E-PRIME的时间精度问题(操作).doc

在E-Prime程序中如何提高时间精度操作部分张豹 2006-2-22提高和检验时间精度的六个步骤：步骤一、测试和调整实验所用的计算机的时间如果计算机的硬件不支持毫秒的精度，软件在运行实验程序时就会产生误差。所以在运行程序之前必须测试计算机是否支持毫秒级的精度。E-Prime提供了测试程序来确定计算机是否支持毫秒级的精度。refer to Appendix A: Timing Test Results page 217当计算机安装新的硬件或是软件时有必要运行时间测试程序， 时间测试能保证桌面PC硬件为Pentium， 120MHz 或更高时E-Prime会达到毫秒级的精度. 当实验用键盘或PST反应盒外部设备进行反应时能达到毫秒级，但是一有般不推荐作鼠标作为E-Prime实验程序的反应装置来保证毫秒级的精度。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. 一个好的实验时计算机必须有最小数量的程序同时运行，在数据收集时没有其他的应用程序程序运行。理想状态是在收集数据的时候除了E-Run之外在窗口工具栏中没有其他任务程序运行，而是运行背景程序（其他操作系统的程序）也应最少。（按Ctrl+Alt+Del可以显示当前运行的程序）运行刷新时钟测试（RefreshClockTest）PST提供有测试软件来收集和分析在WINDOWS95/98/ME的计算机上的时间数据，目的是评估研究所用的计算机的时间精度，可以从上下载。测试实验的步骤：1. Download and unzip the test (RefreshClockTest.ZIP). 下载软件2. Close all other open applications (i.e., no running applications present on the taskbar).关闭其他的应用程序3. Launch E-Studio from the E-Prime menu via the Start menu.打开E-Studio程序4. Open RefeshClockTest.ES in E-Studio. 在E-Studio中打开的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.运行程序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.输入运行时间，11分钟，225分钟，36小时。E-Prime提供了很多时间精度的测试，但最重要的是CLOCK TEST，时钟测试连续监控计算机时钟10000ms。E-Prime能够检测到读取时钟时是否有中止以跳过clock tick（例如值是2001,2002,2005,2006，这表明在2002,2005之间有3ms的tick），这表明在实验过程中操作系统有时间误差。另一个测试是Refresh Test，这个测试有三个功能：1,检测显卡硬件是否提供垂直空格信号（vertical blanking signal）（例如在刷新时光栅从屏幕底部到顶部时的时间）。2,检测硬件的missed refreshes的速度，有的显卡的垂直空白之间呈现的信号很短（10ms），这样短的信号不能被E-Prime稳定地检测到，而要维持刺激与显卡的同步必须要检测到垂直空格事件。因此，为了保持同步，在不用垂直空格模拟编码时missed refreshes的速度(RefreshMissedPercent)的检测必须小于0.10，在用垂直空格模拟编码时要小于50。影响时间精度测试不合格的因素：1. Failure to exit all programs (other than E-Run) before the test。其他应用程序2. Virus-scan programs and background programs (e.g., MS Office Assistant) 病毒软件以及背景程序3. Network traffic or shared disk activity interrupting the computer。网络或共享4. A slow machine (e.g., below 120MHz) that is unable to provide good timing。机器太慢不能提供好的时间为了达到稳定的结果，要关闭所有的其他应用程序（亦可包括杀毒软件和网络，共享等），重新运行时间测试，运行一分钟的直到稳定，然后再是二十五分钟的，再是六个小时的。绿代表达到毫秒级；红代表没有达到；黄色？代表边缘达到。通常第一次测试结果较差这是由于启动测试程序操作系统不稳定测试结果解释：缺失的刷新周期，比如没有检测到的垂直空格信号的启动的次数。如果太太，则重新设置屏幕参数（分辨率，颜色深度，刷新周期），或更换显卡。需要分析的时间数据：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. 用来显示missed tick的百分比。如果在几次测试之后还是有比较大的峰，这表明有其他的应用程序，或其他原因造成在实验时不能达到毫秒级精度。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时间测试（E-Prime Timing Tests）（page 227）对于一个研究实验，时间必须进行严格地测试。PST已经提供了一种自动地时间测试程序来评估WINDOWS(Intel，AMD)和Macintosh(PowerPC)计算机的时间精度。测试可以测试与被试的交互式的模拟反应。Timing Station (TS) and Experiment Station (ES)TS硬件包括一个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.在用自动测试之前必须先插入一个数字I/O卡。所有在ES机器上进行测试的必须都是由E-Prime编写的程序。用来调用Read/WritePort命令的InLine script是用来控制TS上的TTL lines。步骤二、选择和执行一个时间模式在上一步骤中的时间精度是隐蔽的。关键时间（Critical Timing）是指所有事件都必须保持毫秒级的精度与准确率。例如刺激与掩蔽之间的时间间隔。而非关键时间是指虽然要记录事件的时间，但一秒钟十来毫秒的误差可以允许的情形。E-Prime允许实验者达到毫秒级的精度但是这样需要很仔细地指定一定的时间间隔，PreRelease时间和记录每一个事件的数据。要花大量的时间来检查所有事件的时间记录以确实指定的时间，在大多数实验中是不需要的如此的时间精度的。根据实验的目的与要求选择适合的时间模式：事件模式或是累积模式。在E-Prime在的刷新速度与显示时间计算视觉刺激必须呈现刷新周期的整数倍的持续时间，而刷新速度随着显卡，分辨率，颜色深度和显示器的设置而变化。刷新速度在实验的开始就必须有效地设置好。当实验程序从一台机器转移到另一台机器，或改变其他显示器的特点，刷新速度就有可能改变，设置不恰当都会潜在地影响刺激的呈现时间。 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的简短刺激必须考虑刷新频率。 The refresh rate may vary significantly from one computer to another.机器改变时刷新频率会发生改变。 Display durations should be set as a multiple of the determined refresh rate for the computer in question。显示的持续时间必须设置为刷新周期的整数倍。显示过程是以下列序列进行的：1. 显示第一个刺激2. 等待指定的持续时间3. 监控硬件的第二个刷新周期的指标（垂直空格）4. 显示下一个刺激用来决定E-Prime中刺激的持续时间的方程Stimulus Duration to Specify = (Refresh Duration ms/cycle * Number of cycles) - 10ms指定刺激的持续时间（刷新周期持续时间周期的数量）10ms例子：Stimulus Duration to Specify = (16.63ms/cycle * 3 cycles) 10ms= 49.89ms 10ms= 39.89ms rounded 40ms （E-Prime只接受整数）原理：因为视觉刺激的持续时间只是一个刷新周期的时间的一部分，通常是要加上寻找刷新周期的垂直空格信号的时间所用的时间误差才是一个完整的周期的时间，所以通常指定的刺激持续时间要比预想的时间少一点。如果刷新速度在6075HZ之间，刷新的持续时间就在16.6713.37ms。如果刺激的持续时间比刷新的时间少10ms，那么程序就会在前一个刷新（有时会有1ms的时间延迟）完成后3.336.67ms开始寻找再次刷新。如果有时间延迟，如果持续时间与预想的时间设置得一样，则可能会多呈现一个刷新周期，如果少设10ms，则可以允许有几毫秒的误差，并且刷新会在前一个刷新完成之后还有3.336.67ms，屏幕也必须完成一个完整的周期。但是如果刷新速度大于75HZ，推荐将公式中的10ms改为一半（5ms）。原理示意图：三个完整的周期实际上开始下一刺激垂直空格的时间设置的时间实验运行的显示时间总之这一指定持续时间的原则允许一定的时间误差存在。E-Prime需要花时间来完成一些内部管理功能（E-Prime takes time to perform housekeeping functions）E-Prime在运行时需要花一些时间来完成一些内部管理，而且在记录数据时也需要一定的时间。进行内部管理和记录数据需要一定的时间，并且会触发一些操作系统事件，比如说内存重组。如果PreRelease时间设置合理的话，实验结果没有显著的时间延迟。但是，当在运行一些高速度要求（例如很长连续地呈现一些50ms的刺激显示）时就必须注意这一时间误差。通常一台256MHZ的计算机需要10ms的时间来进行刺激的选择，程序（procedure）的建立，数据的记录。运行一个实验程序，先是进行刺激选择，再是完成程序的建立，最后进行数据记录。通常PreRelease时间至少要100ms，刺激的启动时间就会提前开始，不会影响被试所看到的刺激呈现，而且数据记录也只是占用很少的时间（25ms）。但是，当在写硬盘时，就会增加到20ms。选择一个基本的关键时间范式（Select a basic critical timing paradigm）有五个基本的关键时间范式：1. 时间范式1：对单个刺激事件的反应时间（Single stimulus event to response timing） 目的是为了在每一个Trial只呈现一个刺激，精确地记录刺激从开始到结束的时间间隔，或从刺激开始到反应的时间间隔。所有的其他事件都是非关键时间事件。这种范式模式用“不用PreRelease的事件时间模式”。2. 时间范式2：关键事件序列（Critical sequence of events） 呈现一系列的刺激，刺激之间的启动延迟必须精确，但是序列之外的时间就不是关键了。（只是序列里的事件为关键时间事件）一个例子就是呈现一个有注视点，探测和减薪的序列，每一个事件的持续时间都是精确的，反应也是精确的，反应可以发生在事件探测呈现时或之后。被试试输入反应时事件探测结束。在关键事件序列之后是的事件（例如反馈）的时间和选择下一下条件的时间不是关键。这种范式模式除了序列中的最后一个事件外的事件都用“有PreRelease的事件时间模式”。显示的持续时间基于显卡的刷新周期。3. 时间范式3：变化探测持续时间的关键事件序列（Critical sequence