ビデオ再生には、動物の行動に広く使用されている技術です。我々は、被験者の行動にリアルタイムの、自動化されたデータに応じて3次元のコンピュータアニメーションのルールに基づく、インタラクティブな再生を適用するプログラムを作成し、評価した。
ビデオ再生には、動物のコミュニケーションにおける視覚信号の制御された操作とプレゼンテーションのための広く使用されているテクニックです。特に、パラメータベースのコンピュータアニメーションは、独立して画面上の動物の現実的な、動画像の文脈において、行動形態学的、またはスペクトル特性の任意の数を操作する機会を提供しています。従来の再生の主要な制限は、しかし、視覚刺激が生きている動物と対話する能力を欠いているということです。ビデオゲームの技術からの借入は、我々は、ビデオトラッキングシステムからのリアルタイム信号に応じてアニメーションを制御するビデオの再生のための自動化、インタラクティブなシステムを作成しました。私たちは、女性のソードテールの魚、Xiphophorus birchmanniでMATE -選択肢の試験を行うことにより、この方法を示しました。女性は水族館の反対側に同種の求愛男性と異種求愛男性(X. malinche)間の同時選択を与えられた。求愛男性が野生でするように仮想男性刺激は、女性の水平方向の位置を追跡するためにプログラムされました。野生で捕獲されたX上MATE -選択試験birchmanniの女性が効果的に現実的な視覚刺激を生成するプロトタイプの能力を検証するために使用されていました。
動物行動におけるインタラクティブなビデオ再生のためのこれまでの方法は、被験者からの行動合図に応答を提供するために、人間のオペレータに依存している。 IVPで、我々は被験者の行動にリアルタイムの、自動化されたデータに応答して、ルールベースのインタラクティビティを適用したプログラムを作成しました。我々は、以下に簡単にプログラムを作成する手順を概説します。
最初のステップは、Xのデジタル男性の手本を作成することでしたbirchmanniとX. malinche。我々は以前の研究6と同様のアプローチを取りました。私たちは、本物のXの写真に基づいてテクスチャをモデルにしている3Dメッシュを作成birchmanniとX. malinche。本物の魚、魚の形状をモデル化するために使用したのと同じ写真のリアルなテクスチャをキャプチャするために魚のテクスチャとして使用された。彼らのUVに適用される平面地図は、写真のテクスチャのUVマップを整列座標。第二に、デジタル魚のメッシュは、本物の魚のように変形する必要があります。これを達成するために、仮想骨格は、人体とフィンのために作成され、メッシュに"スキン"。スキニング処理ではジョイントが回転しているときにメッシュが変形することが可能になります。
第二に、我々はデジタル魚にモーションを追加しました。男性ソードテールフィッシュが行う六キーの動きはアニメーションだった。運動の3つは魚が泳ぐというときの異なる速度を表すために使用されていました。他の3つの動きは、回転、または横方向の求愛ディスプレイを展示、依然として残っている魚だった。男性は男性または女性の受信機が3存在するかどうかにしたがって、その背びれを上下できるので、横方向求愛ディスプレイとは背びれの動きをデカップリングしてください。背びれは、それがサイクル中の任意の時点で上がったり下がったりすることができるように、キーが付いていた。二十から四アニメーションサイクルの合計が使用されました。各サイクルが開始され、アニメーションサイクルを簡単にブレンドできるように同じ姿勢で魚で終わった。二十から四アニメーションサイクルのすべては、男性のXを求愛、ロトスコーピング7,8ライブのオーバーヘッドビデオから目的のモーションによって作成されたbirchmanni。
第三に、我々は、双方向性を有効にする。我々はリアルタイムで鼻、ボディ、そして女性のソードテールのテールの位置を追跡し、IVPプログラムにリアルタイムでその情報を送信するBiobserveビューアのシステムを使用する。これは、各モニターにそれぞれの求愛男性のために別々に行われていた。男性のアニメーションは、対象魚の位置を追った。我々は、レイノルズはそれが女性に近づくにつれて、男性が女性をフォローし、減速するために許可されてステアリングの動作9,10、到着した使用して、以下のモデル化。
各時間ステップごとに男性ソードテールの魚の位置を計算するには、システムは男性の駆動力を計算するプログラムを許可された女性の現在位置、付属していた。最初に、ターゲットオフセットベクトルは、メスの魚の位置からオスの魚の位置を差し引くことにより算出した。メスの魚のオスの魚から2番目の距離は、ターゲットオフセットベクトルの大きさを考慮することによって決定した。第三に、オスの魚の希望する速度は、一定の減速度の値によって距離で割ることにより決定した。これは、メスの魚に近づくとオスの魚がスローダウンすることができました。最後に、所望の加速度が目標速度から男性の現在の速度を差し引くことにより算出した。
アニメーションを60 Hzでビデオの離散的なフレームとしてレンダリングされるため、計算は0.016秒の間隔で、各離散時間ステップのために作られました。最大速度は、これらの実験のための10センチメートル/ sの値に設定されていました。新しい速度の大きさは最大速度より大きい場合、速度は最大値に設定されていました。
この特定のシミュレーションでは、インタラクティブな男性の魚は、背びれの時間の50%を調達し、唯一の求愛の対話中に。男性の刺激は、Z次元の女性ソードテールの魚の0.25本体の長さの中でされるたびに横方向の求愛ディスプレイの動作がトリガされました。
我々は、双方向性は、非インタラクティブなアニメーションが強い選好を惹起し、女性がインタラクティブな刺激と会合時間の大半を費やしたことを考えるにもかかわらず、同種のための女性の好みを廃止することに驚いた。一つの可能性は密接に以下の女性がそのような剣や背びれのような男性を評価するために使用される視覚的な手がかりを、上書きする可能性があるということです。また、女性は、個人(図5)の両方をサンプリングする可能性が低くあまり求愛男性の興味を失ってしまう、そのためかもしれません。
それにもかかわらず、我々の結果はすなわち、ビデオゲームの技術の動作原理、ユーザー入力に応答するソフトウェア駆動型、ルールベースのエージェントが正常の研究でインタラクティブな再生に適用できることを示している動物の行動。ルールベースのインタラクティブな再生のこのタイプは、shoalingと集団運動11,12の研究に有用であることが分かるはず。特に、仮想手本がshoalingに使用するルールを操作する能力は、動物がshoaling意思決定を行うために使用するプロセスに私たちの洞察力を与える必要があります。
The authors have nothing to disclose.
我々は、この記事を後援し、多くの技術支援のためのステファンシュワルツとBiobserve GmbHのクリスチャンGutzen恩義があります。私たちは、魚の世話と支援のためオリビアオチョア、キリスト教のカウフマン、およびザカリークレスに感謝、私たちは魚を収集するための権限メキシコ連邦政府に感謝しています。我々は、グレンVigus、フレデリックパーク、テキサスA&Mでの可視化研究室にお世話になりますアテナメイソンとライアンイースタリングは、この出版を準備するのを支援してくれました。資金は、テキサスA&M大学とNSF IOS – 1045226で提供されていました。
Material Name | Typ | Company | Catalogue Number | Comment |
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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) |