Etkinleştirilmesi Yüksek Çözünürlük görüntüler ve Konvansiyonel Bilgisayarlara Doğru Tepki Süresi Ölçümleri Grayscale

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

Geleneksel bilgisayar donanımı yeterli doğrulukta çözünürlük ve ölçü tepki süreleri gri yeterince yüksek görsel uyaranlara üretemez. Biz yüksek çözünürlüklü monokrom ekranlar üretme VideoSwitcher ve geleneksel bilgisayar donanımı yüksek doğruluk ile yanıt süreleri ölçmek için RTbox nasıl kullanılacağı açıklanmaktadır.

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

Geleneksel bilgisayar grafik kartları dayalı görüntü sistemleri 8-bit gri seviye çözünürlükte görüntü üretme yeteneğine sahiptir. Ancak, vizyonu araştırma en deneyleri parlaklık çözünürlüğü fazla 12 bitlik görüntüler gerektirir. Çeşitli çözümler mevcuttur. Bit + + 1 ve DataPixx 2 analog görüntüleme cihazları sürmek için (14 veya 16-bit) dijital-analog çeviriciler grafik kartları ve yüksek çözünürlüklü gelen Digital Visual Interface (DVI) çıkışı kullanın. VideoSwitcher 3 pasif bir resister ağı 4 ve renkli monitör üç kanal aynı video sinyalleri sunmak için aktif bir devre kullanarak farklı ağırlıklara sahip ekran kartları, kırmızı ve mavi kanalları analog video sinyallerini birleştirir Burada anlatılan. Yöntemi geleneksel grafik kartları ve analog monitör kullanarak yüksek çözünürlüklü monokrom ekranlar etkinleştirmek için ucuz bir yol sağlar. Ayrıca işaretlenmesi için kullanılan edilebilir tetikleyici sinyalleri sağlayabiliruyaran başlangıçları, kolay fizyolojik kayıtları veya tepki süresi ölçümleri ile görsel görüntüler senkronize hale.

Bilgisayar klavye ve fareler sıklıkla tepki süreleri (RT) ölçüm kullanılmasına rağmen, bu ölçümlerin doğruluğu oldukça düşüktür. RTbox doğru RT ölçümleri için özel bir donanım ve yazılım çözümüdür. USB bağlantısı üzerinden ana bilgisayara bağlandı, RTbox, sürücünün tüm geleneksel işletim sistemleri ile uyumludur. Bu ana bilgisayar bunları alır kadar arabelleğe düğmesi olaylar, kimlikler ve zamanlama kaydetmek için bir mikroişlemci ve yüksek çözünürlüklü saati kullanır. Kaydedilen düğmesi olaylar potansiyel zamanlama belirsizlikler veya ana bilgisayar veri iletim ve işleme ile ilişkili tercihlerinden etkilenmez. Asenkron depolama büyük ölçüde kullanıcı programlarının tasarımı basitleştirir. Çeşitli yöntemler ile RTbox saatler ve ana Comput eşitlemek için kullanılabilener. RTbox ayrıca, dış tetikleyiciler alabilir ve dış olaylar ile ilgili RT ölçmek için kullanılabilir.

VideoSwitcher ve RTbox hem kullanıcılar hem de satın almak için kullanılabilir. Ilgili bilgileri ve birçok gösteri programlarında bulunabilir http://lobes.usc.edu/ .

Protocol

1. VideoSwitcher

1.1. Bir bilgisayar VideoSwitcher bağlan

VideoSwitcher (Şekil 1) analog video (VGA) girişi alır ve katot ışın tüpü (CRT) renkli monitörü çalıştırmak için kullanılır. VideoSwitcher kullanmadan önce, bilgisayar grafik kartı ya bir VGA bağlantı noktası (Şekil 2A) veya Digital Visual Interface (DVI-I) hem dijital hem de analog video sinyallerini ileten bağlantı noktası (Şekil 2B) olduğundan emin olun. Bir DVI-VGA adaptörü (Şekil 2C) VideoSwitcher için DVI-I kapısına bağlamak için gereklidir.

Bilgisayarı kapatın ve bilgisayar grafik kartından monitöre izlemek ve kesin.

Sağlanan VGA kablosu kullanarak VideoSwitcher bir giriş portuna VGA veya bilgisayarın ekran kartının DVI-I portu bağlayın. Bağlantıları sabitlemek için küçük bir tornavida kullanın.

VideoSwitcher bir çıkış portuna Monitörün VGA kablosunund bağlantıları sabitleyin.

Sağlanan güç adaptörünü kullanarak bir güç kaynağına VideoSwitcher bağlayın.

Bilgisayarı ve monitörü açın.

1.2. Video switcher iki görüntü modları

VideoSwitcher açma kapama tuşuna kullanıcı iki ekran modu geri ve ileri-geçiş yapmanızı sağlıyor. Renk modunda, VideoSwitcher bilgisayar grafik kartından video sinyal değiştirmez. Grayscale modunda, ekran biraz kırmızı kanaldan sinyal etkilenen grafik kartının mavi kanalı ve yeşil kanal hiçbir katkısı video sinyali çoğunlukla belirlenir onun parlaklığı ile, tek renkli hale gelir. VideoSwitcher içinde resister ağ hiç katkıda bulunmamış 128 ile ilgili bir faktör ve yeşil kanaldan sinyal ile kırmızı kanaldan sinyal zayıflar olmasıdır. Mavi katkıları oranında birVideoSwitcher çıkışına d kırmızı kanalları mavi-to-kırmızı oranı (BRratio) denir. BRratio görüntü ayar bağımsız bir Video Switcher, mülküdür. Her VideoSwitcher (1.3) için deneysel olarak tespit edilebilir.

Ekran modu da Matlab bir işlev çağrısı kullanarak grafik kartının yeşil kanal üzerinden özel bir sinyal göndererek açılabilir:

PsychVideoSwitcher ('switchmode', whichScreen, ToGrayMode);

Burada 1 veya 0 anlamına gelir ToGrayMode gri tonlama veya renk moduna geçmek için.

Şekil 3, bir VideoSwitcher şematik gösterir.

1.3. BRratio ölçün

BRratio bir kare dalga ızgara algılama görevini kullanarak her VideoSwitcher için ölçülebilir. Kare dalga iki düzey gibi (0, 0, 40) olarak RGB değerlerinin tahsis ve (x, 0, 39). Edilir Bir kare dalga ızgaranın kadar x değerini ayarlayabilirsinizbu noktada x değeri BRratio olduğu --- B-kanalında sinyalinin bir birim tarafından üretilen yoğunluğu yol açar R-kanal sinyalinin büyüklüğü, kaybolur. Bir elektronik BRratio ölçebilirsiniz rağmen, RGB değerleri (0, 0, 255) ve (255, 0, 0) bir VideoSwitcher gerilim çıkışları oranını ölçmek için, örneğin, burada açıklanan psikofiziksel yöntem çok basit ve doğru.

1.4. Kalibrasyon Göster

Çoğu monitör için ekran parlaklık bilgisayar grafik kartı tarafından belirtilen piksel gri düzeyi ile doğrusal olarak artmaz. Ilişkisi gibi tarif edilebilir:
Denklem 1
Burada L max, L min ve γ ya fotometreleri kullanarak veya psikofiziksel usul ve fotometrik ölçümler 7,8 kombinasyonu ile, bir Gamma düzeltme prosedürü ile belirlenir. Gamma kalibrasyon importan olduğunuBir ekranda doğru zıtlıklar üretmek için t; her ekran cihaz için yapılmalıdır.

Bir fotometre ile, tek bir basit farklı piksel graylevels (örneğin, 0 ile 255 arasında) büyük bir üniforma kare görüntüleyebilir, kare merkezinin parlaklık ölçmek ve γ elde etmek için Denklem 1 ile sonuçlar uyacak.

Psikofiziksel prosedürü sıfır ve tam piksel yoğunluğu ve bitişik homojen alan piksel graylevel değer belirleme eşit miktarda olası bir karışımı (uzay ve zamanda () gibi üniforma olarak, izleme yüzeyinin bir alanda, oluşturulmasını içerir aldığı tüm pikseller karışık piksel kapladığı alanın parlaklığına bir psikofiziksel maç ürettiği) aynı yoğunluk var. İlk maç maksimum parlaklık 1/2 için graylevel değerini belirler. Parıltı yoğunluğu 1/2 ve 1 ile piksel ile bir karışımı, 3/4 değeri belirlemek için kullanılır, ve bu prosedür tekrarlandı kadar yedi değerleri fROM 1/8 7/8 tespit edilmiştir. Bu sonuç tekrarlanır ve kıvamı için çeşitli kontrol gibi doğrulama gibi, gerçekleştirilmesini 3/4 ve 1/4 sonuç 1/2 karışımı. Bu prosedürde, B ve homojen bir alanın R düzeylerini hem de ayarlanır ve U = B + R / BRratio. Γ sonuçları elde etmek için Denklem 1 ile uyum edilebilir.

Biz L dk, L max ve γ değerleri edindikten sonra, biz L 0 = (L max + L dk) / 2, piksel kontrast c (U) ve piksel gri seviyesi U arasındaki ilişki, arka plan aydınlatma ayarlayabilirsiniz:
Denklem 2

Biz belirli bir kontrast için gerekli gri seviye için çözmek denklemi yazabilirsiniz:
Denklem 3
U normal tamsayı olmayan bir sayıdır. Pikselin RGB değeri: R = BRratio * [U-int (U)], G = 0, B =int () girişinin tamsayı değeri alır int (U),.

1.5. Bir sinüs dalgası ızgaranın Demo

Artan gri kararın etkisi iki sinüs dalgası ızgaralar karşılaştırılarak gösterilebilir. Soldaki ızgaranın uygun R ve B değerleri ile belirtilen her bir piksel ile birlikte yoğunluğu VideoSwitcher tam kapasitesine kullanır. Sağda ızgaranın sadece yuvarlatılmış U bir 8-bit görüntüleme cihazı çıkış taklit, her bir piksel B değeri olarak kullanılan başka bir sol aynıdır.

2. RTbox

2.1. Bir bilgisayar RTbox bağlan

Sağlanan kablo ile bilgisayarın USB portuna RTbox (Şekil 4) bağlayın. Gerekirse, ikinci cihazın sürücüsü indirmek http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm . Internet sitesindeki talimatları izleyerek sürücüyü yükleyin.

2.2. RT kullanıntepki süresi ölçmek için kutu

RTbox iki farklı şekilde kullanılabilir.

Kullanıcının programı, Ekran tarafından döndürülen zaman güvenilir uyaranın başlangıcından kez dönebilirsiniz Eğer Psychtoolbox içinde ('Flip') ve PsychPortAudio [8], RTbox sadece bir klavye gibi kullanılabiliyor. Uyaranın başlangıcından süreleri ve RTbox düğmesine kez ana bilgisayar ve RTbox saatlerini tabanlı olduğundan, sırasıyla, biz iki eşitleneceği gerekir. Bu tampon istenmeyen olayları temizlemek için her uyaranın başlangıcından önce bir işlev çağrısı RTBox (clear) ile yapılır. Tepki süresi basit olarak ölçülebilir t resp = t - t tonset kullanıcı programı dönen uyaran başlangıç, ve t işlev çağrısı [t, düğme] tarafından döndürülen düğmesine zamanı = RTBox (zaman aşımı). RTBox sürücü otomatik olarak bilgisayar zaman barındırmak için RTbox zaman zaman düğmeye dönüştürür olmasıdır.

Kullanıcı programı yapamaz isegüvenilir uyaranın başlangıcından kez dönmek, uyaran başlangıçları belirten tetikleme sinyalleri RTbox sağlanmalıdır. Bir çözüm uyaranın başlangıcı veya uyarana senkronize bir ışık yama algılamak için bir ışık sensörü kullanmaktır. Işık sensörün çıktısı RTbox ışığında port bağlanmıştır. Bir ikinci çözelti VideoSwitcher bir tetik çıkış kullanmaktır. Tetikleyici doğrudan RTbox arasında puls porta bağlanabilir. Üçüncü bir çözeltisi RTbox bir ses noktasına ana bilgisayarın ses sinyalini etmektir.

VideoSwitcher bir uyaranın başlangıcından tetikleyici oluşturmak için, biz görsel uyaranın ilk çerçevenin merkezi kısmında piksel yeşil kanal "açmak". Bu direnç ağını katkı yapmadığından, yeşil kanalda sinyal konuya görünmez. Bir işlev çağrısı [t, düğme] 'darbe' yi hesaplamak için RTbox talimatını burada = RTBox ('darbe', zaman aşımı), tepki süresi döndürür O tetiği zaman göreceli yanıt. Aynı fonksiyon çağrı ses tetikleyici için kullanılır. Işık sensörü tetikleyiciler için, işlev çağrısı [t, düğme] ise = RTBox (zaman aşımı, 'hafif').

3. VideoSwitcher ve RTbox entegre

Biz ekran, doğru yanıt süresi toplamak için RTbox ve bir ERP sistemine olay kodu ve yanıtları göndermek için RTbox kontrol etmek VideoSwitcher kullanan bir gösteri programı programlanmış var. Programı indirebilirsiniz http://lobes.usc.edu/videoswitcher/VideoSwitcherRTBoxERP_demo.m .

4. Temsilcisi Sonuçlar

Şekil 1
Şekil 1. Bir video switcher resmi. Bu VGA giriş ve çıkış noktaları (iki kadın), iki ekran modları arasında geçiş yapmak için bir düğme ve bir tetikleyici çıkış portu vardır.

ontent "> Şekil 2
VGA (A) ve DVI-I (B) portu ve bir DVI-I VGA adaptörü (C). Şekil 2. Resimleri

Şekil 3
Şekil 3. Bir video switcher şematik. Çoklayıcı bir gerilim seviyesi ile kontrol iki giriş modları vardır. Bu şemada gösterilen modunda iken, bir monitörün RGB kanalları aynı sinyali almak, görüntü modu Gri tonlamalı yani. Anahtarlama gerilimi G-kanal ve anahtar düğmesi sinyalleri tarafından kontrol edilen bir CPLD çip, tarafından üretilir. Tetikleyici ayrıca G-kanal giriş tarafından kontrol edilmektedir.

Şekil 4
Şekil 4. Bir RTbox resmi. Bu bir USB-B bağlantı noktası, bir ışık girişi bağlantı noktası, bir darbe / ses girişi bağlantı noktası, harici bir düğmeye giriş portu ve bir TTL çıkış portu vardır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Video switcher yüksek parlaklık çözünürlüklü geleneksel bilgisayar grafik kartları ve analog renkli monitör kullanıyorsanız görüntüler oluşturmak için kompakt, ucuz ve kolay kullanımlı bir yöntem sağlar. Bu grafik kartı ve monitör analog çıkış arasına bağlanır. Ayrıca ek bir kolaylık sağlayan, monokromatik ve kromatik ekran modları arasında geçiş yapabilirsiniz. Onun tetiği kanal araştırmacılar görsel görüntüler için diğer ekipman senkronize etmenize olanak verir.

RTbox bir kompakt, ucuz ve kolay kullanımı doğru tepki süresi ölçümü için donanım / yazılım çözümü. Uyaran başlangıçları ile senkronize dış tetikleyiciler varsa, RT ölçümler ana bilgisayarın tamamen bağımsızdır. Görsel uyaranlar için, fotodiyotlar tarafından üretilen almak için yerleşik bir ışık noktası tetikleyiciler tasarlanmıştır. Dış tetikleyiciler de kullanıcı programı tarafından döndürülen uyaranın başlangıcından zaman kalibre etmek için kullanılabilir. Kullanıcı programı sağlayabilirAna bilgisayar ve RTbox arasında kesin uyarı başlama zamanı, doğru senkronizasyon RTbox sürücüsü tarafından elde edilebilir, RTbox herhangi bir dış tetikleyici olmadan doğru RT ölçümler elde etmek için kullanılabilir böylece. Ayrıca tüm giriş sinyalleri ve olay işaretleri böyle bir EEG sistemi gibi diğer aygıtlar için böyle bir MR uyumlu düğmesi kutusundan çıkışları gibi dış düğmesi sinyalleri alabilir ve iletebilir. Bu eş zamanlı EEG / MRG kayıt sistemleri için bir arayüz olarak hizmet verebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgements

Bu çalışma NEI ve NIMH tarafından finanse edildi.

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