וידאו השמעה היא טכניקה בשימוש נרחב התנהגות בעלי חיים. יצרנו תוכנית והערכה כי חל מבוססת כללים, השמעה אינטראקטיבית של 3-D אנימציות מחשב בתגובה בזמן אמת, נתונים אוטומטיים על התנהגות הנושא.
צפייה בווידאו היא טכניקה בשימוש נרחב למניפולציה את המצגת מבוקרת של אותות חזותיים תקשורת בעלי חיים. בפרט, פרמטר מבוססי המחשב אנימציה מציעה את ההזדמנות כדי לתפעל באופן עצמאי כל מספר של מאפיינים התנהגותיים, מורפולוגיים, או ספקטרלי בהקשר של דימויים ריאליסטיים מרגש של חיות על המסך. המגבלה העיקרית של השמעה רגילה, לעומת זאת, היא הגירוי החזותי חסר את היכולת לתקשר עם בעלי החיים לחיות. שאילת מהטכנולוגיה וידאו המשחק, יצרנו מערכת אוטומטית, אינטראקטיבית עבור השמעת וידאו השולט אנימציות בתגובה בזמן אמת אותות ממערכת מעקב וידאו. הפגנו בשיטה זו על ידי ביצוע ניסויים בחירה בן זוג על דגים swordtail הנשי, Xiphophorus birchmanni. נקבות ניתנה בחירה סימולטני בין הזכר מחזר אחרי conspecific ואת זכר חיזור heterospecific (X. malinche) בצדדים מנוגדים של אקווריום. גירוי הזכר וירטואלי היה מתוכנת כדי לעקוב אחר המיקום האופקי של נשים, כמו גברים מחזרים לעשות בטבע. מטה בחירה ניסויים על ניצוד X. הנקבות birchmanni שימשו כדי לאמת את יכולתו של אב הטיפוס ביעילות ליצור גירוי חזותי ריאליסטי.
שיטות הקודם עבור השמעת וידאו אינטראקטיבי בהתנהגות בעלי חיים יש לסמוך על מפעיל אנושי כדי לספק תשובות רמזים התנהגותיים של נושאים. עם IVP, יצרנו תוכנית להחיל כללים מבוססי אינטראקטיביות בתגובה בזמן אמת, נתונים אוטומטיים על התנהגות הנושא. אנו מתאר בקצרה את הצעדים הכרוכים ביצירת התוכנית הבאה.
הצעד הראשון היה ליצור עותקים דיגיטליים של זכר X. birchmanni ו X. malinche. לקחנו גישה דומה מחקרים קודמים 6. יצרנו meshes 3D כי הם על פי הדגם של טקסטורות המבוסס על תצלומים של X. אמיתי birchmanni ו X. malinche. כדי ללכוד את טקסטורות ריאליסטיות של הדג האמיתי, תצלומים אותה משמש מודל הצורות הדגים ששימשו טקסטורות לדגים. מפה מישוריים להחיל UV קואורדינטות שלהם מיושר את המפה UV עם מרקם תצלום. שנית, רשת דגים דיגיטלי צריך לעוות כמו דג אמיתי. כדי להשיג זאת, שלד הווירטואלי נוצרה עבור הגוף סנפיר "עור" על הרשת. תהליך הפשטה מאפשרת רשת להיות מעוות כאשר המפרקים הם מסובבים.
שנית, הוספנו תנועה לדגים דיגיטלית. שש תנועות המפתח דג swordtail זכר גורם היו אנימציה. שלוש התנועות שימשו כדי לייצג את מהירויות שונות בו דג שוחה. שלושת האחרים היו תנועות הדגים שנותרו עדיין, מפנה, או מציג חיזור לרוחב. מאז הזכרים יכולים להגדיל או להקטין את סנפיר הגב שלהם בהתאם אם מקלטי זכר או נקבה נוכחים 3, אנו decoupled התנועה של סנפיר הגב מזו של להציג את החיזור לרוחב. סנפיר הגב היה מתוח עד כדי כך שזה יכול להיות העלה או מונמך בכל נקודה במהלך המחזור. סך של 24 מחזורים האנימציה היו בשימוש. כל מחזור התחיל והסתיים הדגים באותה תנוחה כך מחזורי אנימציה יכול בקלות מתמזגים. כל 24 מחזורים אנימציה שנוצרו על ידי rotoscoping 7,8 התנועה הרצוי מתוך וידאו תקורה של חיה, החיזור הזכר X. birchmanni.
שלישית, עלינו לאפשר אינטראקטיביות. השתמשנו במערכת Viewer Biobserve לעקוב בזמן אמת את מיקום החרטום, גוף וזנב של swordtail הנשי ולהעביר את המידע בזמן אמת לתוכנית IVP. הדבר נעשה בנפרד עבור כל זכר מחזר על כל צג. אנימציה זכר בעקבות עמדת הדגים של הנושא. אנו הדגם הבא באמצעות ריינולדס הגיע התנהגות היגוי 9,10, אשר אפשרה הזכר לעקוב הנשי להאט כפי גישות הנשי.
כדי לחשב את המיקום של הדג swordtail זכר בכל צעד זמן, המערכת סופקה עם המיקום הנוכחי של הנקבה, אשר אפשרה התוכנית כדי לחשב את הכוחות המניעים את הזכר. ראשית, וקטור היעד-לקזז היה מחושב על ידי הפחתת העמדה של הדג זכר מעמדה של דגים ממין נקבה. המרחק בין שני הדגים זכר לדגים הנקבה נקבע על ידי לקיחת גודל של וקטור, לקזז את היעד. שלישית, המהירות הרצויה של הדג זכר נקבע על ידי חלוקת המרחק לפי ערך האטה מתמדת. זה איפשר את הדג זכר להאט ככל שהתקרבה הדגים נקבה. לאחרונה, האצה הרצוי היה מחושב על ידי הפחתת המהירות הנוכחית של הזכר מן המהירות הרצויה.
מאז אנימציות מוצגים כפי מסגרות נפרדות של וידאו בתדירות של 60 הרץ, החישובים נעשו עבור כל שלב בזמן בדיד, במרווחים של 0.016 שניות. מקסימום מהירות נקבע לפי שווי של 10 ס"מ / s עבור ניסויים אלו. אם גודל המהירות החדש היה גדול יותר מאשר מהירות מקסימלית, מהירות נקבע למקסימום.
סימולציה זו בפרט, דגים זכרים אינטראקטיבי העלה סנפיר הגב שלה 50% מהזמן, ורק במהלך אינטראקציות החיזור. התנהגות החיזור לרוחב להציג הופעלה בכל פעם את הגירוי הגברי היה בתוך 0.25 אורכי הגוף של הדג swordtail הנשי ברובד Z.
הופתענו כי אינטראקטיביות ביטל את ההעדפה הנשית עבור conspecifics, חרף העובדה כי לא אינטראקטיבי אנימציות שהושרו העדפה חזקה בהתחשב בכך הנקבות בילה את רוב הזמן בקשר עם גירויים אינטראקטיביים. אפשרות אחת היא עוקבת מקרוב אחר הנקבה עשויה לעקוף רמזים חזותיים המשמשים להערכת זכרים, כגון החרב סנפיר הגב. לחלופין, נקבות עשוי להיות פחות סיכוי לאבד עניין הזכר מחזר אחרי, ולכן פחות סביר מדגם יחידים (איור 5).
עם זאת, התוצאות שלנו מראות כי עקרון הפעולה של טכנולוגיית וידאו המשחק כלומר, תוכנה מונחה, כללים מבוססי סוכנים להגיב קלט משתמש יכול להיות מיושם בהצלחה השמעה אינטראקטיבית במחקרים שלהתנהגות בעלי חיים. סוג זה של הפעלת כללים מבוססי אינטראקטיבי צריך להיות שימושי עבור מחקרים של התנועה shoaling והקולקטיבית 11,12. בפרט, היכולת לתפעל את הכללים מופת וירטואלי שימושים shoaling צריך לתת לנו תובנה התהליכים חיות להשתמש כדי לקבל החלטות shoaling.
The authors have nothing to disclose.
אנחנו אסירי תודה סטפן שוורץ נוצרי Gutzen של Biobserve GmbH עבור חסות מאמר זה לקבלת סיוע טכני רב. אנו מודים אוליביה Ochoa, כריסטיאן קאופמן, ואת זכריה גרגיר לסיוע בטיפול דגים, אנחנו אסירי תודה על הממשל הפדרלי מקסיקני רשות לאסוף את הדגים. אנחנו אסירי תודה גלן Vigus, פרדריק פארקה, ואת מעבדת ויזואליזציה טקסס A & M. אתנה מייסון ריאן Easterling סייעו בהכנת הפרסום. המימון ניתן על ידי טקסס A & M האוניברסיטה NSF IOS-1045226.
Material Name | Type | 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) |