小鸡走路时为啥脑袋一突一突的,小鸡走路一摇一摆是什么原因

首页 > 自然 > 作者:YD1662024-05-07 18:19:16

防抖的鸡头

当然,鸡头也并非绝对不动。

慢速镜头下看鸡头,会发现鸡头其实也会动,只是动的幅度很小,且鸡很快就把头的位置调整回去了。比如平稳行走中的鸽子,头部的位移能控制在0.5毫米以内,而一些特别依赖空间判断的鸟类,防抖性能会更好。

鸟类之所以能做到这一点,是因为它们对空间变化的感知度很高,即使头部发生微小的位移,鸟们也能够通过视野中物体相对位置的变化迅速感知出来,并做出相应调整。

以鸡为例,当鸡移动时,眼睛的神经末梢会立刻感应到视野的变化,并将变化迅速传递给大脑,大脑会根据这个变化,计算出平衡所需的运动补偿量,接着依照运动补偿量来控制脖子,让脖子进行合适的运动,从而达到保持头部平衡,进而达到保持视野平衡的目的。

有人尝试将相机绑在鸡的脑袋上,对“摄像鸡”的稳定性进行了评测。可以看出,鸡头多少还是在晃的,但比起人手持和头戴摄像机,鸡头拍下的画面确实更稳定。不过鸡是一个活物,我们总不能抱着一只鸡到处拍,更无法精准控制鸡往哪边看,这样的“摄像鸡”再稳,实用性也不高。

小鸡走路时为啥脑袋一突一突的,小鸡走路一摇一摆是什么原因(9)

从左至右,依次是在人的头上、在鸡的头上、在手上

所以,相比于直接在鸡头上绑摄像机,从其中发掘出能提升防抖性能的方法更靠谱一些。

如今摄像机用的云台和手机中的光学防抖功能,就是以“鸡头稳定器”为灵感研发出来的。

比如光学防抖功能,镜头内的陀螺仪感应到微小移动,然后将信号传至微处理器并计算需要补偿的位移量,再由音圈马达推动镜头执行防抖,从而有效克服相机的振动导致的影像模糊。

再比如摄像机的防抖云台,通过陀螺仪、加速度计等传感器来检测物体在上下、左右、前后三个轴向上的角度和运动变化,处理器得到反馈后进行运动分解计算,为了保证物体的空间坐标不发生变化,三个关节部位的伺服电机会向着物体移动的反方向进行运转,从而进行精确的运动纠正,让拍摄更稳定。

总结起来就是,检测出抖动的轨迹,然后相关部件反向运动“对冲”这个抖动轨迹,使镜头最终维持平稳。

除云台和光学防抖之外,受到鸟类运动特征的启发,人们进行的发明创造还有不少。

比如2015年时,斯坦福大学的工程师们还用高速摄影机记录下了天鹅飞过湖面时头颈部的动作,发现天鹅们在扑动双翼时,虽然身体上下摇摆,但在颈部的调整之下,头部依旧能保持相当平稳的状态。由此,他们在电脑上建立数学模型进行模拟,并把成果运用到了无人侦察机上,使其拍摄画面更稳定清晰。

谷歌旗下的 Verily 生命科学公司设计的一款智能防抖勺,也运用了类似的原理。该勺子内部安装了微型计算机和传感器,可以实时感知颤抖的方向和力度,并通过电机的反向运动,一定程度上抵消震颤带来的位移,让勺子基本保持平衡,便于帕金森患者就餐。

小鸡走路时为啥脑袋一突一突的,小鸡走路一摇一摆是什么原因(10)

图源:淘宝截图

日常生活中再看到小动物,也留意观察观察,说不定下一个发明,就“藏”在它们身上呢。

[1]王挺, 钟琦. 科学平行:读懂你身边的世界.

[2]陈晓丹编著:《动物世界4》.

[3赵欣如,赵碧清. 鸟类图鉴. 青岛出版社.

[4]Barrie J. Frostemai. Bird head stabilization. Current Biology, Volume 19, Issue 8, pR315–R316, 28 April 2009.

[5]Ashley E. Pete, Daniel Kress, Marina A. Dimitrov, et al. The role of passive avian head stabilization in flapping flight. Interface, September 2015 Volume: 12 Issue: 110.

[6]Iwaniuk, A.N., and Wylie, D.R. (2007). Neural specialization for hovering in hummingbirds: Hypertrophy of the pretectal nucleus lentiformis mesencephali. J. Comp. Neurol. 500, 211.

[7]FRIEDMAN, & Mark, B. . (1975). Visual control of head movements during avian locomotion. Nature, 255(5503), 67-69.

[8]科普中国:为什么鸡走路时一抖一抖,脑袋一突一突?白吃了这么多年鸡…

[9]博物:扭动一只鸡时,为啥它的头总不动?

作者:敏敏

编辑:陈燕妮

值班编辑:敏敏

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