精确计时

背景与上下文

在心理学研究中，反应时间用于量化认知过程和行为。反应时间的明确界定与刺激出现与反应之间经过的时间有关。

准确测量反应时间有两个组成部分，刺激的出现时间和参与者的反应发生时间：

准确测量反应时间的两个主要组成部分及其量化影响因素。

为了准确测量反应时间，必须知道刺激出现的确切时间（点A），以及参与者的反应（点B）何时发生，因为反应时间是这两个点之间的差异。从这两个点中，可以轻松确定参与者的反应何时发生，但确切知道刺激出现的确切时间（点A）是具有挑战性的。

为什么确定点A出现的时间具有挑战性？影响刺激出现时间的主要有三个原因：

屏幕刷新率： 显示器的刷新率为60Hz，因此如果某个事件被安排发生，它只能在显示器刷新时发生。虽然这是以毫秒为单位的量度，但这是一个重要的量化因素（我们稍后讨论如何通过请求动画帧来测量），因为它直接影响实验序列。
编程特性： 所有实验都是基于编码的，为了执行代码，它必须被处理，因为没有什么是瞬时的，这通常需要1-2次刷新周期。
设备能力： 虽然这并不常见，但如果参与者的设备能力真的很慢，刺激呈现可能会延迟，因为所有系统延迟（例如计算机冻结）。我们稍后讨论如何检查这个问题（JavaScript事件循环）。

总之，反应时间受到许多因素的影响，这些因素都是技术过程构建之上的，以准确确定刺激出现和参与者反应之间的时间。

经过同行评审的《行为研究方法》出版物

请查看这篇发表于Springer Nature's Behavior Research Methods的同行评审论文，时间是2022年5月。作者得出结论，Labvanced的反应时间测量比其他基于网络的工具更准确。

我们的过程：Labvanced精确计时的管道

为了提供精确的计时和反应时间，我们的软件遵循以下步骤：

预加载（缓存）： 确保所有实验刺激在实验开始之前加载并在本地可用，因此加载不会在实验过程中发生。因此，如果参与者想参加研究，所有刺激（图像、音频和视频）都已经从我们的服务器获取并在他们的计算机上本地加载。
预渲染： 当实验开始时，内容被递归创建，以便在参与者准备好继续时，下一帧和试验已经在后台加载并准备就绪。这是由预渲染机制驱动的。
参与者特定测量： 由于在线研究是在浏览器中开始的，每个参与者都有有限的计算机资源（GPU、CPU），这些资源必须被考虑，因为它们会影响性能。我们捕捉任何潜在的延迟，并将其作为校正变量提供给研究人员，也可以用作排除标准。

描述Labvanced的精确计时、预加载、预渲染和参与者特定设备测量的管道的信息图.

Labvanced中精确计时和捕捉准确反应时间的一般管道。

保存参与者的反应

所有实验都在参与者的计算机上本地进行。因此，技术上不需要互联网来运行实验。互联网仅在开始时需要，以便在本地预加载实验，然后在结束时将数据和反应上传回服务器。

然而，如果条件允许，我们的软件设置为在每个试验后自动保存数据记录和反应。这是重要的，因为：

本地浏览器无法持有或缓存无限量的内存。通过频繁备份，释放内存，系统不会面临延迟的风险。
如果参与者停止或退出，至少有一些数据保存下来供他们在终止参与之前完成和提供反应的试验使用。

关于时间戳

当实验处于活动状态时，Labvanced应用程序无法访问计算机上的所有其他进程或部分。然而，在记录反应时间时，需要时间戳，应用程序可以访问计算机时钟的系统时间，以确定何时发生点A（刺激出现）和点B（参与者的反应）。由于计算机有一个通用系统时钟，因此无论您在何处/使用何种设备，这都是相同的。

关于系统架构和反应时间数据流

虽然上述管道捕捉了反应时间过程的基本步骤，但下面是对Labvanced中发生的一切更详细的解释，以确保反应时间测量的准确性和精确性。

预加载（缓存）

预加载或缓存发生在实验开始之前。Labvanced的设置是所有研究的实验刺激在研究开始之前下载。这包括所有元素，如图像和视频。它们都从Labvanced服务器获取并下载到参与者的设备上，以便在实验过程中无需下载。

Labvanced中预加载/缓存机制的主要步骤。

预渲染机制

Labvanced的预渲染机制旨在提前构建实验任务、试验和帧的结构。例如，如果您在任务的第1次试验中，我们会预渲染当前和即将到来的试验中的所有帧，以便在实验期间不会发生加载，包括指令、文本、音频对象、注视点等。通过提前构建试验和帧，可以防止浏览器变得缓慢或不堪重负。信息图描述如何在在线实验中使用其软件预先呈现试验，以保持强反应时间和精确时间完整性。

Labvanced 中预渲染机制的主要步骤。

参与者特定测量

由于设备和计算机之间固有的可变性，性能会受到定义的影响。仅仅通过在本地系统上运行实验，而本地系统的资源（即速度和内存并不是无限而是受其技术规格的限制）本质上是有限的，刺激物可能无法如预期那样显示（例如，可能会有几毫秒的延迟）。

为了捕捉这些设备和参与者特定的波动，我们已经建立了以下机制：

请求动画帧
JavaScript 事件循环

请求动画帧

每 60 毫秒，显示器会独立更新和刷新，这对于所有计算机和屏幕都是一个常量。为了确定刺激物呈现是否存在延迟（以毫秒为单位），对于所有有时间限制的刺激物实例，都会使用请求动画帧。

假设您执行代码以在 2000 毫秒时显示刺激物，当您执行时没有任何反应，刺激物将在下一个刷新率，即 60 毫秒（Hz）后，自动呈现在 240 毫秒的位置。您可以测量这个微小的延迟，并在事后进行补偿。因为我们使用请求动画帧，您可以确切知道何时执行了命令（何时真正发生/出现在显示器上），并做出相应的调整。

Labvanced 中请求动画帧机制的演示。

JavaScript 事件循环

另一个参与者特定测量的示例与确定其设备的速度有关。

如果您的计算机很慢，可能是因为有正在运行的活动系统进程占用了可用的 CPU。因此，浏览器正在利用有限的资源，结果一切都变得更慢。

为了确定这种情况是否在参与者级别上发生，我们使用 JavaScript 事件循环使用回调函数 进行测量，默认情况下它会在后台自动运行，以测量函数自我回调所需的时间。如果在 5 毫秒内没有返回，说明参与者的浏览器/计算机很慢，这可能会影响实验结果的完整性，尤其是测量反应时间。我们报告回调函数返回的平均值（以毫秒为单位）。