Yeni kamera sistemi dünyayı kuşların ve arıların gözünden görmemizi sağlıyor

Hayvanların dünyayı nasıl algıladığını, çoğu zaman insanların algılayışından farklı olan şeyi kim merak etmemiştir? Bilim adamlarının, fotoğrafçıların, film yapımcılarının ve diğerlerinin, tozlaşma için olgun bir çiçeği avlayan bir arının gördüğü renkleri yeniden yapılandırmaya çalışmasının çeşitli yolları vardır. Artık çok disiplinli bir ekip, aydınlatma koşulları açısından mevcut sistemlerden daha hızlı ve daha esnek olan ve hayvanların doğal ortamlarındaki hareketli görüntülerini yakalamasına olanak tanıyan yenilikçi bir kamera sistemi geliştirdi. Yeni kağıt PLoS Biyoloji dergisinde yayınlandı.

“Hayvanların dünyayı görme biçiminden uzun zamandır etkileniyoruz. Duyusal ekolojideki yeni teknikler, statik sahnelerin bir hayvana nasıl görünebileceği konusunda çıkarım yapmamıza olanak tanıyor.” ortak yazar Daniel Hanley dediFairfax, Virginia'daki George Mason Üniversitesi'nden bir biyolog. “Ancak hayvanlar genellikle hareketli hedeflerle ilgili kritik kararlar verirler (örn. yiyecek maddelerini tespit etmek, potansiyel bir eşin sergilenmesini değerlendirmek vb.). Burada ekolojistler ve film yapımcıları için, canlıların renklerini yakalayıp görüntüleyebilecek donanım ve yazılım araçları sağlıyoruz. hayvanlar algılar.” Hareket halinde.”

Hanley ve ortak yazarlarına göre, farklı hayvan türleri, her hayvanın özel çevresel ihtiyaçlarına bağlı olarak ultraviyoleden kızılötesine kadar geniş bir dalga boyu aralığına duyarlı benzersiz fotoreseptör setlerine sahiptir. Bazı hayvanlar polarize ışığı bile algılayabilir. Yani her tür rengi biraz farklı algılayacaktır. Örneğin bal arıları ve kuşlar, insan gözünün göremediği ultraviyole radyasyona karşı hassastır. Yazarlar, “Ne gözlerimiz ne de ticari kameralar ışıktaki bu tür değişiklikleri yakalayamadığı için, geniş görsel alan alanları keşfedilmemiş durumda” diye yazdı. “Bu, hayvan görüşünün sahte renkli görüntülerini güçlü ve ikna edici kılıyor.”

Ancak yazarlar, sahte renkli görüntüler üretmeye yönelik mevcut tekniklerin, hayvanların hareket ederken gördükleri renkleri tanımlayamayacağını vurguluyor; bu önemli bir faktör çünkü hareket, farklı hayvanların nasıl iletişim kurduğu ve renklerin görünümü ve sinyalleri tespit ederek etraflarındaki dünyada nasıl gezindikleri konusunda çok önemli. . Örneğin, geleneksel spektrofotometri, belirli bir hayvanın fotoreseptörlerinin bu ışığı nasıl işlediğini tahmin etmek için vücuttan yansıyan ışığa dayanır, ancak bu zaman alıcı bir yöntemdir ve birçok mekansal ve zamansal bilgi kaybolur.

Multispektral görüntüleme, farklı dalga boylarında (ultraviyole ve kızılötesi dahil) bir dizi görüntü alır ve bunları kameradan bağımsız renk ölçümleri elde etmek için farklı renk kanalları halinde birleştirir. Bu yöntem, daha iyi konumsal bilgi için bir miktar çözünürlük sağlar ve örneğin hayvan sinyallerini incelemek için çok uygundur, ancak yalnızca sabit nesneler üzerinde çalışır, dolayısıyla zamansal bilgi mevcut değildir.

Araştırmacılar, bunun bir dezavantaj olduğunu, çünkü “hayvanların gölge oluşturan ve ışık üreten karmaşık şekillerden sinyaller alıp aldığını” yazdı. “Bu sinyaller, sürekli değişen ışıklandırma ve bakış açıları altında değişiklik gösteriyor. Arka plan, aydınlatma ve dinamik sinyaller arasındaki bu etkileşimle ilgili bilgi azdır. Ancak, özgür yaşayanlar tarafından renklerin kullanılma ve dolayısıyla algılanma biçimlerinin kritik bir yönünü oluşturur. Doğal ortamlardaki organizmalar.”

Bu nedenle Hanley ve meslektaşları, bir hayvanın doğal ortamda göreceği görsel sinyallerin tüm karmaşıklığını yakalayan, hayvanların yüksek çözünürlüklü videolarını üretebilen bir kamera sistemi geliştirmeye koyuldu. Mevcut multispektral görüntüleme yöntemlerini yeni donanım ve yazılım tasarımlarıyla birleştirdiler. Kamera aynı anda dört renk kanalında (mavi, yeşil, kırmızı ve ultraviyole) video kaydeder. Bu veriler “algısal birimler” halinde işlendiğinde, sonuç, sahip oldukları fotoreseptörler hakkında bildiklerimize dayanarak, farklı hayvanların renkli bir sahneyi nasıl algıladığını gösteren doğru bir videodur. Ekibin sistemi algılanan renkleri yüzde 92'ye varan doğrulukla tahmin ediyor. Kameralar ticari olarak temin edilebilir ve yazılım açık kaynak olduğundan başkaları da özgürce kullanabilir ve üzerine geliştirme yapabilir.

Bu makalenin üst kısmındaki video, bal arılarının, yiyecek arayan ve çiçekler üzerinde etkileşime giren (hatta kavga eden) diğer arıları izlerken gördükleri renkleri tasvir ediyor; bu, bir kamera sisteminin doğal bir ortamda davranışları yakalama yeteneğinin bir örneğidir. Aşağıda Hanley sahada UV engelleyici güneş kremi sürüyor. Araştırmacılar, açık renkli derisinin kabaca insan görüşüne ve bal arısı sahte renk görüşüne benzediğini yazdı, çünkü “deri yansıması daha uzun dalga boylarında giderek artıyor.”