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第四章心理物理法第三节信号检测论一般来说，人的分辨能力在短时间内不会发生变化，是恒定的；但人的判断标准却随时可以发生变化。影响判断标准发生变化的原因主要有：信号出现的先验概率、对被试回答的奖惩办法等。比如当信号出现的概率低时，被试不轻易的回答说有信号，被试的判断标准比较高；当信号出现的概率高时，被试倾向多报告有信号，表明被试的判断标准比较低。被试的判断标准是由于被试不同的预期产生的。而被试在这个过程中的辨别力不变。对被试回答的奖惩办法也影响被试的判断标准。如果鼓励被试回答有信号，而对报告无信号进行惩罚，那么被试的标准就会较高。而如果鼓励被试报告无信号，那么被试的标准就会较低ROC曲线随着判断标准的不同，击中率和虚报率是不断变化的。如果我们把虚报率作为横坐标，而击中率作为纵坐标，那么绘制出来的曲线称为操作者特征曲线（receiveroperatingcharacteristiccurve简称ROC）。因为这条曲线中，判断标准是变化的，但辨别力保持不变，因此又叫等感受性曲线。在上述一组ROC曲线中，对角线的直线表示被试的辨别力为0，对信号和噪音完全不能分辨，而越远离对角线，表示被试对信号越有辨别力。而在同一条曲线中，越靠近右上角的点判断标准就越低。•关于色子游戏三、信号检测论实验方法1．有无法（实验：信号检测论—有无法实验）基本过程：这个方法要求事先选定SN刺激和N刺激，并规定SN和N出现的概率，然后以随机方式呈现SN和N，要求被试回答，刚才的刺激是SN还是N。根据对被试回答的结果计算P（y/SN）和P（y/N），由此计算d’和β。还可以通过改变信号出现的先验概率以及对被试回答的奖惩办法，影响被试的判断标准，绘制出ROC曲线。2．评价法（实验：信号检测论—评价法实验）在有无法实验中，当定下判断标准后，凡等于或大于标准的感觉都说是信号引起的。但在标准之上或标准之下，刺激引起的感觉强度是不一样的，我们反应的肯定程度也是不一样的。如图所示，x2代表的感觉强度大于x1，被试判断为信号的把握更大，或者说更为肯定。x3比x4判断为噪音的把握更大。但在有无法实验中，这些信息都被忽略掉了。x1和x2都报告为有信号，x3和x4都报告为噪音。为了得到反应肯定程度的信息，我们可以让被试先回答有无信号，然后说明对回答的确信程度，这就是所谓的评价法实验。那么在这种实验中，被试就会应用到多个判断标准。图中C1、C2、C3、C4和C5是感觉连续体上从左至右的5个标准。1、2、3、4、5和6代表确信程度即评价等级。当x2感觉出现时，由于它在C5标准之上，被试就用第6等级来反应；当x1感觉出现时，由于它在C4标准之上，C5标准之下，所以被试用第5等级来反应。其余类推。这样，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示出来了。实例：某评价法实验中，SN和N各呈现600次，结果如下：各标准下的击中率和虚报率注意：低标准下的击中率和虚报率都是前面概率的累加。•如果以虚报率的Z分数为横坐标，以击中率的Z分数为纵坐标，那么画出的ROC曲线就是一条直线，这条直线与机遇线的距离就是d’的值。双常态坐标上的ROC曲线第四节心理（感觉）量表的编制一、有关背景知识物理刺激量可以用物理量表（PhysicalScales）来测量,如长度用尺子来测，质量用天平来测。心理量的大小却不能用物理量表，只能用心理量表（PsychologicalScales）来测。一般量表可以分成三类：顺序量表，等距量表和比例量表。•顺序量表只能依照某种规则给所测量的特征排一个数量上的顺序，它没有相等单位，也没有绝对的零点。例如1500米赛跑的名次，最先到的是第一名，其次是第二名，然后是第三名等等。•等距量表有相等的单位，能够给所测量的特征赋予不同的数值，表示它们之间的差别，但是没有绝对的零点。所以数据之间只能加减运算以求其差距，而不能乘除运算，求其比例。比如温度计。•比例量表是最高级的一种量表，既有相等的单位，又有绝对的零点。因而可以做任何算术运算。比如尺子，天平等等。下面我们将会谈到一些制作心理量表的具体方法。所谓的心理量表，在这里主要指的是阈上感觉的测量问题。即心理量变化和物理量的变化是如何对应的。二、等距量表的制作一般用感觉等距法和差别阈限法来制作等距量表。（一）感觉等距法感觉等距法（equalsensedistancemethod）是一种直接的方法，它是通过把感觉分成主观上相等的距离来制作。它要求被试将某种感觉上的一段心理量分成主观上相等的两个或两个以上的等份。•二分法（Bisection）R1和R5是两个的不同响度的声音，R5R1。被试调整声音刺激的强度，首先找出R3，使其响度正好在R1和R5之间。再找出R4，使其响度在R3和R5之间，再找出R2，使其响度正好在R1和R3之间。这样利用三次二分法，把R1和R5之间在响度上分成4分。这样就得到了按等距变化的一系列声音刺激强度。把这一系列的刺激强度作为横坐标，把等响单位作为纵坐标画出一条曲线，这就是响度的等距量表。•调整法（二）差别阈限法差别阈限法是制作等距量表的一种间接办法，通过在不同强度的基础上测量最小可觉差来实现。具体的说，用任何一种古典的心理物理法测出感觉的绝对阈限，并以此为起点，产生第一个最小可觉差的刺激强度，再以此为基础，测量第二个最小可觉差的强度，依次类推。得到很多个最小可觉差的刺激强度。以这些刺激强度为横坐标，以绝对阈限上的最小可觉差为纵坐标，画出的心理物理关系图就是一个等距量表。实验者可以依此找出产生某一感觉水平所需要的刺激值。（三）韦伯定律和费希纳对数定律ΔI/I=K刚刚感觉到差别的刺激的增量与标准刺激的比值是一个常数。这就是通常所说的韦伯定律。常数K称为韦伯分数。ΔI也就是差别阈限。这种物理刺激上的差别造成了主观感觉上的最小可觉差（justnoticeabledifference，简称j.n.d）。前者是物理差别，后者是心理感觉上的差别。费希纳在韦伯定律的基础上，提出了物理刺激和心理感觉关系的对数定律。他以最小可觉差为心理量的单位，假定不同强度水平刺激的j.n.d主观感觉上都是相等的。经过一系列的数学推导，发现了最小可觉差的数目与物理刺激强度的关系是一种对数关系。也就是说j.n.d以算术级数增长时，物理刺激要以几何级数增长。第1个j.n.d所对应的刺激强度：I1=I0+I0*W=I0（1+W）1第2个j.n.d所对应的刺激强度：I2=I1+I1*W=I0（1+W）2第3个j.n.d所对应的刺激强度：I3=I0（1+W）3……第s个j.n.d所对应的刺激强度：IS=I0（1+W）S那么S=KlogI+bS表示主观上感觉的大小，以j.n.d为单位。I表示物理刺激的强度，I0表示刺激的绝对阈限，W表示韦伯分数。三、比例量表的制作比例量表具有真正意义上的零点。若一项测量结果在比例量表上是0，那么我们可以说某个事物并不具有被测量的属性或特征。由于它具有绝对零点，且量表上的单位相等。因而可以对数据进行加减乘除等算术运算。（一）分段法分段法（fractionationmethod）是制作感觉比例量表的的一种直接方法。这种方法通过把一个感觉量加倍或减半或取其它任何比例来建立心理量表的。具体做法是，呈现一个固定的阈上刺激作为标准，让被试调整比较刺激，使它所引起的感觉为标准刺激的一定比例，例如2倍，3倍，1/2，1/3等。制作宋（sone）量表。1936年，史缔文森确定一个在绝对阈限以上40db的1000HZ的声音为1宋。当一个47分贝的声音被判断为是它的2倍时，那么就可以确定47分贝的声音响度为2宋，依次类推。而30分贝的声音被判断为是它的1/2时，30分贝声音的响度就是0.5宋。结果作出来的量表不符合费希腊的对数定律。（二）数量估计法数量估计法（methodofmagnitudeestimation）是制作比例量表的一种直接方法。具体步骤是主试先呈现一个标准刺激，并赋予标准刺激一个主观值，比如10；然后让被试以这个主观值为标准，把其他不同强度的比较刺激和它比较，用数字给出相应的主观值。然后计算出每组被试对每个刺激量估计的几何平均数或中数。以刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可做成比例量表。•S.Steves1975数量估计法实验（P111）（三）斯蒂文森的幂定律费希纳定律有两个前提，假定韦伯比例在强弱不同水平上都是固定的；在所有刺激强度水平上JND都是相等的，即主观刚刚感觉到的差别在不同刺激水平上都是一样的。韦伯比例在中等强度上是恒定的，而人也经常接受中等强度的刺激，但在低或高强度下，韦伯比例发生变化。另外，有人认为，不同刺激强度上的JND也不一定相等。因而不能用JND来做单位。20JND的声音应该比10JND的声音响一倍，但实际上前者比后者要响的多。在这些批评的背景上，S.Steves提出了制作心理量表的一种直接方法-数量估计法，并在此基础上于1957年提出了物理量和心理量之间关系的新定律-幂定律。幂定律认为心理量是物理量的幂函数。S=bIaS表示心理感觉量，I是物理刺激，a是指数，是一个常数。LogS=logb+alogI如果心理量和物理量都取对数的话，那么两者是直线函数关系。在上述公式中，如果a1，表明心理量的增长快于物理量的增长，如电击的感觉强度。如果a1，表明心理量的增长慢于物理量的增长。S.Steves1970数量估计法和电生理学方法的比较S.Steves交叉感觉通道匹配法（cross-modalitymatchingmethod）S.Steves的数量估计法曾受到人们的批评，用数字来估计感觉可能更多的反映某种数字习惯，而非真正的感觉强度。为了回答这类批评，S.Steves用不同感觉道的交叉匹配实验来进一步验证幂定律。他用握力计显示的握力的大小来匹配电流，白噪声等引起的感觉。实验结果和数量估计法的结果非常接近。预期指数和实际指数此外，握力匹配的预期指数和实际指数相符合这个事实也进一步证明了S.Steves幂定律的正确性。假设用数量估计法中对1000HZ声音响度的结果为：S1=I1b用数量估计法对握力的结果为：S2=I2c于是我们可以求出两个指数：b和c假定不同感觉通道的刺激引起的强度可以相互匹配，现在用握力来匹配1000HZ的声音的响度，如果幂定律是正确的，而且数量估计法是合适的，那么应该有S1=S2；那么就有I2c=I1b，那么I2=I1b/c于是我们可以得到握力匹配的两个指数：一个是理论预期的指数，用响度的指数b/握力的指数c。一个是实际的指数，即通过握力匹配实验得到的指数。如果幂定律是正确的，而且数量估计法是合适的，那么理论预期的指数应该和实验得到的指数相等。而结果表明确实如此。四、顺序量表的制作等级排列法等级排列法（rank-ordermethod）是一种制作顺序量表的直接方法，这个方法把许多刺激直接呈现，让许多被试按照一定标准，把这些刺激排一个顺序，然后把许多人对同一刺激评定的等级加以平均，这样就能求出每一刺激的平均等级。最后把各刺激按平均等级排出的顺序就是一个顺序量表。实验：对10个名人用等级排列法进行排序著名世界领导人：江泽民朱镕基比尔.克林顿叶立钦萨达姆希拉克普京布莱尔阿拉法特沙龙乔治.布什曼德拉请按人格魅力对他们排序。著名世界体坛人物：足坛：齐达内罗纳尔多里瓦尔多贝克汉姆欧文维艾里罗伯特.巴乔巴蒂斯图塔费戈劳尔篮坛：迈克尔.乔丹奥尼尔科比.布莱恩特邓肯艾佛逊卡尔.马龙斯托克顿罗德曼对偶比较法对偶比较法（methodofpairedcomparison）是把所有要比较的刺激都配成对，然后一对一对的呈现，让被试对刺激的某一特性进行比较，并做出判断。因为每一刺激都要分别和其它刺激进行比较，，假如刺激的总数是n，那么配对的个数就是n（n-1）/2。如果有10个刺激就可以配成45对。最后依据它们各自优于其它刺激的百分比的大小排成顺序，即可制成一个顺序量表。实验：用对偶比较法对喜爱的明星进行排序信号检测论的有关背景知识一、传统阈限概念人对于强度太弱的信号是不能够感觉到的，只有强度到某种程度以上