动物以与人类不同的颜色看到世界新相机揭示了它的样子
发布时间:2024-01-29 15:23:22 编辑:邹娣君 来源:
如果您曾经希望能够通过另一种动物的眼睛看世界,我们有好消息给您。我们也对此感到好奇,并且作为专门研究色觉的科学家,我们创建了一个解决方案:一个摄像头系统和软件包,可让您以动物视角的颜色录制视频。
许多动物,包括蜜蜂、鸟类,甚至驯鹿和老鼠等哺乳动物都可以感知紫外线。事实上,人类对紫外线缺乏敏感性更多的是一个例外,而不是普遍现象。在可见光谱的另一端,人眼具有对红色敏感的受体,而许多动物(包括蜜蜂、小鼠和狗)对红色视而不见,就像我们对紫外线一样。
即使涉及到动物王国中感知的蓝色和绿色颜色,动物所感受到的“纯蓝色”或“纯绿色”光的精确波长也因物种而异。因此,没有两个物种会以相同的颜色看到世界。
我们邀请您凝视天空,欣赏它的蓝色是阳光在大气中散射和您自己的感官系统的共同产物。你看到的颜色是你所特有的——事实上,对于许多动物来说,天空是紫外线色的。
现在,慢慢地低下你的眼睛,尝试想象其余的景观对于其他物种来说会是什么样子。借助我们的新相机系统,我们离了解其他动物所生活的这个奇妙而陌生的世界又近了一步。
捕捉运动中的世界
虽然我们无法想象紫外线对于能够感知它的动物来说是怎样的,但我们可以使用假彩色图像将其可视化。例如,对于对三种光(紫外线、蓝色和绿色)敏感的蜜蜂,我们可以将它们可感知的颜色转移到人类可见范围内,例如紫外线表示为蓝色,蓝色表示为绿色,绿色表示为红色。
到目前为止,我们只能将此过程应用于不可移动的物体。假彩色摄影依赖于通过一系列光学滤镜拍摄一系列照片,然后将它们叠加起来,这种顺序方法意味着所有照片中的所有内容都必须处于完全相同的位置。
这是一个严重的缺点。这是一个费力的过程,限制了可以真实成像的物体数量。例如,从一百个不同角度拍摄虹彩孔雀羽毛的照片需要拧开和拧下每个滤镜一百次。
更糟糕的是,所有与运动相关的信息都被丢弃。然而,生命世界却在不断运动:树木在风中摇曳,树叶飘动,鸟儿沿着树枝跳跃,寻找在灌木丛中奔跑的昆虫。我们需要一种方法来可视化所有这些运动。
第一个挑战是设计一款能够同时记录紫外线和可见光的相机。解决方案是分束器。这种特殊的光学设备像镜子一样反射紫外线,但允许可见光穿过,就像透明玻璃一样。
我们在3D打印外壳中放置了两台相机(没什么太奇特的,与您可以在商店和网上购买的同类,但其中一台经过修改以记录紫外线),这样修改后的相机接收反射的紫外线,而库存相机则接收反射的紫外线。透射可见光。我们叠加并同步这两个摄像机的记录,一系列转换步骤使我们能够计算到达每个摄像机传感器的光量。
由此,我们可以估计如果动物从我们相机的有利位置观看场景,其眼睛会捕获到的光量。
我们已经在网上免费提供了实现视频转换所需的所有代码和相机系统的计划,以及我们尽力解释如何从头开始构建相机。
我们的目标是让其他研究人员建造自己的相机,并用它们来回答有关其他物种如何看待世界的问题。有很多可能性。
我们可以记录孔雀的舞蹈,看看它们的羽毛对孔雀来说是多么耀眼。这些羽毛的虹彩延伸到紫外线中——我们的记录显示,这些羽毛对目标观众来说比对我们来说显得更加丰富多彩。
我们可以准确地描述毛毛虫在鸟类捕食者面前的惊吓表现,并理解为什么意外闪烁的彩色图案会吓跑它们。我们可以询问动物如何在森林地面上的不同点之间移动以炫耀或隐藏它们的颜色。
我们还可以创建博物馆藏品中蝴蝶和其他昆虫的图像记录,并提供动物视图转换作为数字图书馆的一部分。我们可以确保玻璃幕墙对于鸟类来说足够可见,否则可能会与玻璃幕墙发生碰撞。
但最令人兴奋的问题将是那些我们尚未考虑的问题。直到现在我们开始用动物看到的颜色拍摄自然世界的视频,我们才开始注意到那里有多少信息。发现就在您自己的后院等待着您。
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