13 PTB Screen 函数

2019年7月6日 307次阅读 来源: 花生_毛豆

PTB 中，最核心的一个函数是 Screen 函数，许多功能都要通过它来实现。

老套路，遇到一个函数，都是先 help 一下看看它的具体用法与功能介绍。

>> help Screen

Screen is a MEX file for precise control of the video display. Screen has
  many functions; type "Screen" for a list:
    Screen
 
  For explanation of any particular screen function, just add a question
  mark "?". E.g. for 'OpenWindow', try either of these equivalent forms:
    Screen('OpenWindow?')
    Screen OpenWindow?

上面截取了一部分 help 后的文本说明。解释下其中几条关键信息：

  • MEX file, 这是说 Screen 函数是一个 Matlab 可执行文件，你可以把它理解为用 C 程序语言写出来的一个函数。
  • Screen has many functions, Screen 可以做很多事情，它是一个多功能的函数。PTB 把几乎所有与屏幕显示有关的事情都交给这个函数了。
    可以将这个函数理解为一个机器人，这个机器人可以做有关屏幕显示内容的事情。但是需要用这个机器人能听得懂的方式下达指令。
  • 这个机器人（Screen 函数）具体能做哪些事情？我们不太可能全部都记下来，只能每次都问问它。问它可以做哪些事情，只要在命令行窗口里输入 Screen 就可以了。
>> Screen
Screen('DrawLine', windowPtr [,color], fromH, fromV, toH, toV [,penWidth]);
Screen('DrawArc',windowPtr,[color],[rect],startAngle,arcAngle)
Screen('FrameArc',windowPtr,[color],[rect],startAngle,arcAngle[,penWidth] [,penHeight] [,penMode])
Screen('FillArc',windowPtr,[color],[rect],startAngle,arcAngle)
Screen('FillRect', windowPtr [,color] [,rect] );
Screen('FrameRect', windowPtr [,color] [,rect] [,penWidth]);
Screen('FillOval', windowPtr [,color] [,rect] [,perfectUpToMaxDiameter]);
Screen('FrameOval', windowPtr [,color] [,rect] [,penWidth] [,penHeight] [,penMode]);
Screen('FramePoly', windowPtr [,color], pointList [,penWidth]);
Screen('FillPoly', windowPtr [,color], pointList [, isConvex]);

截取了一段输出结果，以 Screen('DrawLine', windowPtr [,color], fromH, fromV, toH, toV [,penWidth]); 为例。

第一个单引号里面 DrawLine，其实就是 Screen 函数可以做的一件事情。但这个到底是干什么的？怎么用？

  • 要看某一个具体的 Screen function 有什么用以及怎么用，可以在相应 “ 功能词 ” 后面加一个 ? 获得说明。举个例子，看看 DrawLine 的介绍：
>> Screen DrawLine?

Usage:

Screen('DrawLine', windowPtr [,color], fromH, fromV, toH, toV [,penWidth]);

Draw a line. "color" is the clut index (scalar or [r g b a] vector) that you
want to poke into each pixel; default produces black. "fromH" and "fromV" are
the starting x and y positions, respectively. "toH" and "toV" are the ending x
and y positions, respectively. Default "penWidth" is 1. 

See also: DrawLines
>>

这段说明文字，很清楚地说明了，它是用来画一条线的，可以给它指定颜色，起点、终点以及线条的粗细等特征。

请大家自己再阅读一下 Screen 命令的说明，自己在命令行窗口中多试着了解下其他的功能。

好了，善用这两个命令，可以说我们的进度槽大涨，离最终目标不太远了。

在继续之前，还需要先了解一下 PTB 是怎么精确控制图形显示的，这对我们后面使用 Screen 函数有帮助。

PTB 利用 double buffering 辅以 VBL Synchronization 技术来控制图形显示并计时（实际上，E-prime 也是用的这种办法）。

double buffering 先设定两帧图像，一帧称为前景图，一帧称为背景图。前景图是可见的，背景图不可见，如下图：

《13 PTB Screen 函数》 double buffering 的前景与背景

接下来，先在背景图上写内容：

《13 PTB Screen 函数》 draw on back

然后，通过一个 Flip 动作，将背景翻转为前景，同时清空背景内容：

《13 PTB Screen 函数》 图片6.png

这样循环往复，一帧一帧的图像就显示出来。

PTB 利用另外一个叫作 VBL Synchronization 的方式完成 Flip 动作并计时。

我们知道，计算机显示器有一个很关键的参数是显示频率，比如，大多数笔记本电脑的屏幕显示频率是 60 HZ，意味着每秒显示 60 帧图像。用图来表示，就是下面这样子的：

《13 PTB Screen 函数》 图像显示示意图

显然，每两帧图像之间就有时间差，称这个时间差为VBL（Vertical BLank interval）. 对于 60 HZ 的显示器，我们可以估算 VBL 值，大约为 16.67 ms. 有了这个信息，上面的图就可以用下面这个图来表示：

《13 PTB Screen 函数》 图像显示示意图

PTB 的 “Flip” 动作就在 VBL 中完成，计时也是以 VBL 为基准的。所以，我们可以看到，如果没有辅助其他计时工具，仅使用 E-prime 或者 PTB 的方式做实验，时间精度不可能做到低于16 毫秒。我个人认为，计时精度在 50 毫秒以上才比较可靠。除非，用了高刷新率的显示器。

    原文作者：花生_毛豆
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/b8987f91486e
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