实验心理学 7. 心理物理学续——信号检测论 图文
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恰当的不攻击、不恰当的不攻击，其中应该攻击的情境为 信号，不应该攻击的情境为噪音）；要求被试回答这些攻 击行为是否能得到积极的社会评价 ➢ 结果：自身攻击性越高的青少年，在问卷中显示出的d’ 越低；而教养良好的青少年，其d’都很高→青少年攻击 行为是由于不能分辨恰当攻击和不恰当攻击的区别
总结
传统心理物理学方法测量阈限时难以排除众多非 感觉因素的影响
所以，辨别力是相对固定的，而反应偏向则会随 条件的改变而改变。
接受者操作特性曲线(ROC曲线)
感受性曲线：曲线上各点反映了相同的感 受性
虚惊概率为横轴，击中概率为纵轴构成的 坐标图，和被试在特定刺激条件下由于采 用不同的判断标准得出的不同结果画出的 曲线。
ROC曲线的绘制
图画页再认实验 ➢ 500页图画，分成5组，每组100张，分别对
心理物理学续——信号检测论
信号检测论
现代心理物理学最重要的内容之一
将个体客观的感受性和主观的动机、反应 偏好等加以区分，改变了人们对阈限的理 解
信号检测论引入的缘由
传统心理物理学家假定，被试的反应不会 受到任何与刺激无关的因素的影响，如被 试的态度、期望等。
被试侦测刺激并报告为“有”的概率P(y) 仅 是物理刺激强度的函数， P(y) =50%所对应 的刺激强度为感觉阈限。
信号伴随噪音，或者单独出现噪音，可以分别在心 理感受量值上形成两个分布：信号加噪音（SN）分 布；噪音（N）分布。
SN分布的均值总是大于N分布的均值。 两个分布呈正态，在中间强度上互相重叠。
噪音分布
信号分布
A0
A1
信号检测论的两种指标
辨别力指标d'：被试对刺激感受性的度量 判断标准：被试反应偏向的度量
P(s)不等于1，每一次试验可能出现也可能不出现 刺激，被试的反应类型有四种：
击 中(hit) 虚 报(false alarm)
P(y)=P(hit)+P(fa)
漏 报(miss) 正确拒绝(correct rejection)
被试反应=客观的感受过程+主观的决策过 程。
传统心理物理法无法把感受性的测量和被 试的动机、态度等主观因素造成的反应分 开。
ROC曲线的属性
➢ （1） β值的变化独立于d’的变化；
➢ （2） ROC曲线的曲率反应敏感性指标d’：对角线 表示P(y/SN)=P(y/N)， d’为0，即完全没有辨别力
认知研究中的应用
再认记忆研究 抑郁症和老年痴呆记忆症状的诊断：前者再认记忆的判断
标准升高；后者辨别能力下降
社会认知研究中的应用（攻击行为的研究） ➢ 刺激：2×2 的情境矩阵（恰当的攻击、不恰当的攻击、
β接近或等于1，被试的 标准不严也不松
β<1，被试的判断标准比 较松
感受性 d' 与判断标准 β
一般来说，人的分辨能力d' （感受性）在 短时间内不会变化，是恒定的
判断标准容易受到影响而改变
信号出现的概率 P(SN) 对被试回答的奖惩办法
决策标准受各种非感觉因素的影响，如信 号出现的先定概率和利益得失的权衡。
信号检测论可以区分被试感受性和反应偏 向。
信号检测论的基本思想
信号和噪音 决策标准
信号和噪音
信号：刺激，如亮光。 噪音：信号所伴随的背景，对信号起干扰
作用的因素，如视觉实验中伴随亮点信号 出现的照度均匀的背景。
呈现刺激时，有时只是呈现噪音（N）；有 时信号和噪音同时呈现（SN），让被试报 告是否出现信号。
当N分布与SN分布均为常态分布时：
决策标准
被试每一次感觉产生一定的感觉量值X X很弱，来自噪音分布；X很强，一定是信号。 问题是X处于信号和噪音分布的重叠区域上：X既
可能是信号，也可能是噪音，如何判断？
信号检测论假设，观察者选择某一个决策标准 （ β ）作为产生“信号”、“噪音”两种反应的 分界点。
事实上，P(y)不仅受刺激强度的影响，也受 各种非感觉因素的影响。刺激出现概率P(s) 就是其中之一。
指尖振动刺激的绝对阈限：P(y)和物理刺激 强度之间的关系受到不同P(s)取值的影响， P(s)=0.7时，阈限为1微米；P(s)=0.3时，阈 限为1.5微米。
传统心理物理学中，P(s)=1，忽略了P(s)不等于1 的情形。
四种反应的利益得失构成“支付矩阵”。
例子1矩阵：
β=
V是正确反应得到的价值，C是错误反应付出的代价
d’的大小反映被试客观的感受性，在实验中，只 要信号刺激的强度不变， d’就不变。
β的大小反映了被试的反应偏向，即判断标准的变 化，如果在实验中改变先定概率的大小或奖惩办 法等条件，那么β就会有相应的改变。
SN分布和N分布间的距离可以作为被试感受 性的衡量指标，称为辨别力指标（d'）。
辨别力指标
被试敏感性指标：内部噪音分布fN(X)与信号加噪音分 布fSN(X)间的分离程度。
辨别力d´， fN(X)与fSN(X)之间的距离作为敏感性的指标
计算公式: 两个分布的均数之差除之N分布的标 准差。
决策标准可以用X在N分布和SN分布上的纵线高度 （O）来衡量。
β =O(SN)/O(N) 击中/虚惊的似然比
第三章
判断标准的计算
第二节
击中率的纵坐标：与击中率相应的Z分数上正态曲线的高度 虚报率的纵坐标：与虚报率相应的Z分数上正态曲线的高度 PZO转换表
β >1，被试的判断标准 比较严
应0.1、0.3、0.5、0.7和0.9的先定概率 ➢ 如先定概率0.1时，当作“信号”的图画10
张，当作“噪音”的图画90张 ➢ 要去被试记住“信号”，之后随机逐张呈
现给被试图画，要求被试判断是“信号” 还是“噪音”。 ➢ 记录击中概率和虚惊概率，计算d’和β
不同先定概率下的d´和β
以虚惊概率为横坐标，击中概率为纵坐标，连接 5点绘成ROC曲线
但人的感觉系统可能存在阈限
阈限理论和信号检测论可以整合： ➢ 感觉系统对刺激的有效分辨从某一强度（阈限）
开始 ➢ 对于阈限以上强度的刺激，感觉报告取决于感觉
强度与某一主观决策标准相比较的结果
总结
传统心理物理学方法测量阈限时难以排除众多非 感觉因素的影响
所以，辨别力是相对固定的，而反应偏向则会随 条件的改变而改变。
接受者操作特性曲线(ROC曲线)
感受性曲线：曲线上各点反映了相同的感 受性
虚惊概率为横轴，击中概率为纵轴构成的 坐标图，和被试在特定刺激条件下由于采 用不同的判断标准得出的不同结果画出的 曲线。
ROC曲线的绘制
图画页再认实验 ➢ 500页图画，分成5组，每组100张，分别对
心理物理学续——信号检测论
信号检测论
现代心理物理学最重要的内容之一
将个体客观的感受性和主观的动机、反应 偏好等加以区分，改变了人们对阈限的理 解
信号检测论引入的缘由
传统心理物理学家假定，被试的反应不会 受到任何与刺激无关的因素的影响，如被 试的态度、期望等。
被试侦测刺激并报告为“有”的概率P(y) 仅 是物理刺激强度的函数， P(y) =50%所对应 的刺激强度为感觉阈限。
信号伴随噪音，或者单独出现噪音，可以分别在心 理感受量值上形成两个分布：信号加噪音（SN）分 布；噪音（N）分布。
SN分布的均值总是大于N分布的均值。 两个分布呈正态，在中间强度上互相重叠。
噪音分布
信号分布
A0
A1
信号检测论的两种指标
辨别力指标d'：被试对刺激感受性的度量 判断标准：被试反应偏向的度量
P(s)不等于1，每一次试验可能出现也可能不出现 刺激，被试的反应类型有四种：
击 中(hit) 虚 报(false alarm)
P(y)=P(hit)+P(fa)
漏 报(miss) 正确拒绝(correct rejection)
被试反应=客观的感受过程+主观的决策过 程。
传统心理物理法无法把感受性的测量和被 试的动机、态度等主观因素造成的反应分 开。
ROC曲线的属性
➢ （1） β值的变化独立于d’的变化；
➢ （2） ROC曲线的曲率反应敏感性指标d’：对角线 表示P(y/SN)=P(y/N)， d’为0，即完全没有辨别力
认知研究中的应用
再认记忆研究 抑郁症和老年痴呆记忆症状的诊断：前者再认记忆的判断
标准升高；后者辨别能力下降
社会认知研究中的应用（攻击行为的研究） ➢ 刺激：2×2 的情境矩阵（恰当的攻击、不恰当的攻击、
β接近或等于1，被试的 标准不严也不松
β<1，被试的判断标准比 较松
感受性 d' 与判断标准 β
一般来说，人的分辨能力d' （感受性）在 短时间内不会变化，是恒定的
判断标准容易受到影响而改变
信号出现的概率 P(SN) 对被试回答的奖惩办法
决策标准受各种非感觉因素的影响，如信 号出现的先定概率和利益得失的权衡。
信号检测论可以区分被试感受性和反应偏 向。
信号检测论的基本思想
信号和噪音 决策标准
信号和噪音
信号：刺激，如亮光。 噪音：信号所伴随的背景，对信号起干扰
作用的因素，如视觉实验中伴随亮点信号 出现的照度均匀的背景。
呈现刺激时，有时只是呈现噪音（N）；有 时信号和噪音同时呈现（SN），让被试报 告是否出现信号。
当N分布与SN分布均为常态分布时：
决策标准
被试每一次感觉产生一定的感觉量值X X很弱，来自噪音分布；X很强，一定是信号。 问题是X处于信号和噪音分布的重叠区域上：X既
可能是信号，也可能是噪音，如何判断？
信号检测论假设，观察者选择某一个决策标准 （ β ）作为产生“信号”、“噪音”两种反应的 分界点。
事实上，P(y)不仅受刺激强度的影响，也受 各种非感觉因素的影响。刺激出现概率P(s) 就是其中之一。
指尖振动刺激的绝对阈限：P(y)和物理刺激 强度之间的关系受到不同P(s)取值的影响， P(s)=0.7时，阈限为1微米；P(s)=0.3时，阈 限为1.5微米。
传统心理物理学中，P(s)=1，忽略了P(s)不等于1 的情形。
四种反应的利益得失构成“支付矩阵”。
例子1矩阵：
β=
V是正确反应得到的价值，C是错误反应付出的代价
d’的大小反映被试客观的感受性，在实验中，只 要信号刺激的强度不变， d’就不变。
β的大小反映了被试的反应偏向，即判断标准的变 化，如果在实验中改变先定概率的大小或奖惩办 法等条件，那么β就会有相应的改变。
SN分布和N分布间的距离可以作为被试感受 性的衡量指标，称为辨别力指标（d'）。
辨别力指标
被试敏感性指标：内部噪音分布fN(X)与信号加噪音分 布fSN(X)间的分离程度。
辨别力d´， fN(X)与fSN(X)之间的距离作为敏感性的指标
计算公式: 两个分布的均数之差除之N分布的标 准差。
决策标准可以用X在N分布和SN分布上的纵线高度 （O）来衡量。
β =O(SN)/O(N) 击中/虚惊的似然比
第三章
判断标准的计算
第二节
击中率的纵坐标：与击中率相应的Z分数上正态曲线的高度 虚报率的纵坐标：与虚报率相应的Z分数上正态曲线的高度 PZO转换表
β >1，被试的判断标准 比较严
应0.1、0.3、0.5、0.7和0.9的先定概率 ➢ 如先定概率0.1时，当作“信号”的图画10
张，当作“噪音”的图画90张 ➢ 要去被试记住“信号”，之后随机逐张呈
现给被试图画，要求被试判断是“信号” 还是“噪音”。 ➢ 记录击中概率和虚惊概率，计算d’和β
不同先定概率下的d´和β
以虚惊概率为横坐标，击中概率为纵坐标，连接 5点绘成ROC曲线
但人的感觉系统可能存在阈限
阈限理论和信号检测论可以整合： ➢ 感觉系统对刺激的有效分辨从某一强度（阈限）
开始 ➢ 对于阈限以上强度的刺激，感觉报告取决于感觉
强度与某一主观决策标准相比较的结果