实验心理学第三章 心理物理学方

1、第三章 心理物理学方法 第二节第二节 信号检测论信号检测论v 50年代以后，许多心理物理学家愈来愈感到年代以后，许多心理物理学家愈来愈感到，经典的阈限测量最大的问题在于没有能够把被，经典的阈限测量最大的问题在于没有能够把被试的辨别能力（试的辨别能力（感受性感受性）和他们做出判断时的倾）和他们做出判断时的倾向性（向性（反应标准反应标准）区别开来。没有考虑许多非感）区别开来。没有考虑许多非感觉变量对被试的影响。觉变量对被试的影响。 对传统阈限概念的异议：对传统阈限概念的异议：现代心理物理学和传统心理物理学的区别现代心理物理学和传统心理物理学的区别 现代心理物理学从对预先概念的不同现代心理物理学从对

2、预先概念的不同理解出发，把被试者的理解出发，把被试者的辨别力辨别力和他的和他的反应反应倾向倾向区分开来处理，而传统心理物理学测区分开来处理，而传统心理物理学测得的感觉预先是二者不可分割的混合物得的感觉预先是二者不可分割的混合物一、色子游戏一、色子游戏假设一次掷三颗色子：两颗是正常的，即每个面假设一次掷三颗色子：两颗是正常的，即每个面有一个数字，依次是有一个数字，依次是1-6，第三颗是特殊的，三面，第三颗是特殊的，三面写写0，另三面写，另三面写3。你的任务是猜测，特殊色子哪一面朝上。你的任务是猜测，特殊色子哪一面朝上。在猜测前，告诉你三颗色子朝上的数目总和。在猜测前，告诉你三颗色子朝上的数目总和

3、。色子数目总和色子数目总和0 出现次数出现次数3出现次数出现次数3出现概率出现概率%2100320043005411/5=206522/7=297633/9=338544/9=449455/9=5610366/9=6711255/7=7112144/5=8013033/3=10014022/2=10015011/1=100总和总和3636色子游戏的色子游戏的4种情形种情形猜猜特殊色子特殊色子击中击中漏报漏报虚报虚报正确否定正确否定30301 1、击中、漏报、虚报和正确否定、击中、漏报、虚报和正确否定v 击中击中： 当信号出现时当信号出现时（SN），被试报告为），被试报告为“有有”，称为击中（称

4、为击中（hit），以），以y/SN表示。这个判定的表示。这个判定的概率概率称为称为击中的条件概率，以击中的条件概率，以P（y/SN）或或P（H）表示。表示。v 虚报虚报： 当当只有只有噪音出现噪音出现时（时（N），被试报告），被试报告“有有”，称为虚报（，称为虚报（false alarm），以），以y/N表示。这个判表示。这个判定的定的概率概率称为虚报条件概率，以称为虚报条件概率，以P（y/N）或或P（FA）表示。表示。信号信号= =刺激刺激噪音噪音= =起干扰作用的所有背景起干扰作用的所有背景v 漏报漏报： 当当有信号出现有信号出现时，被试报告为时，被试报告为“无无”，称，称为漏报（或失察）

5、（为漏报（或失察）（miss），以），以n/SN表示。这种判定表示。这种判定概率概率称为漏报条件概率，以称为漏报条件概率，以P（n/SN）或或P（M）表示表示。v正确拒斥正确拒斥： 当当无信号而只有噪音出现无信号而只有噪音出现时，被试报时，被试报告为告为“无无”，称为正确拒斥（，称为正确拒斥（correct rejection），），以以n/N表示。这个判定的条件表示。这个判定的条件概率概率称为正确拒斥的条称为正确拒斥的条件概率，以件概率，以P（n/N）或或P（CR）来表示。来表示。 2 2、标准的移动、标准的移动在同一标准下：在同一标准下：击中率漏报率击中率漏报率=100%虚报率正确否定率虚

6、报率正确否定率=100%3 3、操作特征曲线、操作特征曲线（receiver operating characteristic curve）接受者操作特性曲线以接受者操作特性曲线以虚惊概率为横轴虚惊概率为横轴，击中概击中概率为纵轴率为纵轴所组成的坐标图。所组成的坐标图。 当判断标准变化时，击中率与虚报率都相应地发当判断标准变化时，击中率与虚报率都相应地发生变化，但分辨能力生变化，但分辨能力d 保持不变，因此操作特征曲保持不变，因此操作特征曲线又称线又称ROC曲线或等感受性曲线。曲线或等感受性曲线。其曲率是由被试的感受性和信号强度共同决定。其曲率是由被试的感受性和信号强度共同决定。图中黑色部分为

7、虚报，也叫图中黑色部分为虚报，也叫错误错误；斑点部分为漏报，也叫；斑点部分为漏报，也叫错误错误；浅灰色部分为正确否定；深灰色部分位击中；图中浅灰色部分为正确否定；深灰色部分位击中；图中d 表示感觉过程，表示感觉过程，表示决策过程，并且我们可以看出如下关系：表示决策过程，并且我们可以看出如下关系：击中率漏报率击中率漏报率=100% 虚报率正确否定率虚报率正确否定率=100%标准愈来愈高（数目变大）击中率愈来愈小，虚报率也愈来愈小。标准愈来愈高（数目变大）击中率愈来愈小，虚报率也愈来愈小。统计决策需要的两个基本假设以及两个相等的有重叠的正态分布都满统计决策需要的两个基本假设以及两个相等的有重叠的正

8、态分布都满足，于是统计原理能成为信号检测论的数学基础。足，于是统计原理能成为信号检测论的数学基础。（二）、信号检测论的实验方法（二）、信号检测论的实验方法1 1、有无法、有无法（1 1）基本程序）基本程序事先选定事先选定SN刺激和刺激和N刺激，并刺激，并规定规定SN刺激和刺激和N刺激出刺激出现的现的概率概率，然后以，然后以随机方式随机方式呈现呈现SN或或N，要求被试回答，要求被试回答刚才的刺激是刚才的刺激是SN还是还是N。根据被试对呈现刺激的判断的。根据被试对呈现刺激的判断的结果来估计击中率结果来估计击中率P（y/SN）和虚报率）和虚报率P（y/N）。）。P（y/SN）=f击中击中/(f击中击

9、中+ f漏报漏报)P(y/N)=f虚报虚报/(f虚报虚报+ f正确否定正确否定)（2 2）实验）实验：假设我们的实验是在白噪音的背景上检：假设我们的实验是在白噪音的背景上检测一个纯音信号。测一个纯音信号。白噪音白噪音：等强度的所有频率声音组合而成的声音。：等强度的所有频率声音组合而成的声音。噪音噪音：不同频率和不同强度的声音：不同频率和不同强度的声音无规律无规律地组合在地组合在一起的声音。一起的声音。P-O-Z 转换转换（3 3）信号检测论的两个独立指标）信号检测论的两个独立指标判断标准判断标准指信号加噪音引起的特定感觉的条件概率与噪音引起的条件概指信号加噪音引起的特定感觉的条件概率与噪音引起

10、的条件概率的比值率的比值 判断标准判断标准击中率的纵坐标虚报率的纵坐标 （3.7）v因先定概率不同和判定结果的奖惩办法不同而不同因先定概率不同和判定结果的奖惩办法不同而不同 使用使用PZO转换表求的转换表求的v1说明被试者掌握的标准较严，说明被试者掌握的标准较严， 1，被试掌，被试掌握的标准比较松握的标准比较松 。 v是一个反应阈限，与传统阈限概念不同，是一个反应阈限，与传统阈限概念不同， 并非恒并非恒定不变，而是随着定不变，而是随着SN和和N两种先定概率和决策后果而变两种先定概率和决策后果而变动。动。击中率和虚报率示意图击中率和虚报率示意图 感受性感受性v感受性又称为辨别力感受性又称为辨别力

11、d d，用用fNfN（X X）与）与fsnfsn（X X）之）之间的距离表示间的距离表示d=v dd越大，表示敏感越大，表示敏感性越高，性越高，dd越小，表越小，表示敏感性越低。示敏感性越低。SNNZ-Z 感受性感受性（4）判断标准的影响因素判断标准的影响因素 : :奖惩办法固定，奖惩办法固定，P P（SNSN）的影响）的影响 判断标准变化是由被试不同的预期产生的，与判断标准变化是由被试不同的预期产生的，与信号本身无关。辨别力是相对固定的。信号本身无关。辨别力是相对固定的。 :P:P（SNSN）固定，奖惩办法的影响）固定，奖惩办法的影响 P（SN）固定，奖惩办法导致被试不同的动机）固定，奖惩办

12、法导致被试不同的动机水平，最后影响水平，最后影响。当奖惩办法是鼓励被试多说信。当奖惩办法是鼓励被试多说信号时，号时，偏低；当奖惩办法是鼓励被试少说信号时偏低；当奖惩办法是鼓励被试少说信号时，偏高。偏高。l ROC曲线是由信号强度来决定的，而与判断曲线是由信号强度来决定的，而与判断标准无关。感受性和判断标准是彼此分离的。标准无关。感受性和判断标准是彼此分离的。 有无法把感觉连续体分为两部分，故它从有无法把感觉连续体分为两部分，故它从被试的反应中所知道的就只是某一感觉在标准以被试的反应中所知道的就只是某一感觉在标准以上或以下，至于这种感觉离开标准多远则不知道，上或以下，至于这种感觉离开标准多远则不

13、知道，即反应的把握程度反映不出来。即反应的把握程度反映不出来。 （5 5）有无法评价）有无法评价2 2、评价法、评价法（1 1）评价法的主要特点）评价法的主要特点: :l 在信号检测论的实验中要求首先回答有信号或无在信号检测论的实验中要求首先回答有信号或无信号，然后说明自己对回答的确信程度（或用概率来信号，然后说明自己对回答的确信程度（或用概率来表达确信程度），这就是评价法的实验。用这样的办表达确信程度），这就是评价法的实验。用这样的办法，我们就可以把信号或噪音引起的感觉离标准多远法，我们就可以把信号或噪音引起的感觉离标准多远表达出来。表达出来。l 运用这种方法，强度不同的感觉就分属于不同运用

14、这种方法，强度不同的感觉就分属于不同的评价等级，反应的把握程度就可以表达出来，从的评价等级，反应的把握程度就可以表达出来，从而也就避免了有无法中感觉强度不同，只用有信号而也就避免了有无法中感觉强度不同，只用有信号或无信号来反应的简单做法，而保留了较多的信息或无信号来反应的简单做法，而保留了较多的信息。由于评价法在一轮实验中使用了多个标准，故它。由于评价法在一轮实验中使用了多个标准，故它可以获得有无法多轮实验才能得到的结果。可以获得有无法多轮实验才能得到的结果。 例：要求被试把评价分成六个等级，例：要求被试把评价分成六个等级，“ 6”代表最有代表最有把握，把握，“1”代表最没有把握，代表最没有把握，“4”、“3”、“2”代代表中间状态。这样就可以求出各个评价等级下的击表中间状态。这样就可以求出各个评价等级下的击中次数和击中率以及虚报次数和虚报率。中次数和击中率以及虚报次数和虚报率。 思考思考：为什么对于：为什么对于C5以下的各标准来说，击中以下的各标准来说，击中率应该是累计概率？率应该是累计概率？n由于被试的反应判断有一个由于被试的反应判断有一个累积递推性累积递推性，因此，因此，在计算不同判断标准下的在