E-PRIME的時(shí)間精度問(wèn)題(操作).doc

在E-Prime程序中如何提高時(shí)間精度操作部分張豹 2006-2-22提高和檢驗(yàn)時(shí)間精度的六個(gè)步驟：步驟一、測(cè)試和調(diào)整實(shí)驗(yàn)所用的計(jì)算機(jī)的時(shí)間如果計(jì)算機(jī)的硬件不支持毫秒的精度，軟件在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序時(shí)就會(huì)產(chǎn)生誤差。所以在運(yùn)行程序之前必須測(cè)試計(jì)算機(jī)是否支持毫秒級(jí)的精度。E-Prime提供了測(cè)試程序來(lái)確定計(jì)算機(jī)是否支持毫秒級(jí)的精度。refer to Appendix A: Timing Test Results page 217當(dāng)計(jì)算機(jī)安裝新的硬件或是軟件時(shí)有必要運(yùn)行時(shí)間測(cè)試程序， 時(shí)間測(cè)試能保證桌面PC硬件為Pentium， 120MHz 或更高時(shí)E-Prime會(huì)達(dá)到毫秒級(jí)的精度. 當(dāng)實(shí)驗(yàn)用鍵盤或PST反應(yīng)盒外部設(shè)備進(jìn)行反應(yīng)時(shí)能達(dá)到毫秒級(jí)，但是一有般不推薦作鼠標(biāo)作為E-Prime實(shí)驗(yàn)程序的反應(yīng)裝置來(lái)保證毫秒級(jí)的精度。Using a quality name brand PCI audio card, E-Prime can achieve consistent low latency playback of digital audio (e.g., latency 1 screen refresh). We do not recommend using a legacy ISA audio card for experiments that require optimal and consistent playback latency. 一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)時(shí)計(jì)算機(jī)必須有最小數(shù)量的程序同時(shí)運(yùn)行，在數(shù)據(jù)收集時(shí)沒(méi)有其他的應(yīng)用程序程序運(yùn)行。理想狀態(tài)是在收集數(shù)據(jù)的時(shí)候除了E-Run之外在窗口工具欄中沒(méi)有其他任務(wù)程序運(yùn)行，而是運(yùn)行背景程序（其他操作系統(tǒng)的程序）也應(yīng)最少。（按Ctrl+Alt+Del可以顯示當(dāng)前運(yùn)行的程序）運(yùn)行刷新時(shí)鐘測(cè)試（RefreshClockTest）PST提供有測(cè)試軟件來(lái)收集和分析在WINDOWS95/98/ME的計(jì)算機(jī)上的時(shí)間數(shù)據(jù)，目的是評(píng)估研究所用的計(jì)算機(jī)的時(shí)間精度，可以從上下載。測(cè)試實(shí)驗(yàn)的步驟：1. Download and unzip the test (RefreshClockTest.ZIP). 下載軟件2. Close all other open applications (i.e., no running applications present on the taskbar).關(guān)閉其他的應(yīng)用程序3. Launch E-Studio from the E-Prime menu via the Start menu.打開E-Studio程序4. Open RefeshClockTest.ES in E-Studio. 在E-Studio中打開的RefeshClockTest.ES。5. Generate and run the experiment by pressing the F7 key. When E-Prime prompts for Subject, Session, and Group values, it is suggested that a machine ID be entered as the Subject number, the sequential run number be entered as the Session number, and the test ID (see #6) be entered as the Group number. It is also suggested that the user keep a written log of the results.運(yùn)行程序6. Read through the prompts and then select the duration of the test: Enter “1” to run the test for 1 minute, “2” to run for 25 minutes, or “3” to run the test for 6 hours.輸入運(yùn)行時(shí)間，11分鐘，225分鐘，36小時(shí)。E-Prime提供了很多時(shí)間精度的測(cè)試，但最重要的是CLOCK TEST，時(shí)鐘測(cè)試連續(xù)監(jiān)控計(jì)算機(jī)時(shí)鐘10000ms。E-Prime能夠檢測(cè)到讀取時(shí)鐘時(shí)是否有中止以跳過(guò)clock tick（例如值是2001,2002,2005,2006，這表明在2002,2005之間有3ms的tick），這表明在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作系統(tǒng)有時(shí)間誤差。另一個(gè)測(cè)試是Refresh Test，這個(gè)測(cè)試有三個(gè)功能：1,檢測(cè)顯卡硬件是否提供垂直空格信號(hào)（vertical blanking signal）（例如在刷新時(shí)光柵從屏幕底部到頂部時(shí)的時(shí)間）。2,檢測(cè)硬件的missed refreshes的速度，有的顯卡的垂直空白之間呈現(xiàn)的信號(hào)很短（10ms），這樣短的信號(hào)不能被E-Prime穩(wěn)定地檢測(cè)到，而要維持刺激與顯卡的同步必須要檢測(cè)到垂直空格事件。因此，為了保持同步，在不用垂直空格模擬編碼時(shí)missed refreshes的速度(RefreshMissedPercent)的檢測(cè)必須小于0.10，在用垂直空格模擬編碼時(shí)要小于50。影響時(shí)間精度測(cè)試不合格的因素：1. Failure to exit all programs (other than E-Run) before the test。其他應(yīng)用程序2. Virus-scan programs and background programs (e.g., MS Office Assistant) 病毒軟件以及背景程序3. Network traffic or shared disk activity interrupting the computer。網(wǎng)絡(luò)或共享4. A slow machine (e.g., below 120MHz) that is unable to provide good timing。機(jī)器太慢不能提供好的時(shí)間為了達(dá)到穩(wěn)定的結(jié)果，要關(guān)閉所有的其他應(yīng)用程序（亦可包括殺毒軟件和網(wǎng)絡(luò)，共享等），重新運(yùn)行時(shí)間測(cè)試，運(yùn)行一分鐘的直到穩(wěn)定，然后再是二十五分鐘的，再是六個(gè)小時(shí)的。綠代表達(dá)到毫秒級(jí)；紅代表沒(méi)有達(dá)到；黃色？代表邊緣達(dá)到。通常第一次測(cè)試結(jié)果較差這是由于啟動(dòng)測(cè)試程序操作系統(tǒng)不穩(wěn)定測(cè)試結(jié)果解釋：缺失的刷新周期，比如沒(méi)有檢測(cè)到的垂直空格信號(hào)的啟動(dòng)的次數(shù)。如果太太，則重新設(shè)置屏幕參數(shù)（分辨率，顏色深度，刷新周期），或更換顯卡。需要分析的時(shí)間數(shù)據(jù)：TicksMissedPercent.ANL Shows the missed tick percentage by test run. This value should be below 0.1%. You may see a larger number of misses on the initial test runs as the operating system finishes loading and initializing the test software. If this is the only problem, it can usually be overcome by running a short block of practice at the beginning of the experiment. If you have large spikes during subsequent runs, it indicates that the operating system, other applications, drivers, or hardware are taking execution cycles from the experiment. You should attempt to review the state of your system to identify other programs or hardware that may be causing delays in the experiment. 用來(lái)顯示missed tick的百分比。如果在幾次測(cè)試之后還是有比較大的峰，這表明有其他的應(yīng)用程序，或其他原因造成在實(shí)驗(yàn)時(shí)不能達(dá)到毫秒級(jí)精度。TicksMaxMissed.ANL Shows the maximum missed tick duration by test run. This provides a good measure of the worst-case time delays caused by the operating system, other applications, drivers, or hardware. It should be 50%, you should re-run the test using different display parameters (e.g., resolution, color depth, refresh rate) to see if the results can be improved. If the rate cannot be reduced below 50%, you should consider changing the video display adapter or possibly not using the computer for experiments requiring short duration, precise visual stimulus presentations.E-Prime時(shí)間測(cè)試（E-Prime Timing Tests）（page 227）對(duì)于一個(gè)研究實(shí)驗(yàn)，時(shí)間必須進(jìn)行嚴(yán)格地測(cè)試。PST已經(jīng)提供了一種自動(dòng)地時(shí)間測(cè)試程序來(lái)評(píng)估WINDOWS(Intel，AMD)和Macintosh(PowerPC)計(jì)算機(jī)的時(shí)間精度。測(cè)試可以測(cè)試與被試的交互式的模擬反應(yīng)。Timing Station (TS) and Experiment Station (ES)TS硬件包括一個(gè)Pentium 75MHz Gateway2000 PC running MSDOS 6.22。The machine is equipped with a BSOFT Engineering DIG130 digital I/O and integrated clock card. The Experiment Station (ES), running the software and experiment scripts to be tested, consists of any Pentium class PC (120MHz+) running Windows 95/98/ME.在用自動(dòng)測(cè)試之前必須先插入一個(gè)數(shù)字I/O卡。所有在ES機(jī)器上進(jìn)行測(cè)試的必須都是由E-Prime編寫的程序。用來(lái)調(diào)用Read/WritePort命令的InLine script是用來(lái)控制TS上的TTL lines。步驟二、選擇和執(zhí)行一個(gè)時(shí)間模式在上一步驟中的時(shí)間精度是隱蔽的。關(guān)鍵時(shí)間（Critical Timing）是指所有事件都必須保持毫秒級(jí)的精度與準(zhǔn)確率。例如刺激與掩蔽之間的時(shí)間間隔。而非關(guān)鍵時(shí)間是指雖然要記錄事件的時(shí)間，但一秒鐘十來(lái)毫秒的誤差可以允許的情形。E-Prime允許實(shí)驗(yàn)者達(dá)到毫秒級(jí)的精度但是這樣需要很仔細(xì)地指定一定的時(shí)間間隔，PreRelease時(shí)間和記錄每一個(gè)事件的數(shù)據(jù)。要花大量的時(shí)間來(lái)檢查所有事件的時(shí)間記錄以確實(shí)指定的時(shí)間，在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中是不需要的如此的時(shí)間精度的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的與要求選擇適合的時(shí)間模式：事件模式或是累積模式。在E-Prime在的刷新速度與顯示時(shí)間計(jì)算視覺(jué)刺激必須呈現(xiàn)刷新周期的整數(shù)倍的持續(xù)時(shí)間，而刷新速度隨著顯卡，分辨率，顏色深度和顯示器的設(shè)置而變化。刷新速度在實(shí)驗(yàn)的開始就必須有效地設(shè)置好。當(dāng)實(shí)驗(yàn)程序從一臺(tái)機(jī)器轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)機(jī)器，或改變其他顯示器的特點(diǎn)，刷新速度就有可能改變，設(shè)置不恰當(dāng)都會(huì)潛在地影響刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。 Brief displays (i.e., under 100ms) must consider the refresh rate, as its influence can significantly alter the observed duration of a stimulus.小于100ms的簡(jiǎn)短刺激必須考慮刷新頻率。 The refresh rate may vary significantly from one computer to another.機(jī)器改變時(shí)刷新頻率會(huì)發(fā)生改變。 Display durations should be set as a multiple of the determined refresh rate for the computer in question。顯示的持續(xù)時(shí)間必須設(shè)置為刷新周期的整數(shù)倍。顯示過(guò)程是以下列序列進(jìn)行的：1. 顯示第一個(gè)刺激2. 等待指定的持續(xù)時(shí)間3. 監(jiān)控硬件的第二個(gè)刷新周期的指標(biāo)（垂直空格）4. 顯示下一個(gè)刺激用來(lái)決定E-Prime中刺激的持續(xù)時(shí)間的方程Stimulus Duration to Specify = (Refresh Duration ms/cycle * Number of cycles) - 10ms指定刺激的持續(xù)時(shí)間（刷新周期持續(xù)時(shí)間周期的數(shù)量）10ms例子：Stimulus Duration to Specify = (16.63ms/cycle * 3 cycles) 10ms= 49.89ms 10ms= 39.89ms rounded 40ms （E-Prime只接受整數(shù)）原理：因?yàn)橐曈X(jué)刺激的持續(xù)時(shí)間只是一個(gè)刷新周期的時(shí)間的一部分，通常是要加上尋找刷新周期的垂直空格信號(hào)的時(shí)間所用的時(shí)間誤差才是一個(gè)完整的周期的時(shí)間，所以通常指定的刺激持續(xù)時(shí)間要比預(yù)想的時(shí)間少一點(diǎn)。如果刷新速度在6075HZ之間，刷新的持續(xù)時(shí)間就在16.6713.37ms。如果刺激的持續(xù)時(shí)間比刷新的時(shí)間少10ms，那么程序就會(huì)在前一個(gè)刷新（有時(shí)會(huì)有1ms的時(shí)間延遲）完成后3.336.67ms開始尋找再次刷新。如果有時(shí)間延遲，如果持續(xù)時(shí)間與預(yù)想的時(shí)間設(shè)置得一樣，則可能會(huì)多呈現(xiàn)一個(gè)刷新周期，如果少設(shè)10ms，則可以允許有幾毫秒的誤差，并且刷新會(huì)在前一個(gè)刷新完成之后還有3.336.67ms，屏幕也必須完成一個(gè)完整的周期。但是如果刷新速度大于75HZ，推薦將公式中的10ms改為一半（5ms）。原理示意圖：三個(gè)完整的周期實(shí)際上開始下一刺激垂直空格的時(shí)間設(shè)置的時(shí)間實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的顯示時(shí)間總之這一指定持續(xù)時(shí)間的原則允許一定的時(shí)間誤差存在。E-Prime需要花時(shí)間來(lái)完成一些內(nèi)部管理功能（E-Prime takes time to perform housekeeping functions）E-Prime在運(yùn)行時(shí)需要花一些時(shí)間來(lái)完成一些內(nèi)部管理，而且在記錄數(shù)據(jù)時(shí)也需要一定的時(shí)間。進(jìn)行內(nèi)部管理和記錄數(shù)據(jù)需要一定的時(shí)間，并且會(huì)觸發(fā)一些操作系統(tǒng)事件，比如說(shuō)內(nèi)存重組。如果PreRelease時(shí)間設(shè)置合理的話，實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有顯著的時(shí)間延遲。但是，當(dāng)在運(yùn)行一些高速度要求（例如很長(zhǎng)連續(xù)地呈現(xiàn)一些50ms的刺激顯示）時(shí)就必須注意這一時(shí)間誤差。通常一臺(tái)256MHZ的計(jì)算機(jī)需要10ms的時(shí)間來(lái)進(jìn)行刺激的選擇，程序（procedure）的建立，數(shù)據(jù)的記錄。運(yùn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)程序，先是進(jìn)行刺激選擇，再是完成程序的建立，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。通常PreRelease時(shí)間至少要100ms，刺激的啟動(dòng)時(shí)間就會(huì)提前開始，不會(huì)影響被試所看到的刺激呈現(xiàn)，而且數(shù)據(jù)記錄也只是占用很少的時(shí)間（25ms）。但是，當(dāng)在寫硬盤時(shí)，就會(huì)增加到20ms。選擇一個(gè)基本的關(guān)鍵時(shí)間范式（Select a basic critical timing paradigm）有五個(gè)基本的關(guān)鍵時(shí)間范式：1. 時(shí)間范式1：對(duì)單個(gè)刺激事件的反應(yīng)時(shí)間（Single stimulus event to response timing） 目的是為了在每一個(gè)Trial只呈現(xiàn)一個(gè)刺激，精確地記錄刺激從開始到結(jié)束的時(shí)間間隔，或從刺激開始到反應(yīng)的時(shí)間間隔。所有的其他事件都是非關(guān)鍵時(shí)間事件。這種范式模式用“不用PreRelease的事件時(shí)間模式”。2. 時(shí)間范式2：關(guān)鍵事件序列（Critical sequence of events） 呈現(xiàn)一系列的刺激，刺激之間的啟動(dòng)延遲必須精確，但是序列之外的時(shí)間就不是關(guān)鍵了。（只是序列里的事件為關(guān)鍵時(shí)間事件）一個(gè)例子就是呈現(xiàn)一個(gè)有注視點(diǎn)，探測(cè)和減薪的序列，每一個(gè)事件的持續(xù)時(shí)間都是精確的，反應(yīng)也是精確的，反應(yīng)可以發(fā)生在事件探測(cè)呈現(xiàn)時(shí)或之后。被試試輸入反應(yīng)時(shí)事件探測(cè)結(jié)束。在關(guān)鍵事件序列之后是的事件（例如反饋）的時(shí)間和選擇下一下條件的時(shí)間不是關(guān)鍵。這種范式模式除了序列中的最后一個(gè)事件外的事件都用“有PreRelease的事件時(shí)間模式”。顯示的持續(xù)時(shí)間基于顯卡的刷新周期。3. 時(shí)間范式3：變化探測(cè)持續(xù)時(shí)間的關(guān)鍵事件序列（Critical sequence