Включение высокого серого резолюция дисплеи и точное время отклика Измерения на обычных компьютерах

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

Обычные компьютерной техники не могут генерировать визуальные стимулы с достаточно высокой градации серого раз разрешение и мера ответ с достаточной точностью. Мы расскажем, как использовать VideoSwitcher для получения высокого разрешения монохроматических дисплеев и RTbox для измерения времени отклика с высокой точностью на обычной компьютерной техники.

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

Дисплей системы, основанные на обычном компьютере видеокарты способны генерировать изображения с 8-битной серой разрешение уровне. Однако большинство экспериментов в видении исследований требует дисплеев с более чем 12 бит яркости разрешения. Некоторые решения имеются. Бит + + 1 и 2 DataPixx использовать цифровой интерфейс Visual (DVI) выход из графических карт и высоким разрешением (14 или 16 бит) цифро-аналоговых преобразователей для управления аналоговыми устройствами отображения. VideoSwitcher 3, описанная здесь сочетает в себе аналоговые видеосигналы от красного и синего каналов видеокарты с разными весами помощью пассивного сетевого резистора 4 и активной схеме, что обеспечивает одинаковый видеосигналов трех каналов цвета монитора. Метод обеспечивает недорогой способ, позволяющий с высоким разрешением дисплея монохроматический с использованием обычных графических карт и аналоговых мониторов. Она также может предоставить триггера сигналы, которые могут быть использованы для обозначениястимул приступы, что позволяет легко синхронизировать визуальных дисплеев с физиологическими записи или измерения времени отклика.

Несмотря на то, компьютерных клавиатур и мышей, которые часто используются при измерении времени отклика (RT), точность этих измерений является довольно низким. RTbox является специализированным аппаратно-программное решение для точного измерения РТ. Подключается к компьютеру через USB-соединение, водитель RTbox совместима со всеми обычными операционными системами. Он использует микропроцессор высокого разрешения часы для записи личности и сроки кнопку события, которые запоминаются, пока компьютер получает их. Записанных событий кнопки не влияет на потенциал неопределенности сроков или предубеждения связанные с передачей данных и обработки в компьютер. Асинхронный хранение значительно упрощает разработку пользовательских программ. Существует несколько способов, чтобы синхронизировать часы RTbox и принимающим компьютерамиэ. RTbox также может получать внешние триггеры и использоваться для измерения РТ по отношению к внешним событиям.

Оба VideoSwitcher и RTbox доступны для пользователей, чтобы купить. Соответствующая информация и много демонстрационных программ можно найти на http://lobes.usc.edu/ .

Protocol

1. VideoSwitcher

1.1. Подключите VideoSwitcher к компьютеру

VideoSwitcher (рис. 1) принимает аналоговый видео (VGA) входа и используется для управления электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) цветные мониторы. Перед использованием VideoSwitcher, убедитесь, что карта компьютерной графики имеет либо VGA порт (рис. 2A) или Digital Visual Interface (DVI-I) порт (рис. 2В), которая передает цифровые и аналоговые видеосигналы. DVI к VGA адаптер (рис. 2) необходимо для подключения DVI-I порт VideoSwitcher.

Выключите компьютер и монитор и отсоедините монитор от платы компьютерной графики.

Подключите VGA или DVI-I порт карты компьютерной графики на вход порта VideoSwitcher используя предоставленные VGA кабеля. Используйте маленькую отвертку для обеспечения соединения.

Подключите кабель VGA монитор к выходу из VideoSwitcherго обеспечения связи.

Подключите VideoSwitcher к источнику питания с использованием предоставленного питания.

Включите компьютер и монитор.

1.2. Два режима отображения видео-переключатель

Кнопка включения на VideoSwitcher позволяет пользователю переключаться назад и вперед в двух режимах отображения. В цветном режиме VideoSwitcher не изменяет видеосигнал с карты компьютерной графики. В режиме градаций серого, дисплей становится монохроматическим, с его яркость определяется в основном видео сигнала от синего канала графической карты, слегка пострадавших от сигнала из красного канала, а не вклад в зеленом канале. Это потому, что резистор сети внутри VideoSwitcher ослабляет сигнал от красного канала, примерно в 128, а сигнал с зеленого канала не способствует вообще. Отношение вкладов синийг красного каналов на выходе VideoSwitcher называется сине-красного отношения (BRratio). BRratio является собственностью видеомикшер, независимо от дисплея настройки. Она может быть определена экспериментально для каждого VideoSwitcher (см. п. 1.3).

Режим отображения также может быть включен путем отправки специального сигнала через зеленый канал видеокарты помощью вызова функции в Matlab:

PsychVideoSwitcher ('Switchmode, whichScreen, ToGrayMode);

где ToGrayMode 1 или 0 означает для переключения в оттенках серого или цветном режиме.

На рисунке 3 показана схема VideoSwitcher.

1.3. Измерьте BRratio

BRratio может быть измерен для каждого VideoSwitcher использованием прямоугольной решеткой обнаружения задачи. Два уровня меандр назначаются RGB значения, такие как (0, 0, 40) и (х, 0, 39). Можно изменить значение х до площади решетки волныисчезает, и в этот момент значение х BRratio --- величина сигнала в R-канал, что приводит к интенсивности производства одной единицы сигнала в B-канал. Хотя можно измерить BRratio в электронном виде, например, для измерения отношения напряжения выходы VideoSwitcher при значениях RGB (0, 0, 255) и (255, 0, 0), психофизический метод, описанный здесь очень простой и точно.

1.4. Калибровка дисплея

Для большинства мониторов, яркость дисплея не увеличивается линейно с пиксель серого уровня, указанного на карте компьютерной графики. Отношения можно охарактеризовать как:
Уравнение 1
где L max, L мин и γ определяются с процедурой, Гамма-коррекция, либо с помощью фотометра или комбинацией психофизических процедур и фотометрических измерений 7,8. Гамма калибровка importanт для получения точных контрастов на экране, она должна быть выполнена для каждого устройства отображения.

С фотометр, можно просто отобразить большой площади равномерным на разных graylevels пикселей (например, от 0 до 255), измерение яркости в центре площади, и установить результаты с формулой 1, чтобы получить γ.

Психофизического процедура включает в себя создание, в одной области просмотра поверхности, максимально однородные смеси (в пространстве и времени) равного количества нулевой и полной интенсивности пикселей и определения graylevel значения пикселов в соседние однородной области ( , в котором все пикселы имеют одинаковую интенсивность), который производит психофизического матч яркости смешанных пикселей области. Первый матч определяет graylevel значение 1/2 от максимальной яркости. Смесь пикселей с яркостью интенсивности 1/2 и 1, используется для определения 3/4 стоимости, и эта процедура повторяется до семи значений Fром 1/8 до 7/8 были определены. Эти матчи повторяются, и различные проверки на предмет соответствия сделаны, например, проверка того, что смесь из 3/4 и 1/4 матча 1/2. В этой процедуре, как B и R уровней однородной области корректируются, и U = B + R / BRratio. Результат может быть установлен с помощью уравнения 1 для получения γ.

После того как мы получим значения L мин, макс и L γ, мы можем установить яркости фона L 0 = (L + L макс мин) / 2, отношения между пикселя контраст с (U) и пиксельные серого U является:
Уравнение 2

Мы можем переписать уравнение решить для требуемого уровня серого для данного контраста:
Уравнение 3
где U, как правило, не целое число. Значение RGB соответствующего пикселя: R = BRratio * [U-Int (U)], G = 0, B =Int (U), где Int () принимает целые значения на входе.

1.5. Демо-решетка синусоидального

Эффект увеличения градаций серого Разрешение может быть показано сравнение двух решеток синусоиды. Решетки на левой использует полную мощность VideoSwitcher с каждого пикселя интенсивности, установленном соответствующими R и B значения. Решетки на правом так же, как левая разве что только округлые U используется в качестве B-значение каждого пикселя, имитируя выход 8-разрядный дисплей.

2. RTbox

2.1. Подключите RTbox к компьютеру

Подключите RTbox (рис. 4) к порту USB компьютера с помощью прилагаемого кабеля. При необходимости загрузить драйвер устройства от http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm . Установите драйвер, следуя инструкциям на сайте.

2.2. Используйте РТящик для измерения времени отклика

RTbox можно использовать двумя различными способами.

Если программа пользователя может вернуться надежный стимул начала времен, такие как время возвращается экрана («Флип») и PsychPortAudio в Psychtoolbox [8], RTbox может быть использована как клавиатуры. Из-за начала стимула раз и раз RTbox кнопку основаны часы компьютера и RTbox, соответственно, мы должны синхронизировать двое часов. Это делается с помощью вызова функции RTBox («ясно») перед каждым начала стимула, чтобы очистить нежелательных событий в буфере. Время отклика может быть просто определяется как т соответственно = T - T начала, где tonset является стимулом вернулся из пользовательской программы, и т находится кнопка времени возвращается при вызове функции [т, кнопки] = RTBox (тайм-аут). Это потому, что водитель RTBox автоматически переводит кнопки время от времени RTbox провести компьютерное время.

Если программа пользователя не можетвернуться гарантированные сроки начала стимула, триггеров сигналы, указывающие стимул приступы должны быть предоставлены RTbox. Одним из решений является использование датчика освещенности для определения начала стимула или свет патч, который синхронизируется с раздражителем. Выход датчика освещенности подключен к свету порт RTbox. Второе решение заключается в использовании триггеров выход VideoSwitcher. Триггер может быть напрямую подключен к импульсному порт RTbox. Третье решение для подключения аудио сигнал хост-компьютере под звуки порта RTbox.

Чтобы создать триггер начала стимула от VideoSwitcher, мы "включить" зеленый канал пикселей в центральной части первого кадра визуальные стимулы. Потому что это не способствует резисторов, сигнал в зеленом канале невидим для субъекта. Вызов функции [т, кнопки] = RTBox («пульс», тайм-аут) возвращает время отклика, где 'импульс' указывает RTbox для вычисления т он время отклика по сравнению с триггером. Тот же вызов функции используется для запуска звука. Для легких триггеров датчика, функция вызова [т, кнопки] = RTBox («свет», тайм-аут).

3. Интеграция VideoSwitcher и RTbox

Мы запрограммированы демонстрационная программа, использующая VideoSwitcher управлять изображением, RTbox собрать точное время ответа и RTbox отправить код события и реакции на системы ERP. Программа может быть загружена с http://lobes.usc.edu/videoswitcher/VideoSwitcherRTBoxERP_demo.m .

4. Представитель Результаты

Рисунок 1
Рисунок 1. Фото видео коммутатор. Она имеет VGA-вход и выход порта (как женщина), кнопка для переключения между двумя режимами отображения, а также порт триггера.

Отправить по почте "> Рисунок 2
Рисунок 2. Фотографии VGA (А) и DVI-I (B) и порты DVI-I на VGA адаптер (C).

Рисунок 3
Рисунок 3. Схема видеокоммутатор. Мультиплексор имеет два входных режимов, управляемых напряжением. Когда он находится в режиме показано на схеме, RGB каналов монитора получают одинаковый сигнал, так что дисплей находится в режиме градаций серого. Рабочее напряжение создается CPLD чип, управляемый сигналами в G-канала и кнопка включения. Ударно-спусковой также контролируется вход в G-канал.

Рисунок 4
Рисунок 4. Изображение RTbox. Она имеет USB-порт B, легкий порт ввода, импульсный / звуковой вход порта, внешний порт кнопку ввода, и порт TTL выход.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Видеокоммутатор обеспечивает компактный, недорогой и простой в использовании метод для получения с высоким разрешением отображает яркость с помощью обычных компьютеров и графических карт аналоговых мониторов цвета. Это связано с аналоговых выходов видеокарты и монитора. Она также может переключаться между монохроматический и хроматический режимы отображения, обеспечивая дополнительное удобство. Его триггер канал позволяет исследователям для синхронизации другого оборудования для визуального отображения.

RTbox представляет собой компактный, недорогой и простой в использовании аппаратного / программного решения для точного измерения времени отклика. Если внешние триггеры синхронизируются с стимул приступы доступны РТ измерения полностью независима от компьютера. Для визуальных раздражителей, мы разработали встроенный в свете порт получить триггеры, порожденных фотодиодов. Внешний триггеры также могут быть использованы для калибровки времени начала стимула возвращаются пользователю программы. Если пользователь программы может обеспечитьточное время начала стимула, точной синхронизации между компьютером и RTbox может быть достигнуто путем водитель RTbox, так RTbox может быть использована для получения точных измерений RT без внешнего запуска. Она также может получать внешние сигналы кнопки, такие как выходы из МРТ совместимый окне кнопку, и передавать все входные сигналы и события маркеров для других устройств, таких как ЭЭГ системы. Он может служить в качестве интерфейса для одновременного ЭЭГ / МРТ системы записи.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Нет конфликта интересов объявлены.

Acknowledgements

Эта работа финансировалась НЭИ и NIMH.

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