实现常规计算机上的高灰度分辨率显示与精确响应时间测量

本视频演示了如何在普通计算机上实现高分辨率灰度显示，并进行精确的响应时间测量。通过连接两台经济实惠的设备——视频切换器和RT Box——到计算机即可实现该功能。接下来，对显示器进行校准，以确保图像强度的准确性。

使用具有和不具有增强灰度分辨率的正弦波渐变来展示改进后的灰度分辨率。利用光信号模拟的按钮响应来演示响应时间测量的准确性。与现有方法（如 B++ 和 DataPex）相比，视频切换器的主要优势在于，它使研究人员能够利用常规计算机硬件生成具有高灰度级分辨率的单色显示。

它还可以提供触发信号，以同步视觉显示与生理记录或反应时间测量。RT 箱能够实现高精度的反应时间测量。与计算机键盘相比，RT 箱的优势在于其采用微处理器和高分辨率时钟来记录按键事件的身份和时间信息。

因此，测得的响应时间不会受到主机计算机中数据传输和处理所带来的时间不确定性或偏差的影响。同时，这也极大地简化了用户程序的设计。在安装视频切换器之前，先关闭计算机和显示器，然后将显示器从计算机显卡上断开。

使用提供的 VGA 线缆将视频切换器直接连接到计算机显卡。如果计算机显卡没有 VGA 接口，而是具有集成的数字视频接口（DVI-I 接口），则需要使用 DVI 转 VGA 适配器。使用连接器上的小螺丝固定连接。

将显示器的 VGA 电缆连接到视频切换器的输出端口，并使用提供的电源适配器固定连接。将视频切换器连接到电源。现在打开计算机和显示器。

视频切换器上的切换按钮允许用户在彩色模式下来回切换显示模式。视频切换器不会改变来自计算机显卡的视频信号。在灰度模式下，显示将变为单色。

在此模式下，像素亮度主要由显卡蓝色通道的视频信号决定，红色通道仅有轻微影响，而绿色通道则完全无影响。蓝色通道和红色通道对视频切换器输出的贡献比例称为蓝红比（BR ratio），由制造商提供。对于大多数显示器而言，像素灰度级与像素亮度之间的关系为幂函数关系。

幂函数的指数通常称为伽马（gamma）。要确定显示器的伽马值，可以使用光度计测量一个大面积均匀方块在不同像素灰度级别下的亮度，并对结果拟合一个幂函数。一种更灵敏的测定伽马值的方法是：在显示器的一个可视区域内，比较等量的零像素值与最大像素值在时空上的混合效果。

然后将像素混合物的亮度与相邻的均匀灰度区域进行比较。首先，将灰度值调整为最大亮度的一半。接着，生成一种新的像素混合物，其像素亮度强度分别为刚刚确定的一半亮度和最大亮度。

然后将其与对应于四分之三亮度的灰色相匹配。重复此步骤直至七分之一。已确定从八分之一到八分之七的数值。

可通过将幂函数拟合到结果中来确定伽马值。现在使用伽马值以及相应的最小和最大亮度值来设置背景亮度和对比度。通过比较两个正弦波灰度分级，可以展示提高灰度分辨率的效果。

左侧的分级使用了视频切换器的全部容量。右侧的分级则是未使用视频切换器时八位显示的结果。首先，使用提供的电缆将RT盒连接到计算机的USB端口，下载并安装驱动程序。

因此，计算机系统可以通过能够记录准确刺激开始时间的刺激软件来识别反应时间盒（RT box）。反应时间盒将对时间戳进行转换，反应时间则通过按键时间与刺激开始时间之间的差值来测量。当无法获得可靠的刺激开始时间时。

通过光传感器、音频响应或来自视频切换器或类似设备的TTL信号，提供与刺激 onset 同步的反应时（RT）盒触发信号，以验证 RT 盒的准确性。测量光电二极管对屏幕中心闪光的反应时间。刺激 onset 时间由 Psychtoolbox 的屏幕翻转函数返回。

光信号与刺激起始之间的时间差应为视频刷新率的一半，对于85赫兹的CRT显示器，即为5.88毫秒。通过观测到的差异来校正刺激名义上的起始时间，测量值的变异性反映了反应时箱（RT box）的精确度。这些数据表明，反应时箱具有极高的工作精度。

观看本视频后，您应能充分理解如何使用视频切换器实现高级别显示和非常规计算机硬件的连接，以及如何利用 RT box 简便而精确地测量反应时间。