E-PRIME的時間精度問題(操作).doc

在E-Prime程序中如何提高時間精度操作部分張豹 2006-2-22提高和檢驗時間精度的六個步驟：步驟一、測試和調(diào)整實驗所用的計算機的時間如果計算機的硬件不支持毫秒的精度，軟件在運行實驗程序時就會產(chǎn)生誤差。所以在運行程序之前必須測試計算機是否支持毫秒級的精度。E-Prime提供了測試程序來確定計算機是否支持毫秒級的精度。refer to Appendix A: Timing Test Results page 217當(dāng)計算機安裝新的硬件或是軟件時有必要運行時間測試程序， 時間測試能保證桌面PC硬件為Pentium， 120MHz 或更高時E-Prime會達到毫秒級的精度. 當(dāng)實驗用鍵盤或PST反應(yīng)盒外部設(shè)備進行反應(yīng)時能達到毫秒級，但是一有般不推薦作鼠標(biāo)作為E-Prime實驗程序的反應(yīng)裝置來保證毫秒級的精度。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. 一個好的實驗時計算機必須有最小數(shù)量的程序同時運行，在數(shù)據(jù)收集時沒有其他的應(yīng)用程序程序運行。理想狀態(tài)是在收集數(shù)據(jù)的時候除了E-Run之外在窗口工具欄中沒有其他任務(wù)程序運行，而是運行背景程序（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)前運行的程序）運行刷新時鐘測試（RefreshClockTest）PST提供有測試軟件來收集和分析在WINDOWS95/98/ME的計算機上的時間數(shù)據(jù)，目的是評估研究所用的計算機的時間精度，可以從上下載。測試實驗的步驟：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.輸入運行時間，11分鐘，225分鐘，36小時。E-Prime提供了很多時間精度的測試，但最重要的是CLOCK TEST，時鐘測試連續(xù)監(jiān)控計算機時鐘10000ms。E-Prime能夠檢測到讀取時鐘時是否有中止以跳過clock tick（例如值是2001,2002,2005,2006，這表明在2002,2005之間有3ms的tick），這表明在實驗過程中操作系統(tǒng)有時間誤差。另一個測試是Refresh Test，這個測試有三個功能：1,檢測顯卡硬件是否提供垂直空格信號（vertical blanking signal）（例如在刷新時光柵從屏幕底部到頂部時的時間）。2,檢測硬件的missed refreshes的速度，有的顯卡的垂直空白之間呈現(xiàn)的信號很短（10ms），這樣短的信號不能被E-Prime穩(wěn)定地檢測到，而要維持刺激與顯卡的同步必須要檢測到垂直空格事件。因此，為了保持同步，在不用垂直空格模擬編碼時missed refreshes的速度(RefreshMissedPercent)的檢測必須小于0.10，在用垂直空格模擬編碼時要小于50。影響時間精度測試不合格的因素：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。機器太慢不能提供好的時間為了達到穩(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），重新運行時間測試，運行一分鐘的直到穩(wěn)定，然后再是二十五分鐘的，再是六個小時的。綠代表達到毫秒級；紅代表沒有達到；黃色？代表邊緣達到。通常第一次測試結(jié)果較差這是由于啟動測試程序操作系統(tǒng)不穩(wěn)定測試結(jié)果解釋：缺失的刷新周期，比如沒有檢測到的垂直空格信號的啟動的次數(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. 用來顯示missed tick的百分比。如果在幾次測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驗時不能達到毫秒級精度。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時間測試（E-Prime Timing Tests）（page 227）對于一個研究實驗，時間必須進行嚴(yán)格地測試。PST已經(jīng)提供了一種自動地時間測試程序來評估WINDOWS(Intel，AMD)和Macintosh(PowerPC)計算機的時間精度。測試可以測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.在用自動測試之前必須先插入一個數(shù)字I/O卡。所有在ES機器上進行測試的必須都是由E-Prime編寫的程序。用來調(diào)用Read/WritePort命令的InLine script是用來控制TS上的TTL lines。步驟二、選擇和執(zhí)行一個時間模式在上一步驟中的時間精度是隱蔽的。關(guān)鍵時間（Critical Timing）是指所有事件都必須保持毫秒級的精度與準(zhǔn)確率。例如刺激與掩蔽之間的時間間隔。而非關(guān)鍵時間是指雖然要記錄事件的時間，但一秒鐘十來毫秒的誤差可以允許的情形。E-Prime允許實驗者達到毫秒級的精度但是這樣需要很仔細地指定一定的時間間隔，PreRelease時間和記錄每一個事件的數(shù)據(jù)。要花大量的時間來檢查所有事件的時間記錄以確實指定的時間，在大多數(shù)實驗中是不需要的如此的時間精度的。根據(jù)實驗的目的與要求選擇適合的時間模式：事件模式或是累積模式。在E-Prime在的刷新速度與顯示時間計算視覺刺激必須呈現(xiàn)刷新周期的整數(shù)倍的持續(xù)時間，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。刷新速度在實驗的開始就必須有效地設(shè)置好。當(dāng)實驗程序從一臺機器轉(zhuǎn)移到另一臺機器，或改變其他顯示器的特點，刷新速度就有可能改變，設(shè)置不恰當(dāng)都會潛在地影響刺激的呈現(xiàn)時間。 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的簡短刺激必須考慮刷新頻率。 The refresh rate may vary significantly from one computer to another.機器改變時刷新頻率會發(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)時間必須設(shè)置為刷新周期的整數(shù)倍。顯示過程是以下列序列進行的：1. 顯示第一個刺激2. 等待指定的持續(xù)時間3. 監(jiān)控硬件的第二個刷新周期的指標(biāo)（垂直空格）4. 顯示下一個刺激用來決定E-Prime中刺激的持續(xù)時間的方程Stimulus Duration to Specify = (Refresh Duration ms/cycle * Number of cycles) - 10ms指定刺激的持續(xù)時間（刷新周期持續(xù)時間周期的數(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：因為視覺刺激的持續(xù)時間只是一個刷新周期的時間的一部分，通常是要加上尋找刷新周期的垂直空格信號的時間所用的時間誤差才是一個完整的周期的時間，所以通常指定的刺激持續(xù)時間要比預(yù)想的時間少一點。如果刷新速度在6075HZ之間，刷新的持續(xù)時間就在16.6713.37ms。如果刺激的持續(xù)時間比刷新的時間少10ms，那么程序就會在前一個刷新（有時會有1ms的時間延遲）完成后3.336.67ms開始尋找再次刷新。如果有時間延遲，如果持續(xù)時間與預(yù)想的時間設(shè)置得一樣，則可能會多呈現(xiàn)一個刷新周期，如果少設(shè)10ms，則可以允許有幾毫秒的誤差，并且刷新會在前一個刷新完成之后還有3.336.67ms，屏幕也必須完成一個完整的周期。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：三個完整的周期實際上開始下一刺激垂直空格的時間設(shè)置的時間實驗運行的顯示時間總之這一指定持續(xù)時間的原則允許一定的時間誤差存在。E-Prime需要花時間來完成一些內(nèi)部管理功能（E-Prime takes time to perform housekeeping functions）E-Prime在運行時需要花一些時間來完成一些內(nèi)部管理，而且在記錄數(shù)據(jù)時也需要一定的時間。進行內(nèi)部管理和記錄數(shù)據(jù)需要一定的時間，并且會觸發(fā)一些操作系統(tǒng)事件，比如說內(nèi)存重組。如果PreRelease時間設(shè)置合理的話，實驗結(jié)果沒有顯著的時間延遲。但是，當(dāng)在運行一些高速度要求（例如很長連續(xù)地呈現(xiàn)一些50ms的刺激顯示）時就必須注意這一時間誤差。通常一臺256MHZ的計算機需要10ms的時間來進行刺激的選擇，程序（procedure）的建立，數(shù)據(jù)的記錄。運行一個實驗程序，先是進行刺激選擇，再是完成程序的建立，最后進行數(shù)據(jù)記錄。通常PreRelease時間至少要100ms，刺激的啟動時間就會提前開始，不會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間（25ms）。但是，當(dāng)在寫硬盤時，就會增加到20ms。選擇一個基本的關(guān)鍵時間范式（Select a basic critical timing paradigm）有五個基本的關(guān)鍵時間范式：1. 時間范式1：對單個刺激事件的反應(yīng)時間（Single stimulus event to response timing） 目的是為了在每一個Trial只呈現(xiàn)一個刺激，精確地記錄刺激從開始到結(jié)束的時間間隔，或從刺激開始到反應(yīng)的時間間隔。所有的其他事件都是非關(guān)鍵時間事件。這種范式模式用“不用PreRelease的事件時間模式”。2. 時間范式2：關(guān)鍵事件序列（Critical sequence of events） 呈現(xiàn)一系列的刺激，刺激之間的啟動延遲必須精確，但是序列之外的時間就不是關(guān)鍵了。（只是序列里的事件為關(guān)鍵時間事件）一個例子就是呈現(xiàn)一個有注視點，探測和減薪的序列，每一個事件的持續(xù)時間都是精確的，反應(yīng)也是精確的，反應(yīng)可以發(fā)生在事件探測呈現(xiàn)時或之后。被試試輸入反應(yīng)時事件探測結(jié)束。在關(guān)鍵事件序列之后是的事件（例如反饋）的時間和選擇下一下條件的時間不是關(guān)鍵。這種范式模式除了序列中的最后一個事件外的事件都用“有PreRelease的事件時間模式”。顯示的持續(xù)時間基于顯卡的刷新周期。3. 時間范式3：變化探測持續(xù)時間的關(guān)鍵事件序列（Critical sequence