Video afspelen is een veel gebruikte techniek in het gedrag van dieren. We creëerden en geëvalueerd worden een programma dat op regels gebaseerd, interactief afspelen van 3-D computer animatie is van toepassing in reactie op real-time, geautomatiseerde data over het onderwerp gedrag.
Video afspelen is een veel gebruikte techniek voor de gecontroleerde manipulatie en de presentatie van visuele signalen in dierlijke communicatie. In het bijzonder, parameter-computer animatie biedt de mogelijkheid om zelfstandig te manipuleren een aantal van gedrags-, morfologische of spectrale kenmerken in de context van realistische, bewegende beelden van de dieren op het scherm. Een belangrijke beperking van de conventionele afspelen, echter, is dat de visuele stimulus de mogelijkheid tot interactie met het levende dier mist. Lenen van video-game-technologie, hebben we een geautomatiseerd, interactief systeem voor het afspelen van video-animaties die controles in reactie op real-time signalen van een video-tracking systeem. We hebben laten zien deze methode door het uitvoeren van partner-keuze proeven op vrouwelijke zwaarddragers vis, Xiphophorus birchmanni. Vrouwtjes kregen een simultane keuze tussen een mannelijke soortgenoten het hof en een hof mannelijk heterospecific (X. Malinche) aan weerszijden van een aquarium. De virtuele mannen stimulans was geprogrammeerd om de horizontale positie van de vrouwelijke spoor, zoals het hof mannen doen in het wild. Mate-choice proeven op in het wild gevangen X. birchmanni vrouwtjes dat werd gebruikt om het prototype in staat is om effectief te genereren van een realistische visuele stimulus te valideren.
Vorige methoden voor interactieve video afspelen in dierlijk gedrag hebben vertrouwd op een menselijke operator om reacties te verstrekken aan gedrags-signalen van patiënten. Met IVP, creëerden we een programma dat op regels gebaseerde interactiviteit toegepast in reactie op de real-time, geautomatiseerde data over het onderwerp gedrag. We kort de stappen voor het maken van het programma hieronder.
De eerste stap was om digitale mannelijk voorbeelden van X. te creëren birchmanni en X. Malinche. We hebben een aanpak die vergelijkbaar is met eerdere studies 6. We creëerden 3D mazen die op texturen gemodelleerd op basis van foto's van echte X. birchmanni en X. Malinche. Voor het vastleggen van de realistische texturen van de echte vis, dezelfde foto's gebruikt om de vis vormen model werden gebruikt als texturen voor de vissen. Een vlakke kaart toegepast op de UV-coördinaten lijn van de UV-kaart met de foto textuur. Ten tweede moet de digitale vis mesh vervormt als een echte vis. Om dit te bereiken, werd een virtueel skelet gemaakt voor lichaam en vinnen en "gevild" aan de mesh. Het skinning proces maakt het gaas te worden vervormd wanneer de gewrichten zijn gedraaid.
Ten tweede, voegden we beweging aan de digitale vissen. Zes belangrijke bewegingen die een mannelijke zwaarddragers vis maakt zijn geanimeerd. Drie van de bewegingen werden gebruikt om de verschillende snelheden waarop een vis zou zwemmen vertegenwoordigen. De andere drie bewegingen waren de vis nog steeds, draaien, of de uitstalling van een laterale hofmakerij. Omdat mannetjes kunnen verhogen of hun rugvin verlagen in overeenstemming met de vraag of mannelijke of vrouwelijke ontvangers aanwezig zijn drie, we ontkoppeld de beweging van de rugvin van die van de laterale hofmakerij. De rugvin was ingetoetst, zodat het kan worden verhoogd of verlaagd op enig moment tijdens de cyclus. Een totaal van vierentwintig animatie cycli werden gebruikt. Elke cyclus begon en eindigde met de vissen in dezelfde houding, zodat de animatie cycli gemakkelijk in elkaar over. Alle vierentwintig animatie cycli werden gemaakt door rotoscoping 7,8 op de gewenste beweging van overhead video van een live, hofmakerij mannen X. birchmanni.
Ten derde, we in staat interactiviteit. We gebruikten de Biobserve Viewer-systeem te volgen in real time de positie van de snuit, het lichaam en de staart van de vrouwelijke zwaarddragers en die informatie aan in real-time aan het IVP-programma. Dit werd apart gedaan voor iedere hof man op elke monitor. De mannelijke animatie volgde het onderwerp vis positie. We gemodelleerd met behulp van volgende Reynolds kwam het stuurgedrag 9,10, waardoor het mannetje om het vrouwtje te volgen en vertragen bij het naderen van het vrouwtje.
Voor het berekenen van de positie van de mannelijke zwaarddragers vis op elk tijdstip stap, werd het systeem geleverd met de huidige positie van de vrouw, waardoor het programma om de krachten die de mannelijke station te berekenen. Eerst werd het doelwit-offset vector berekend door de positie van de mannelijke vissen vanuit de positie van de vrouwelijke vis. Tweede de afstand van de mannelijke vissen aan de vrouwelijke vissen werd bepaald door het nemen van de omvang van de target-offset vector. Ten derde, was de gewenste snelheid van de mannelijke vissen bepaald door de afstand door een constante vertraging waarde. Hierdoor kon de mannelijke vissen te vertragen als het naderde de vrouwelijke vissen. Last, was de gewenste versnelling berekend door het mannetje de huidige snelheid van de gewenste snelheid.
Aangezien de animaties worden weergegeven als discrete frames van de video bij 60 Hz, werden berekeningen gemaakt voor elke afzonderlijke keer stap, met een interval van 0,016 seconde. Maximum snelheid is ingesteld op een waarde van 10 cm / s voor deze experimenten. Als de grootte van de nieuwe snelheid was groter dan de maximale snelheid, was de snelheid ingesteld op het maximum.
Voor deze simulatie, de interactieve mannelijke vissen verhoogde haar rugvin 50% van de tijd, en alleen tijdens verkering interacties. De laterale hofmakerij gedrag werd veroorzaakt wanneer de mannelijke stimulans was binnen de 0.25 lichaam lengtes van de vrouwelijke zwaarddrager vis in de Z-dimensie.
We waren verrast dat de interactiviteit van de vrouwelijke voorkeur voor soortgenoten afgeschaft, ondanks het feit dat de niet-interactieve animaties een sterke voorkeur uitgelokt en het feit dat vrouwen het merendeel van de tijd te associëren met de interactieve stimuli. Een mogelijkheid is dat de voet volgen de vrouwelijke kan opheffen visuele signalen gebruikt om mannen te beoordelen, zoals het zwaard en de rugvin. Als alternatief, kunnen vrouwen minder kans op interesse in een hofmakerij mannen te verliezen, en dus minder kans op zowel particulieren als (figuur 5) monster.
Toch, onze resultaten laten zien dat het werkingsprincipe van de video-game, namelijk technologie, software-gedreven, kan op regels gebaseerde agenten reageren op input van de gebruiker met succes worden toegepast op interactief afspelen in studies vanhet gedrag van dieren. Dit soort regels gebaseerde interactieve afspelen moet nuttig zijn voor studies van ondieper en collectieve beweging 11,12. In het bijzonder moet de mogelijkheid om de regels die een virtuele voorbeeld gebruikt voor het ondieper te manipuleren geven ons inzicht in de processen die dieren gebruiken voor het ondieper worden beslissingen te nemen.
The authors have nothing to disclose.
We zijn dank verschuldigd aan Stephan Schwartz en christelijke Gutzen van Biobserve GmbH voor sponsoring van dit artikel en voor veel technische bijstand. Wij danken Olivia Ochoa, Christian Kaufman, en Zachary Cress voor hulp bij vis zorg, wij zijn dankbaar voor de Mexicaanse federale overheid voor toestemming om vissen te verzamelen. We zijn dank verschuldigd aan Glen Vigus, Frederic Parke, en de visualisatie Lab aan de Texas A & M. Athena Mason en Ryan Easterling geholpen bij de voorbereiding van deze publicatie. De financiering werd verstrekt door Texas A & M University en NSF IOS-1045226.
Material Name | Typ | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Maya 8.0 | ||||
C# program using Microsoft’s XNA Game Studio 2.0 | ||||
BIOBSERVE Viewer 2 | ||||
Dell 15” CRT monitor (2) | ||||
20 X 20 X 80 cm Plexiglas testing aquarium | ||||
Dell Latitude computer (animation server) |