Periferiche come strumenti di laboratorio

Che in un laboratorio si usi il computer per misurare il comportamento è oggigiorno scontato, ma che il comportamento che deriva dall'uso del computer sia oggetto di indagine, facendolo diventare uno strumento di misurazione per mezzo delle sue periferiche, potrebbe essere un ragionamento meno immediato. In particolare è certamente scontato l'uso del computer come elaboratore dei dati e come strumento per acquisirne di nuovi a partire da device esterni (periferiche), ma quello che si può anche fare è acquisire dati quantitativi del comportamento dalle periferiche che normalmente fanno parte integrante del computer stesso. Principalmente facciamo riferimento a tastiera, mouse, microfono e videocamera, caratteristiche di base oggi presenti in qualunque portatile o desktop, anche in quelli a basso costo.

Qualunque ricercatore dunque oggi ha a disposizione questi strumenti di laboratorio e renderli preziosi per misurare il comportamento è a questo punto questione di conoscenze e del software giusto, non certo questione di costo.

Cerchiamo, però, innanzitutto di capire come possono essere utili questi strumenti per raccogliere dati comportamentali.

Nel caso di tastiera e mouse l'utilizzo più immediato è lo stesso che si fa con le classiche pulsantiere per la risposta. Tuttavia, mentre le pulsantiere si devono interfacciare con specifici programmi, tastiera e mouse possono registrare dati da qualunque programma. E' ad esempio possibile esaminare il comportamento di pressione dei tasti o di uso del mouse durante la navigazione su

Facebook o, più in generale, mentre sto eseguendo un qualunque compito specifico all'uopo assegnatomi dallo sperimentatore.

L'idea è dunque quella di avviare la registrazione e tenere traccia di tutto ciò che si è fatto con tastiera e mouse fino a quando non si stoppa la registrazione stessa. Nell'eseguire questo tipo di sperimentazione bisogna però tenere sempre in considerazione alcuni aspetti metodologici di base. Innanzitutto bisogna individuare un punto di partenza o meglio un momento di partenza.

Si può anche stabilire che il partecipante prema il tasto CTRL tre volte di seguito e parta a eseguire il compito subito dopo. Questa semplice operazione ci può aiutare a scartare i dati iniziali (tempi morti della sperimentazione). Ovviamente se si può capire l'esecuzione del compito dai tasti che ha premuto o dal nome del programma in cui è entrato, questa operazione non servirà in quanto questi eventi vengono tutti automaticamente archiviati. Un altro caso da considerare è invece quando si usi un altro software specifico, nella stessa sessione, che rileva autonomamente degli eventi (come l'avvio dei dati psicofisiologici). Infatti se questo avvio avviene sullo stesso computer, non ci sono problemi in quanto i due elenchi di eventi possono essere sincronizzati tramite l'orologio di sistema, se invece sono su diversi computer sarà necessario avere un marker di sincronizzazione o comunque un modo per sincronizzare gli orologi di sistema dei due diversi computer e questo è un'operazione più complessa.

In generale quindi usando lo stesso computer (anche se con un monitor esterno per la presentazione ai partecipanti), non ci sono problemi nell'archiviare tutti gli eventi.

Esistono molti prodotti, anche commerciali, per poter effettuare questa operazione, tecnicamente detta di logging, a mio parere comunque uno dei migliori è basicKeyLogger, open source (a codice aperto) e liberamente scaricabile dall'apposita pagina SourceForge: http://sourceforge.net/projects/basickeylogger/.

Una volta installato il programma in un'apposita cartella, saranno disponibili una serie di file ".exe" per far partire il programma. Il principale e più semplice modo per partire con la registrazione avviene eseguendo il file "startKeyLogger.exe" in conseguenza del quale apparirà la finestra di cui in Figura 4.1.

Figura 4.1. Avvio del logging di tastiera e mouse.

A questo punto si può eseguire (o fare eseguire al partecipante alla ricerca) il compito specifico e si terrà traccia di tutti gli eventi di tastiera e mouse con una precisione stimata di 10-15 millisecondi (ms), un impiego di capienza disco di 2.5 k/s per il log degli eventi e di 0.2 k/s per il log delle operazioni. Il software funziona

mediante una copia locale standalone di Python e dunque non avrà bisogno di ulteriori installazioni di software di terze parti.

Nella cartella del programma è presente una sottocartella data dove saranno memorizzati i due file log, riempiti sequenzialmente ad ogni riavvio dell'applicazione. Contenendo i timestamp, ovvero l'ora esatta per ciascuna rilevazione, non si rischiano sovrapposizioni. In Figura 4.2 sono state selezionate le righe di registrazione della pressione dei tasti durante la scrittura della parola "PROVA". Come si può notare sono presenti sempre due eventi, il primo indica la pressione e il secondo indica il rilascio del pulsante, sebbene la differenza di tempo tra questi due eventi è normalmente di pochi decimi di secondo (una scrittura a velocità sostenuta avviene a circa 120 battute al minuto, ovvero una media di due battute al secondo, quindi la pressione del tasto dovrebbe durare meno di 200 millisecondi). Guardando in figura le differenze tra timestamps, proprio a livello di millisecondi, si vede che la pressione del tasto e di poco più di cento millisecondi.

Figura 4.2. Log dei dati raccolti scrivendo la parola "PROVA".

Una volta estratti i dati, è possibile fare alcune osservazioni sui dati, tramite dei semplici grafici, come in Figura 4.3 e calcolare tutti gli indici necessari, per ciascun evento, come in Figura 4.4.

Figura 4.3. Grafico delle operazioni eseguite e relativa latenza.

Figura 4.4. Tabella con il calcolo delle operazioni eseguite.

E' anche possibile tracciare, con un semplice grafico, il percorso effettuato con il mouse e i relativi click, come si può vedere in Figura 4.5.

Figura 4.5 Percorso del mouse e relativi clicks effettuati.

In questa sede ci siamo limitati a effettuare qualche semplice analisi di insieme. Tuttavia questi dati possono risultare assai complessi, in virtù del contesto entro cui la sperimentazione opera.

Nella seconda parte del volume si daranno gli strumenti atti a gestire anche dati molto complessi ed effettuare le più avanzate sistematizzazioni possibili anche a partire da questi strumenti.

Così come è possibile registrare dati da tastiera è mouse, allo stesso modo saremo capaci di rilevare importanti dati da altre periferiche e registrarli di conseguenza, onde poter effettuare attente sperimentazioni ed una più profonda analisi di nuovi possibili dati comportamentali. In particolare facciamo riferimento a microfono e video. Anche per questi strumenti il costo è molto basso e spesso si trovano già integrati su portatili e desktop anche di fascia bassa. Esistono sul mercato molto prodotti professionali per la gestione audio e video che possono essere utili per misure comportamentali di vario tipo. Di seguito daremo indicazione, come sempre nel volume, di software gratuiti e possibilmente a codice aperto, che possano costituire la base sia per la misurazione del comportamento, sia per usi sperimentali in psicologia.

Per la semplice registrazione audio, si può usare Audio Recording Interface (http://sourceforge.net/projects/audiorec/), un software che peraltro si interfaccia molto bene con basicKeyLogger, prima visto per il logging di tastiera e mouse. La comodità di Audio Recording Interface risiede nel poter partire e stoppare la registrazione audio prestabilendo una combinazione di tasti da premere contemporaneamente come possiamo vedere in Figura 4.5.

Se ad esempio vogliamo definire come combinazione di tasti da premere contemporaneamente il control di sinistra, lo Shift di sinistra (è il tasto per fare una singola lettera in maiuscolo) e le lettere "k" e "j", basterà effettuare questa pressione contemporanea nell'apposita finestra (Figura 4.6) e il programma genererà la sequenza: LCtrl+LShift+K+J.

Figura 4.6. Menu di configurazione di Audio Recording Interface.

Inoltre, sempre nel menu "Configure", andando sulla scheda

"General" sarà possibile inserire l'opzione "Minimize to tray icon"

che terrà il software in stand-by senza infastidire sul monitor (Figura 4.7).

Figura 4.7. L'icona del microfono sulla system tray indica che il software è in stand-by.

Con il software in stand-by (Figura 4.7), potrò in ogni momento iniziare la registrazione audio e stopparla usando la combinazione predefinita (opzione "toggle" in Figura 4.6) o farla partire e stopparla tramite le due diverse combinazioni (opzione "start" e opzione "stop" in Figura 4.6).

Audio Recording Interface si integra automaticamente con basicKeyLogger in quanto la combinazione di tasti prestabilita sarà normalmente loggata e quindi facilmente rilevabile tra i dati. Il timestamp relativo al rilascio dell'ultimo tasto della sequenza sarà anche il timestamp di avvio della registrazione. Allo stesso modo ricaviamo facilmente il timestamp di fine registrazione.

In pratica, dunque, quando facciamo una sperimentazione e raccogliamo i dati di tastiera e mouse, possiamo anche raccogliere i dati audio, tramite la pressione dei tasti che abbiamo predefinito e l'avvio della registrazione troverà un posto sulla nostra timeline sperimentale per via del logging della combinazione dei tasti.

Tutte le registrazioni sperimentali verranno salvate in una cartella pronte per l'analisi. L'elaborazione dei dati audio verrà trattata nella seconda parte del volume, con dei tools gratuiti che ci permetteranno di effettuare analisi avanzate. Qui invece vediamo come fare un primo rapido trattamento sui dati audio, in particolare tagliarli, operazione molto importante anche per la preparazione di stimoli audio sperimentali, infatti come abbiamo visto al Capitolo 2, a volte è utile definire un'unica sessione sperimentale dentro cui dividere in epoche predefinite e temporalmente precise. Dunque, ad esempio, per un disegno bilanciato che prevede due fasi controbilanciate e un primo periodo di baseline, creeremo due file audio: uno contenente il tempo di baseline (con silenzio), il primo audio e il secondo audio e l'altro file con baseline (con silenzio), il primo audio e il secondo audio. I due file avranno la stessa durata e, per

costruzione, epoche ben definite (ad esempio 2 minuti ciascuna).

Lo sperimentatore si dovrà solo preoccupare a questo punto di assegnare un file a metà gruppo e l'altro ai restanti partecipanti.

Per questa prima modifica dei dati audio, di cui abbiamo appena parlato, possiamo usare il software open source gratuito Audacity (http://audacity.sourceforge.net/?lang=it).

Figura 4.8. Due tracce divise in tre epoche per l'uso in sperimentazioni con stimoli audio.

Audacity è un programma molto semplice e intuitivo da usare. Si fa quasi tutto quel che serve selezionando, tagliando, compiando e incollando parti delle tracce, lavorando anche a più livelli per più tracce, contemporanee o staccate. Si può anche aggiungere il silenzio nel punto che desideriamo (menu "Generate" >

"Silence...") e fare semplici collage di diversi pezzi audio.

Audacity è dunque il programma ideale per manipolare l'audio

nelle sperimentazione: come prima descritto si possono creare tre parti di audio bilanciate, in due tracce separate da esportare singolarmente, una per file (come da Figura 4.8). Audacity è anche molto utile per una primissima analisi e correzione del segnale audio registrato a scopi sperimentali.

Veniamo adesso, invece, alla registrazione dei dati video. La registrazione video genera una maggiore quantità di dati ed è in generale più complessa.

Trattiamo qui della registrazione tramite webcam commerciali a basso costo o già incluse nel nostro portatile, per la registrazione con camere professionali si dispone generalmente di hardware e software specifico in dotazione. Della registrazione con stereo-camere ci occuperemo invece nel prossimo paragrafo.

Per modificare e tagliare i video in modo non professionale si può usare Windows Movie Maker ( http://windows.microsoft.com/it-it/windows-live/movie-maker) che ci permette di tagliare, copiare e incollare parti di video, così da poter creare una sequenza sperimentale, come abbiamo visto per l'audio.

Per registrare video da webcam, invece, possiamo usare il software open source gratuito ISPY (http://www.ispyconnect.com). ISPY nasce come software di videosorveglianza (Figura 4.9), ma risolve molti problemi anche in ambito sperimentale, consentendo molte funzioni, quali la registrazione continua, l'attivazione programmabile, anche su eventi, il controllo remoto e l'intervento tramite voce dello sperimentatore a distanza, anche via

smartphone. Può inoltre gestire più webcam alla volta e registrare anche su un server remoto i video.

Figura 4.9. Registrazione video con ISPY.

ISPI è anche in grado di riconoscere il movimento, la presenza di volti, o i codici a barre. Si può anche definire una lista di testi di codici a barre che una volta scansionati attivano un programma o un suono o qualche altro evento.

Esiste anche un'altra importante tipologia di video recording, oltre a registrare dalla webcam si può infatti voler registrare quanto accade a monitor. Questo è piuttosto frequente nelle sperimentazioni, sopratutto se il programma specifico che si sta usando prevede la visualizzazione ma non una registrazione.

Un programma di questo tipo è "on screen capture recorder to video free" (http://sourceforge.net/projects/screencapturer/), open source gratuito che consente di registrare tutto ciò che avviene a monitor in un file video mp4 a risoluzione nativa (Figura 4.10).

Figure 4.10. La semplice interfaccia di on screen capture recorder to video free.

Un'ultima parentesi rispetto al video la si deve fare per il downlowad di video da YouTube, dove sono presenti molti

"stimoli" gratuitamente messi a disposizione dagli utenti di tutto il mondo. Esistono molti software gratuiti per effettuare il download, ne segnaliamo uno open source: YouTube Video Downloader (http://sourceforge.net/projects/ytdopensource/), davvero molto semplice da usare. In pratica, si apre il programma, si inserisce il link, si aspetta, una volta comparse le varie opzioni sul formato di download se ne sceglie una e poi si preme download (Figura 4.11).

Figura 4.11. YouTube Video Downloader, il software open source gratuito per scaricare video da YouTube.