Reproducción de vídeo es una técnica ampliamente utilizada en el comportamiento animal. Hemos creado y evaluado un programa que se aplica basado en normas, reproducción interactiva de 3-D animaciones por ordenador, en respuesta a tiempo real, de datos automatizada sobre el comportamiento de sujetos.
La reproducción de vídeo es una técnica ampliamente utilizada para la manipulación controlada y la presentación de las señales visuales en la comunicación animal. En particular, basadas en parámetros animación por ordenador ofrece la oportunidad de manipular de forma independiente un número de características de comportamiento, morfológicos o espectrales en el contexto de imágenes realistas, movimiento de animales en la pantalla. Una limitación importante de la reproducción convencional, sin embargo, es que el estímulo visual carece de la capacidad de interactuar con el animal vivo. Los préstamos de la tecnología de video-juego, hemos creado un sistema automatizado e interactivo para la reproducción de vídeo que controla las animaciones en respuesta a señales en tiempo real de un sistema de seguimiento de vídeo. Hemos demostrado que este método mediante la realización de la elección de pareja en los ensayos de pescado xipho hembra, Xiphophorus birchmanni. Las mujeres se les dio una elección simultánea entre un hombre corteja misma especie y un macho corteja heterospecific (X. malinche) en los lados opuestos de un acuario. El estímulo masculino virtual fue programado para seguir la posición horizontal de la hembra, los machos cortejando a hacer en la naturaleza. La elección de pareja en los ensayos silvestres X. mujeres birchmanni fueron utilizados para validar la capacidad del prototipo para generar efectivamente un estímulo visual realista.
Los métodos anteriores para la reproducción de vídeo interactivo en el comportamiento de los animales se han basado en un operador humano para dar respuestas a las señales del comportamiento de los sujetos. Con IVP, hemos creado un programa que aplica reglas basadas en la interactividad, en respuesta a tiempo real, de datos automatizada sobre el comportamiento de sujetos. Brevemente se describen los pasos necesarios para crear el programa más adelante.
El primer paso fue la creación digital de ejemplares macho de X. birchmanni y X. malinche. Tomamos un enfoque similar al de estudios anteriores 6. Hemos creado mallas 3D que siguen el modelo de texturas a partir de fotografías reales de X. birchmanni y X. malinche. Para capturar las texturas realistas de los peces reales, las mismas fotografías utiliza para modelar las formas de peces fueron utilizados como texturas para los peces. Un mapa plano aplicado a sus coordenadas UV alineado el mapa UV con la textura de la fotografía. En segundo lugar, la malla de peces digitales debe deformarse como un pez real. Para lograr esto, un esqueleto virtual fue creado para el cuerpo y las aletas y la "piel" de la malla. El proceso de pelado permite que la malla se deforma cuando se rotan las articulaciones.
En segundo lugar, añadió el movimiento de los peces digital. Seis movimientos clave que un pez macho hace xipho fueron animados. Tres de los movimientos fueron utilizados para representar las diferentes velocidades a la que un pez nadar. Los otros tres movimientos eran los peces que quedan aún, girar, o exhibiendo un cortejo lateral. Ya que los machos pueden aumentar o disminuir su aleta dorsal, de acuerdo a si los receptores de hombres o mujeres están presentes 3, desacoplado del movimiento de la aleta dorsal de la del cortejo lateral. La aleta dorsal se impide que se pueda subir o bajar en cualquier momento durante el ciclo. Un total de ciclos de animación veinticuatro fueron utilizados. Cada ciclo se inició y terminó con los peces en la misma postura para que los ciclos de animación fácilmente se pueden mezclar entre sí. Todos los ciclos de animación veinticuatro fueron creados por rotoscopia 7,8 el movimiento deseado del video de arriba de un vivo, el cortejo masculino X. birchmanni.
En tercer lugar, permitió la interactividad. Se utilizó el sistema del Visor de Biobserve para realizar un seguimiento en tiempo real la posición de la boca, el cuerpo y la cola de la hembra xipho y transmitir esa información en tiempo real para el programa de IVP. Esto se hizo por separado para cada macho corteja en cada monitor. La animación masculina seguido la posición del pez sujeto. Modelamos siguientes con Reynolds llegó a 9,10 comportamiento de la dirección, lo que permitió a los hombres a seguir a la hembra y desacelerar al acercarse a la mujer.
Para calcular la posición de los peces xipho macho en cada paso de tiempo, el sistema se suministra con la posición actual de la mujer, lo que permitió que el programa para calcular las fuerzas que impulsan la masculina. En primer lugar, el vector objetivo de compensación se calcula restando la posición de los peces machos de la posición de la hembra. En segundo lugar la distancia de los peces machos que la hembra se determinó mediante la adopción de la magnitud del vector objetivo de compensación. En tercer lugar, la velocidad deseada de los peces de sexo masculino se determinará dividiendo la distancia por un valor de deceleración constante. Esto permitió a los peces machos de frenar cuando se acercaba a la hembra. Por último, la aceleración deseada se calcula restando velocidad de la corriente de los machos de la velocidad deseada.
Dado que las animaciones se representan como cuadros discretos de vídeo a 60 Hz, los cálculos se hicieron en cada paso de tiempo discreto, a intervalos de 0,016 segundos. Velocidad máxima se establece en un valor de 10 cm / s para estos experimentos. Si la magnitud de la nueva velocidad es mayor que la velocidad máxima, la velocidad se fija en el máximo.
Para esta simulación particular, los peces machos interactiva elevó su aleta dorsal 50% de las veces, y sólo durante las interacciones de cortejo. El comportamiento de cortejo pantalla lateral se activa cuando el estímulo masculino fue de 0,25 longitudes de cuerpo de los peces xipho mujeres en la dimensión Z.
Nos sorprendió que la interactividad abolido la preferencia de las hembras de su misma especie, a pesar de que las animaciones no interactivas provocó una fuerte preferencia y dado que las mujeres pasaron la mayor parte del tiempo la asociación con los estímulos interactivos. Una posibilidad es que sigue de cerca la hembra puede anular las señales visuales que se utilizan para evaluar los hombres, como la espada y la aleta dorsal. Por otra parte, las mujeres pueden ser menos propensos a perder el interés en un hombre de cortejo, y por lo tanto es menos probable que los individuos de la muestra (figura 5).
Sin embargo, nuestros resultados muestran que el principio de funcionamiento de la tecnología de vídeo-juego es decir, basada en software, basado en normas agentes que respondieron a la entrada del usuario puede ser aplicado con éxito en reproducción interactiva en los estudios decomportamiento de los animales. Este tipo de normas basadas en la reproducción interactiva puede ser muy útil para los estudios de movimiento de bancos de arena y colectiva 11,12. En particular, la capacidad de manipular las reglas que un modelo virtual utiliza para bancos de arena que nos ayudan a comprender los procesos que los animales utilizan para tomar decisiones de bancos de arena.
The authors have nothing to disclose.
Estamos en deuda con Stephan Schwartz y Christian Gutzen de Biobserve GmbH por patrocinar este artículo y de asistencia técnica mucho más. Damos las gracias a Olivia Ochoa, Kaufman cristiana, y Zachary Cress de ayuda con el cuidado de peces, estamos agradecidos con el gobierno federal mexicano permiso para recoger los peces. Estamos en deuda con Glen Vigus, Parke Frederic, y el Laboratorio de Visualización de la Texas A & M. Athena Mason y Easterling Ryan asistencia en la preparación de esta publicación. El financiamiento fue proporcionado por la Universidad Texas A & M y la NSF IOS-1045226.
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) |