Psychophysics

• 7 Factors that Influence Visual Sensitivity:

  • Background Illumination or Light Adaptation - Weber's Law (direct proportionality)
  • Dark Adaptation - lower sensitivity
  • Eccentricity -
  • Pupil Diameter.​
  • Spatial Summation - L x A = k (threshold reached when luminance and area threshold exceeds constant value - Ricco's Law)
  • Temporal Summation - L x T = k (threshold reached when luminance of stimulus and time equals or exceeds constant value - Bloch's Law)

  *Faster for cones = 20msec

  *Slower for rods = 100msec

  • Optical and Neural = disease, cataracts, aberrations, refractive errors, age
• Describe the Just Noticeable Difference (JND) and its relationship to Weber’s​ law:

  • Weber’s law describes the Just Noticeable Difference (JND) required to detect a  stimulus when there is a background level of light.
• • Compare and contrast six of the most common methods for measuring a threshold.​
  • Limits, Staircase, Constant Stimuli, Adjustment, Forced Choice, Adaptive.
• • Describe the four stages of visual perception.​
  • Detection, Identification, Discrimination, Scale
• • Four Scenarios when detecting a stimulus: hit, miss, correct rejection, false alarm.​
  • Liberal criterion: high hit rate when a stimulus is present but also a high number of  false alarms.​
  • Conservative criterion: significant number of misses when a stimulus is present but  very few false alarms.​
  • Sensitivity: Proportion of hits (true positives) the test detects relative to the  number of hits + misses (true positives + false negatives).​
  • Specificity: Proportion of correct rejections to the number of correct rejections  plus false alarms.​
• Describe how the spatial CSF changes with different medical conditions.​

  • B = Multiple sclerosis - mid to low spatial frequencies contrast sensitivity losses.​
  • C = Cataracts - overall reduction across frequencies in contrast sensitivity.​
  • D = Mild refractive error or mild amblyopia - high spatial frequency contrast sensitivity losses.​
  • C = More severe refractive errors or severe amblyopia - overall reduction across frequencies in  contrast sensitivity.​
  • A = normal CSF
• Spatial​

  • CSF = Describes the sensitivity of the visual system to spatial frequency and contrast.​
  • Contrast of the grating patterns is adjusted to determine the threshold for a given spatial​

  frequency. The reciprocal of this contrast threshold is the contrast sensitivity.
• • Describe how the spatial CSF changes with age. = Become more sensitive to contrast and our maximum acuity (the highest spatial frequency that we can see) increases.​
  • Describe the basis of Fourier Analysis. = Any visual scene can be constructed from a combination of sine wave gratings (4 of them)​
  • Provide evidence for separate spatial frequency channels in vision. = Adaptation experiments, where viewing a grating of a certain frequency  temporarily reduces contrast sensitivity at that frequency.​
• TEMPORAL:

  • critical flicker frequency = Transition point of an intermittent light source where the flickering light ceases and  appears as a continuous light.​
  • Ferry-Porter Law = Critical Flicker Frequency is proportional to the logarithm of the luminance of the​

  flickering stimulus.​ The further you move away from the fovea the lower the critical flicker frequency.​

  • measure temporal CSF = Contrast of the modulated grating patterns is adjusted to determine the threshold for a  given flicker frequency. The reciprocal of this contrast threshold is the contrast sensitivity
• 4 Properties of Sine Waves:

  • Contrast = luminance b/w light and dark
  • Spatial Frequency = spacing of light and dark bars
  • Spatial Phase = shift
  • Orientation = angle of sine wave