما يعرض القرار السامي درجات الرمادي وقياسات دقيقة وقت الاستجابة على أجهزة الكمبيوتر التقليدية

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

يمكن أن أجهزة الكمبيوتر التقليدية لا تولد مع محفزات بصرية عالية بما فيه الكفاية الرمادي أوقات الاستجابة القرار والتدبير بما يكفي من الدقة. ونحن تصف كيفية استخدام VideoSwitcher لانتاج عالية الدقة يعرض أحادية اللون، وRTbox لقياس زمن الاستجابة بدقة عالية على أجهزة الكمبيوتر التقليدية.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Li, X., Lu, Z. L. Enabling High Grayscale Resolution Displays and Accurate Response Time Measurements on Conventional Computers. J. Vis. Exp. (60), e3312, doi:10.3791/3312 (2012).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

نظم العرض التقليدية القائمة على الكمبيوتر بطاقات الرسومات قادرة على توليد الصور مع 8 بت القرار على مستوى اللون الرمادي. ومع ذلك، فإن معظم التجارب في مجال البحوث تتطلب رؤية يعرض مع أكثر من 12 بت من قرار الإنارة. تتوفر العديد من الحلول. بت + + 1 و 2 DataPixx استخدام واجهة البصرية الرقمية (DVI) خرج من بطاقات الرسومات ودقة عالية (14 أو 16 بت) محولات الرقمية إلى تناظرية لدفع أجهزة العرض التمثيلي. وصفت 3 VideoSwitcher هنا يجمع بين إشارات الفيديو التناظرية من القنوات الأحمر والأزرق من بطاقات الرسومات مع مختلف الأوزان باستخدام شبكة المقاوم السلبي (4) ودائرة نشط لتقديم إشارات الفيديو مطابقة لثلاث قنوات من المراقبين اللون. الأسلوب يوفر وسيلة غير مكلفة لتمكين عالية الدقة يعرض أحادية اللون التقليدية باستخدام بطاقات الرسومات وشاشات التناظرية. يمكن أن توفر أيضا إشارات الزناد التي يمكن استخدامها للاحتفالonsets التحفيز، مما يجعل من السهل لمزامنة العروض البصرية مع التسجيلات الفيزيولوجية أو قياس زمن الاستجابة.

على الرغم من أن كثيرا ما تستخدم لوحة مفاتيح الحاسوب والفئران في قياس زمن الاستجابة (RT)، من دقة هذه القياسات هي منخفضة جدا. وRTbox هي الأجهزة المتخصصة والحلول البرمجية لإجراء قياسات دقيقة RT. المتصلة بجهاز الكمبيوتر المضيف من خلال اتصال USB، وسائق RTbox متوافق مع جميع أنظمة التشغيل التقليدية. ويستخدم على مدار الساعة الصغري وعالية الدقة لتسجيل الهويات وتوقيت الأحداث زر، والتي يتم تخزينها مؤقتا حتى الكمبيوتر المضيف يسترد لهم. لا تتأثر الأحداث الزر التي سجلتها الشكوك توقيت المحتملة أو التحيز المرتبطة نقل ومعالجة البيانات في الكمبيوتر المضيف. التخزين غير متزامن يبسط إلى حد كبير في تصميم برامج المستخدم. العديد من الطرق المتاحة لمزامنة الساعات من RTbox والحواسيب المضيفةإيه. يمكن أيضا الحصول على RTbox المشغلات الخارجية ويمكن استخدامها لقياس RT فيما يتعلق بالأحداث الخارجية.

كلا VideoSwitcher وRTbox متاحة للمستخدمين لشراء. ويمكن الاطلاع على المعلومات ذات الصلة وبرامج عديدة في مظاهرة http://lobes.usc.edu/ .

Protocol

1. VideoSwitcher

1.1. ربط VideoSwitcher إلى كمبيوتر

وVideoSwitcher (الشكل 1) يتلقى الفيديو التناظرية (VGA) المدخلات وتستخدم لدفع أنبوب أشعة الكاثود (CRT) مراقبين اللون. قبل استخدام VideoSwitcher، تأكد من أن بطاقة الرسومات الكمبيوتر لديه أي منفذ VGA (الشكل 2A) أو واجهة بصرية رقمية (DVI-I) ميناء (الشكل 2B) التي تنقل كل من إشارات الفيديو الرقمية والتناظرية. محول DVI إلى VGA (الشكل 2C) ضروري لربط ميناء DVI-I إلى VideoSwitcher.

إيقاف تشغيل الكمبيوتر، ورصد وفصل جهاز العرض من بطاقة رسومات الكمبيوتر.

توصيل VGA أو منفذ DVI-I للكمبيوتر بطاقة الرسومات الى ميناء مدخلات VideoSwitcher باستخدام كابل VGA المقدمة. استخدام برنامج تشغيل برغي صغير لتأمين الاتصالات.

توصيل كابل للشاشة VGA الى ميناء الناتج من 1 VideoSwitcherالثانية وتأمين الاتصالات.

ربط VideoSwitcher إلى مصدر طاقة باستخدام محول الكهرباء المقدمة.

تشغيل الكمبيوتر وجهاز العرض.

1.2. أوضاع العرض اثنين من وحدات التحويل والفيديو

زر التبديل على VideoSwitcher يسمح للمستخدم التبديل ذهابا وإيابا في أوضاع العرض اثنين. في وضع اللون، وVideoSwitcher لا يغير من إشارة الفيديو من بطاقة رسومات الكمبيوتر. في وضع الرمادي، ويصبح العرض أحادية اللون، مع تحديد الإنارة في الغالب إشارة الفيديو من القناة الزرقاء في بطاقة الرسومات، وتأثرت بصورة طفيفة الإشارة من قناة أحمر، وأي مساهمة من قناة خضراء. وذلك لأن شبكة المقاوم داخل VideoSwitcher خفف من إشارة من القناة الحمراء من قبل عامل من نحو 128، وإشارة من قناة خضراء لا يسهم على الإطلاق. نسبة مساهمات الزرقاء 1ويسمى د قنوات أحمر إلى إخراج VideoSwitcher الأزرق إلى الأحمر نسبة (BRratio). وBRratio هو خاصية الجلاد الفيديو، بغض النظر عن إعداد العرض. ويمكن تحديد ذلك بشكل تجريبي لكل VideoSwitcher (انظر 1.3).

ويمكن أيضا وضع العرض يمكن تبديل عن طريق إرسال إشارة خاصة من خلال قناة خضراء من بطاقة الرسومات باستخدام استدعاء دالة في Matlab:

PsychVideoSwitcher ('SwitchMode'، whichScreen، ToGrayMode)؛

حيث ToGrayMode من 1 أو 0 وسيلة للانتقال إلى الرمادي أو وضع اللون.

ويبين الشكل 3 التخطيطي لVideoSwitcher.

1.3. قياس BRratio

يمكن قياس BRratio لكل VideoSwitcher استخدام مقضب موجة مربع مهمة الكشف. يتم تعيين مستويات اثنين من موجة مربع قيم RGB مثل (0، 0، 40) و (س، 0، 39) يمكن للمرء أن ضبط قيمة x حتى صريف موجة مربعيختفي، وعند هذه النقطة قيمة x هو BRratio --- ضخامة إشارة في قناة-R الذي يؤدي إلى كثافة التي تنتجها وحدة واحدة من الإشارات في قناة-B. على الرغم من أن يمكن لأحد أن يقيس BRratio إلكترونيا، على سبيل المثال لقياس نسبة من نواتج الجهد لVideoSwitcher في قيم RGB (0، 0، 255) و (255، 0، 0)، وطريقة النفسية الموصوفة هنا هو بسيط جدا و دقيقة.

1.4. عرض المعايرة

بالنسبة لمعظم المراقبين، الإنارة العرض لا زيادة خطيا مع مستوى اللون الرمادي بكسل المحدد من قبل جهاز الكمبيوتر بطاقة رسومات. ويمكن وصف العلاقة على النحو التالي:
المعادلة 1
حيث يتم تحديد حد أقصى L، L دقيقة و γ مع إجراء تصحيح غاما، إما عن طريق استخدام photometers أو من قبل مجموعة من الإجراءات النفسية والقياسات الضوئية 7،8. معايرة جاما مهمتي لانتاج التناقضات دقيقة على شاشة، ويجب أن يتم تنفيذ ذلك من أجل كل جهاز العرض.

مع مضواء، يمكن للمرء ببساطة عرض مربع موحد كبير في graylevels بكسل مختلفة (على سبيل المثال، من 0 إلى 255)، وقياس الإنارة في وسط الميدان، وتناسب النتائج مع المعادلة 1 للحصول على γ.

الإجراء النفسية تتضمن إنشاء، في منطقة واحدة من سطح المشاهدة، وموحدة كما مزيج محتمل (في المكان والزمان) من كميات متساوية من الصفر، وبكسل كامل كثافة وتحديد القيمة graylevel من بكسل في منطقة 1 متجانس المجاورة ( في كل بكسل التي لديها نفس الكثافة) التي تنتج مباراة النفسية إلى الإنارة في منطقة مختلطة بكسل. المباراة الأولى يحدد قيمة graylevel عن 1/2 من الإنارة أقصى. ويتم استخدام خليط من بكسل مع شدة الإنارة 1/2 و 1 لتحديد قيمة 3/4، ويتكرر هذا الإجراء حتى 7 و القيموقد تم تحديد القرص 1/8 إلى 7/8. وتتكرر هذه المباريات، ويتم إجراء الفحوصات المختلفة من أجل التناسق، مثل التحقق من أن مزيجا من 3/4 و 1/4 مباريات 1/2. في هذا الإجراء، يتم ضبط كل من وباء مستويات R من منطقة واحدة متجانسة، و U = B + R / BRratio يمكن أن يكون لائقا النتائج مع المعادلة 1 للحصول على γ.

بعد نحصل على قيم دقيقةماكس لام وγ، فإننا يمكن أن يحدد الإنارة الخلفية L 0 = (L ماكس + L دقيقة) / 2، والعلاقة بين ج تباين بكسل (U) بكسل واللون الرمادي يو مستوى هو:
المعادلة 2

يمكننا كتابة المعادلة في حل لمستوى رمادي المطلوبة للحصول على النقيض الممنوحة:
المعادلة 3
حيث يو عادة عددا غير صحيح. قيمة RGB من بكسل المقابلة هو: R = BRratio * [U-INT (U)]، G = 0، B =مادبا (U)، حيث كثافة العمليات () يأخذ قيمة عددية من مدخلاتها.

1.5. عرض من شرط لا يليق موجة

يمكن أن يظهر أثر قرار الرمادي المتزايد من قبل المقارنة بين اثنين من حواجز شبكية موجة جيبية. صريف على اليسار يستخدم السعة الكاملة للVideoSwitcher مع كل شدة بكسل المحدد من قبل R المناسبة والقيم B. صريف على اليمين هو نفس واحد فقط اليسار إلا أنه يتم استخدام يو تقريب وقيمة B من كل بيكسل، ومحاكاة الناتج من جهاز عرض 8 بت.

2. RTbox

2.1. ربط RTbox إلى كمبيوتر

ربط RTbox (الشكل 4) بمنفذ USB من جهاز كمبيوتر مع كابل المقدمة. إذا لزم الأمر، تحميل برنامج التشغيل للجهاز من http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm . تثبيت برنامج التشغيل اتباع التعليمات على الموقع.

2.2. استخدام RTصندوق لقياس زمن الاستجابة

يمكن استخدام RTbox بطريقتين مختلفتين.

إذا كان البرنامج المستخدم من العودة موثوق مرات بداية من الحوافز، مثل الوقت أرجعها شاشة ('فليب') وPsychPortAudio في Psychtoolbox [8]، ويمكن استخدامها في RTbox تماما مثل لوحة المفاتيح. لأن تستند مرات بداية من الحوافز والأوقات زر RTbox الساعات من الكمبيوتر المضيف وRTbox، على التوالي، يجب علينا أن تزامن الساعات اثنين. يتم ذلك مع وظيفة RTBox الدعوة ('واضح') قبل بداية كل حافز لمسح الأحداث غير المرغوب فيها في المنطقة العازلة. ويمكن قياس زمن الاستجابة ببساطة التركيب = تي تي - تي بداية، حيث tonset هو حافز عاد من البرنامج المستخدم، و t هو الوقت زر إرجاعها بواسطة استدعاء دالة [T، زر] = RTBox (المهلة). وذلك لأن السائق RTBox يحول تلقائيا في المرة زر من الوقت RTbox لاستضافة وقت الكمبيوتر.

إذا كان البرنامج المستخدم لا يمكن أنعودة موثوق مرات بداية من الحوافز، يجب توفير إشارات الزناد مشيرا onsets حافزا لRTbox. حل واحد هو استخدام جهاز استشعار للضوء للكشف عن بداية التحفيز أو تصحيحا الضوء الذي يتزامن مع التحفيز. يرتبط الناتج من جهاز استشعار الضوء الى ميناء ضوء RTbox. والحل الثاني هو استخدام الناتج الزناد من VideoSwitcher. ويمكن على الزناد مرتبطة مباشرة الى ميناء نبض RTbox. والحل الثالث هو لتوصيل إشارة الصوت من الكمبيوتر المضيف إلى منفذ صوت RTbox.

لإنشاء الزناد بداية التحفيز من VideoSwitcher، ونحن "تشغيل" قناة خضراء من بكسل في الجزء المركزي من الإطار الأول من التحفيز البصري. لأنها لا تساهم في شبكة المقاوم، في إشارة قناة خضراء غير مرئية لهذا الموضوع. استدعاء دالة [T، زر] = RTBox ('نبض'، مهلة) إرجاع زمن الاستجابة، حيث "نبض" يرشد RTbox لحساب T انه استجابة لوقت قريب على الزناد. ويستخدم في استدعاء دالة نفسه عن الزناد الصوت. لمشغلات استشعار الضوء، والدعوة هي وظيفة [T، زر] = RTBox ("خفيف"، مهلة).

3. دمج VideoSwitcher وRTbox

وقد برمجت لدينا برنامج التظاهرة التي تستخدم VideoSwitcher للسيطرة على العرض، وRTbox لجمع دقيق زمن الاستجابة، وRTbox لإرسال رمز الحدث والاستجابة لنظام تخطيط موارد المؤسسات. ويمكن تحميل البرنامج من http://lobes.usc.edu/videoswitcher/VideoSwitcherRTBoxERP_demo.m .

4. ممثل النتائج

الشكل 1
الشكل 1. صورة من وحدات التحويل الفيديو. لديها تجهيز مرئي المدخلات والمخرجات الموانئ (من الإناث)، زر للتبديل بين أوضاع العرض 2، ومنفذ الإخراج الزناد.

ontent "> الشكل 2
الشكل 2. صور VGA (أ) و DVI-I (B) ومنافذ DVI-I. إلى محول VGA (C)

الشكل (3)
الشكل 3. وتخطيطي من وحدات التحويل الفيديو. ومعدد وسائط اثنين من المدخلات، التي تسيطر عليها على مستوى الجهد. عندما يكون في وضع يظهر في التخطيطي، وقنوات RGB من جهاز استقبال إشارة نفسه، وبالتالي فإن العرض هو في صيغة درجات الرمادي. يتم توليد التيار الكهربائي من قبل شريحة والتحول CPLD، التي تسيطر عليها اشارات في قناة-G والزر التبديل. وتسيطر أيضا على الزناد من قبل الإدخال في قناة-G.

الشكل 4
الشكل 4. صورة لRTbox. لديه منفذ USB-B، منفذ إدخال الضوء، منفذ الإدخال نبضة / الصوت، ومدخلا زر منفذ خارجي، ومنفذ الإخراج TTL.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وحدات التحويل والفيديو يوفر طريقة التعاقد، وغير مكلفة، وسهلة الاستخدام لتوليد عالية الدقة الإنارة يعرض التقليدية باستخدام الكمبيوتر بطاقات الرسومات وشاشات لون التناظرية. كان متصلا بين مخرجات التناظرية من بطاقة الرسومات والشاشة. فإنه يمكن أيضا التبديل بين أوضاع العرض أحادية اللون و لوني، وتوفير راحة إضافية. قناتها الزناد يسمح للباحثين لمزامنة غيرها من المعدات إلى العروض البصرية.

وRTbox هو المدمجة، وغير مكلفة، وسهلة الاستخدام. الأجهزة / البرمجيات الحل لقياس الوقت بدقة استجابة إذا تزامن ذلك مع المثيرات الخارجية onsets الحوافز المتاحة، والقياسات RT تكون مستقلة تماما من الكمبيوتر المضيف. لمحفزات بصرية، قمنا بتصميم منفذ ضوء المدمج في الحصول على مشغلات التي تولدها فوتوديوديس. ويمكن أيضا أن تستخدم مشغلات الخارجية لمعايرة وقت بداية التحفيز إرجاعها من قبل برنامج المستخدم. إذا يمكن للبرنامج المستخدم توفيرويمكن تحقيق دقيق وقت بدء التحفيز، تزامن دقيق بين الكمبيوتر المضيف وRTbox من قبل السائق RTbox، بحيث يمكن استخدامها في RTbox للحصول على قياسات دقيقة RT بدون أي مشغل خارجي. فإنه يمكن أيضا الحصول على إشارات زر خارجي، مثل مخرجات من مربع زر متوافق التصوير بالرنين المغناطيسي، ونقل جميع إشارات الدخل وعلامات الحدث إلى الأجهزة الأخرى، مثل نظام التخطيط الدماغي. يمكن أن تكون بمثابة واجهة لأنظمة في وقت واحد تسجيل EEG / التصوير بالرنين المغناطيسي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

وقد تم تمويل هذا العمل من قبل NEI وNIMH.

References

  1. Bits# Stimulus Processor with integrated Data Acquisition. Cambridge Research Systems Ltd. United Kingdom. Available from: http://www.crsltd.com/tools-for-vision-science/visual-stimulation/bits-sharp/ (2011).
  2. Visual Stimulators. VPixx Technologies Inc. Canada. Available from: http://www.vpixx.com/products/visual-stimulators/datapixx.html (2011).
  3. Li, X., Lu, Z. -L., Xu, P., Jin, J., Zhou, Y. Generating high gray-level resolution monochrome displays with conventional computer graphics cards and color monitors. Journal of Neuroscience Methods. 130, (1), 9-18 (2003).
  4. Pelli, D. G., Zhang, L. Accurate control of contrast on microcomputer displays. Vision Research. 31, 1337-1350 (1991).
  5. Li, X., Liang, Z., Kleiner, M., Lu, Z. -L. RTbox: A device for highly accurate response time measurements. Behavior Research Methods. 42, (1), 212-225 (2010).
  6. Psychtoolbox-3. United States. Available from: http://psychtoolbox.org/ (2012).
  7. Lu, Z. L., Sperling, G. Second-order reversed phi. Perception Psychophysics. 61, 1075-1088 (1999).
  8. Colombo, E., Derrington, A. Visual calibration of CRT monitors. Displays. 22, 87-95 (2001).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics