信号检测论——有无法

信号检测论——有无法

姓名

（上海师范大学应用心理学，上海，201418）

摘要本实验采用信号检测论中的一个基础实验程序——有无法，考察两名被试在不同的先定概率的情况下，辨别力和判定标准的大小。实验发现：（1）信号检测论是一种心理学实验常用的有效研究方法；（2）击中率和虚报率会随着先定概率的提高而增加；（3）被试对声音频率的辨别力和判断标准有显著的性别差异。

关键词信号检测论；有无法；先定概率；辨别力；判定标准

1 导言

信号检测论是现代信息论的重要分支领域，由美国心理学家坦纳（W. P. Tanner）和斯威茨（J. A. Swets）应用于知觉研究。信号检测论与心理物理学均认为，物理刺激所引发的心理感受是一个正态连续变量。两者的区别在于：传统心理物理学的阈限概念假设了一种理想状态，其中刺激出现时是完全纯净的，个体对刺激的知觉不会受到其他因素的干扰。信号检测论认为，信号总是在噪音的伴随下出现的，因此对信号刺激的知觉不可避免的会受到各种噪音的干扰。一切影响到信号侦测的背景都是噪音，它可能由内部自发的神经活动所引起，也可能由外部的实验处理或环境变化所导致。

信号和噪音是信号检测论中最基本的两个概念。在心理学领域，信号检测论所指的信号可以理解为刺激。而噪音就是信号所伴随着的背景。信号检测论假定，噪音总是存在于系统之中，无法消除——无论这个系统是一个收音机，还是人的神经系统。

信号检测论有三个基础的实验程序：有无法、迫选法和评价法。有无法的基本程序是：注释呈现刺激后，让被试判定所呈现的刺激中有无信号，并口头报告。被试对有无信号出现的判断有四种结果：击中、虚报、漏报和正确否定，但判断的条件概率一般只用击中的条件概率和虚报的条件概率，因为其他的两个是这两个条件概率的互补。

信号伴随噪音和单独出现噪音，这两种情况下，分别可以在心理感受量值上形成两个分布：信号加噪音分布和噪音分布，前者也常常简称为信号分布。由于信号总是叠加在噪音背景之上，因此总体上信号分别总是比噪音分布的心理感受更强些。信号分布和噪音分部间的距离也可以作为心理物理学实验中对被试感受性的衡量指标，这被称为辨别力指标（d’）。信号检测论假设，观察者选择某一个似然比的值作为产生“信号”、“噪音”两种判断反应的

分界点，或称决策标准或判断标准（β）。

信号检测论对传统心理物理学的最大贡献在于，采用了辨别力（d’）和判断标准（β）两个指标，把感觉器官的刺激检测能力和反应偏向区别开来。辨别力（d’）反映了被试对刺激的敏感性，受到信号强度与被试感受性的双重影响。d’值越大，表示信号越容易被侦测到，说明信号强度越大或被试感受性越高。d’可以通过信号分布与噪音分布之间的距离来衡量，或表示为接受者操作特征曲线（ROC曲线）的曲率。判断标准（β）则反映了被试的反应偏向，受到非感觉因素——如刺激出现的先定概率，对被试判断结果的奖惩办法，被试的动机等的影响。β值越大，表示被试所采用的判断标准越严格，即被试给出“刺激或刺激差异存在”的反应时越谨慎；反之，β值越小，则表示被试所采用的判断标准越宽松，在被试给出“有”的反应时，越轻率。

本实验的实验目的是：检验当呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，对被试的辨别力d和判断标准β是否有影响，并且学习绘制ROC曲线。

2 方法

2.1被试

上师大心理系本科生两名，被试一为男性，被试二为女性

2.2仪器与材料

仪器：计算机及PsyTech心理实验系统。

材料：4种频率声音：1005Hz、1010Hz和1015Hz

2.3程序

登录并打开PsyTech心理实验软件主界面，选中实验列表中的“信号检测论（有无法）”单击呈现实验简介。点击“进入实验”到“操作向导”。在参数设置中，实验者可以让被试先进行预备实验确定信号的频率。如果不做预备实验可以人工选取1005、1010、1015中的一种频率的声音作为信号，直接开始实验。

预备实验的指导语是：“这是一个预备实验，使用1号反应盒。每次实验计算机将先后发出两个不同频率的声音。请你判断哪个声音的频率更高。如果你觉得第二个声音比第一个声音的频率高，请按“＋”键；如果觉得第二个声音比第一个声音的频率低，请按“－”键。预备实验将进行30次。当你明白了上述指导语后，请点击下面的“预备实验”按钮开始。”

预备实验结束后，实验者在“预备实验结果”中将正确百分比中最接近80%的频率作为正式实验的信号（SN），而1000HZ则作为噪声（N）。

正式实验指导语是：“这个实验要测验你对声音频率的辨别力，实验将逐个呈现一系列

声音。请你使用1号反应盒，判定出现的声音刺激是信号还是噪声。是信号就按“＋”号键，是噪声就按“－”号键，即使不能肯定也要凭感觉选择。实验将做很多次，每50次为一组。每组信号和噪声出现的概率可能是不同的。本组实验信号出现的概率为50%。实验开始前请先分别按“信号”按钮和“噪声”按钮熟悉两者的区别，按“信号”按钮将响一次信号声，按“噪声”按钮将响一次噪声。可以多按几次试听。当你明确了下面实验的先定概率以及了解了信号与噪声的区别后就可以点击“开始本组实验”按钮进行实验了。”

本实验有三个先定概率，不同先定概率刺激的呈现按如下顺序进行：0.50、0.20、0.80、0.80、0.20、0.50，并将每种先定概率下的100次实验分为两个50次进行。每50次实验前指导语会告知被试下面要做的实验中信号出现的概率，同时要求被试去点击“信号试听”和“噪声试听”按钮，以熟悉信号与噪声的声音区别。被试明确这两点对准确完成实验非常重要。然后再点击“正式实验”开始。做完6个单元（50次/单元）弹出实验结束提示语。

实验结束，数据被自动保存。实验者可直接查看结果，也可换被试继续实验，以后在主界面的“数据”菜单中查看。

2.4数据处理

采用了EXCEL 2010进行数据处理

3 结果

3.1 描述性统计结果

表1 被试一（女）在三种先定概率下的击中率和虚报率比较表

先定概率0.2 0.5 0.8

击中率0.95 0.94 0.96

虚报率0.11 0.08 0.05

在先定概率为0.2时，被试一的击中概率为0.95，虚报概率为0.11；在先定概率为0.5时，被试一的击中概率为0.94，虚报概率为0.08；在先定概率为0.8时，被试一的击中概率为0.96，虚报概率为0.05。

表2被试二（男）在三种先定概率下的击中率和虚报率比较表