Một công nghệ hệ thống camera mới được thiết kế để thay đổi cách các nhà sinh thái học và nhà làm phim hiểu và hình dung nhận thức về màu sắc của các loài động vật khác nhau trong môi trường tự nhiên của chúng.
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Vera Vasas của Đại học SussexVương quốc Anh và các đồng nghiệp từ Phòng thí nghiệm màu Hanley ở Đại học George Masonchúng tôi.
Động vật nhìn thấy màu sắc như thế nào?
Theo truyền thống, thế giới hình ảnh độc đáo của các loài khác nhau phần lớn vẫn là một bí ẩn đối với con người. Nhiều loài động vật như ong mật và một số loài những con chim, Cảm nhận màu sắc vượt quá khả năng của con người, chẳng hạn như tia cực tím.
Sự khác biệt này bắt nguồn từ sự đa dạng của các cơ quan cảm quang trong mắt chúng. Hiểu được những nhận thức về màu sắc này là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về giao tiếp và định hướng của động vật.
Mặc dù chụp ảnh sai màu mang lại cái nhìn thoáng qua về thế giới này nhưng nó bị cản trở bởi những hạn chế như quy trình tốn thời gian, yêu cầu về ánh sáng cụ thể và không thể ghi lại chuyển động.
Để giải quyết những thách thức này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống phần mềm và camera tiên tiến có khả năng ghi và xử lý các video clip trong điều kiện ánh sáng tự nhiên.
Máy ảnh nhìn thấy màu sắc như động vật
Như thể hiện trong hình ảnh nàyHệ thống ghi lại bốn kênh màu: xanh dương, xanh lá cây, đỏ và tia cực tím. Sau đó, nó chuyển đổi dữ liệu này thành “đơn vị nhận thức” – về cơ bản là dịch chúng sang định dạng tái tạo tầm nhìn của động vật dựa trên dữ liệu tế bào cảm quang đã biết.
Thật ấn tượng, khi so sánh với các phương pháp đo quang phổ truyền thống, hệ thống mới này có độ chính xác hơn 92% trong việc dự đoán màu sắc mà động vật nhìn thấy.
Sự đổi mới này mở ra những chân trời chưa từng có cho nghiên cứu khoa học. Nó cung cấp cho các nhà khoa học một công cụ để khám phá thế giới năng động, đầy màu sắc như nhà khoa học nhìn thấy nhiều loại khác nhau.
Ngoài ra, các nhà làm phim giờ đây có thể tạo ra những hình ảnh thể hiện chính xác và hấp dẫn hơn về tầm nhìn của động vật trong tác phẩm của họ.
Tính thực tế của hệ thống này được nâng cao hơn nữa nhờ cấu trúc của nó từ các máy ảnh thương mại sẵn có, được bọc trong vỏ in 3D mô-đun.
Hơn nữa, phần mềm đi kèm là nguồn mở, kêu gọi sự phát triển và thích ứng hơn nữa trong cộng đồng nghiên cứu.
Ví dụ, trong bức ảnh này, máy ảnh chụp một con chim nhại trong rừng xanh, nhưng nó lại cho thấy cảnh thiên nhiên tuyệt đẹp này Như nó sẽ xuất hiện qua đôi mắt của loài chim.
Thu hẹp khoảng cách giữa con người và động vật
Tác giả cấp cao Daniel Hanley tóm tắt một cách hùng hồn tầm quan trọng của dự án.
“Từ lâu, chúng tôi đã bị mê hoặc bởi cách động vật nhìn thế giới. Các kỹ thuật mới trong hệ sinh thái giác quan đã cho phép chúng tôi suy ra những cảnh tĩnh từ góc nhìn của động vật. Tuy nhiên, hiểu được nhận thức của chúng về các vật thể chuyển động—điều này rất quan trọng đối với các hoạt động như định vị thức ăn hoặc … Chọn bạn đời – một bóng tối khó nắm bắt.
Ông kết luận: “Sự phát triển của chúng tôi cung cấp công cụ để các nhà sinh thái học và nhà làm phim nắm bắt và hiển thị chính xác màu sắc mà động vật cảm nhận được khi chuyển động, thể hiện một bước tiến lớn trong nghiên cứu của chúng tôi về hành vi và nhận thức của động vật”.
Điểm mấu chốt là thế này Hệ thống camera tiên phong Điều này không chỉ biểu thị một bước đột phá về công nghệ mà còn thể hiện một chương mới trong hiểu biết của chúng ta về vương quốc động vật, đưa chúng ta đến gần hơn với việc trải nghiệm thế giới qua đôi mắt của chúng.
Một chiếc máy ảnh mới cho thấy động vật nhìn thấy màu sắc như thế nào
Chim nhại phương Bắc (Mimus polyglottos) trong tầm nhìn của chim
Trong video này, hai con chim nhại phương bắc tương tác trên một cái cây có màu sắc giả. Cụ thể, video cho thấy bẫy lượng tử màu xanh lam và xanh lục lần lượt có màu xanh lam, xanh lục và đỏ, còn bẫy lượng tử UV được phủ màu đỏ tươi.
Mặc dù ống kính 80mm không được thiết kế để chụp các đối tượng ở xa nhưng hệ thống này vẫn chụp được hình ảnh chim rất tốt và hiển thị các mảng lông “màu trắng của chim” (phản chiếu tia cực tím qua các phần nhìn thấy được của quang phổ).
Nó cũng cho thấy bầu trời có màu chủ yếu là ánh sáng cực tím (tức là xuất hiện màu tím), vì các bước sóng ngắn hơn bị phơi bày trước sự tán xạ Rayleigh tăng lên. Do đó, trong khi bầu trời có thể có màu xanh lam đối với mắt chúng ta thì nó có thể có màu xanh lam cực tím đối với nhiều sinh vật khác.
Lông công óng ánh nhìn qua mắt của 4 loài động vật khác nhau.
Hệ thống camera có thể đo các màu sắc cấu trúc phụ thuộc vào góc độ như ánh kim. Điều này được minh họa ở đây bằng video về một con công rất óng ánh (Pavo Christatos) lông vũ.
Màu sắc trong video này tượng trưng cho (a) con công Pavo Christatos Màu sai, trong đó lượng tử bắt được mô tả lần lượt bằng màu xanh lam, xanh lục và đỏ lần lượt là xanh lam, xanh lục và đỏ và tia cực tím được bao phủ bằng màu đỏ tươi.
Điều thú vị là, ánh kim ở chim công rõ ràng hơn so với (b) con người (màu tiêu chuẩn), (c) ong mật hoặc (d) chó.
Màn trình diễn của sâu bướm để chống lại kẻ săn mồi API Tầm nhìn.
Video này cho thấy một con chim én màu đen Papilio Polixenes Con sâu bướm hiển thị osmeteria của nó. Các nhà khoa học chứng minh video này bằng màu sắc sai lệch của ong mật, trong đó lượng tử bắt được của ánh sáng UV, xanh lam và xanh lục lần lượt được hiển thị bằng màu xanh lam, xanh lục và đỏ.
Thẩm thấu màu vàng (con người) cũng như các đốm màu vàng dọc theo lưng sâu bướm phản chiếu mạnh dưới tia cực tím và xuất hiện màu tím khi màu sắc chuyển sang màu sai của ong mật (giống như phản ứng mạnh của các tế bào cảm quang nhạy cảm với tia cực tím và màu xanh lá cây ở ong mật) được mô tả bằng màu xanh lam và màu đỏ tương ứng).
Nhiều loài săn mồi ấu trùng nhìn thấy tia cực tím, và do đó, màu sắc này có thể là một tín hiệu định vị hiệu quả.
Thông tin thêm về động vật, máy ảnh và tầm nhìn màu sắc
Như đã thảo luận ở trên, cách động vật cảm nhận màu sắc là một cuộc hành trình hấp dẫn vào một thế giới ngoài tầm nhìn của con người. Không giống con người, nhiều loài động vật nhìn thấy màu sắc ở những dải quang phổ mà chúng ta khó có thể tưởng tượng được.
Con người thường cảm nhận được ba màu cơ bản: đỏ, lục và lam. Nhưng đây chỉ là một phần nhỏ trong quang phổ màu sắc của thế giới động vật.
Ví dụ, ong và chim có thể nhìn thấy tia cực tím mà chúng ta không thể nhìn thấy được. Khả năng này đóng một vai trò quan trọng trong sự sinh tồn của chúng, giúp chúng tìm kiếm thức ăn và định hướng môi trường sống.
Ngoài tầm hiểu biết của con người
Lấy ví dụ tôm bọ ngựa, một sinh vật sống ở đại dương với một trong những hệ thống thị giác phức tạp nhất từng được biết đến.
Nó có thể cảm nhận ánh sáng phân cực và có 12 đến 16 loại tế bào cảm quang màu (con người có ba loại).
Tầm nhìn đặc biệt này giúp chúng phát hiện con mồi, kẻ săn mồi và bạn tình trong thế giới dưới nước phức tạp.
Tầm nhìn màu sắc ở động vật không chỉ giới hạn ở việc nhìn thấy nhiều màu sắc; Đó là về sự sống còn. Ví dụ, một số loài rắn sử dụng tầm nhìn hồng ngoại để săn con mồi máu nóng trong bóng tối.
Mặt khác, tuần lộc sử dụng tầm nhìn cực tím để phát hiện những kẻ săn mồi trong cảnh quan phản chiếu, đầy tuyết, một kỹ năng quan trọng để chúng sinh tồn ở vùng khí hậu khắc nghiệt.
Con người đạt được những hiểu biết sâu sắc
Sự tiến hóa đóng một vai trò quan trọng trong sự đa dạng trong tầm nhìn màu sắc này. Động vật đã phát triển khả năng nhìn màu sắc độc đáo dựa trên nhu cầu môi trường và thách thức sinh tồn của chúng.
Quá trình tiến hóa này đã dẫn đến một tấm thảm phong phú về khả năng thị giác trên khắp vương quốc động vật.
Ngày nay, với những tiến bộ công nghệ, con người bắt đầu hiểu và thậm chí hình dung được cách động vật nhìn thế giới.
Sự hiểu biết này không chỉ giúp chúng ta đánh giá sâu sắc hơn về sự phức tạp của thiên nhiên mà còn mở ra những chân trời mới trong sinh thái học, nghiên cứu hành vi và thậm chí cả thiết kế công nghệ lấy cảm hứng từ sự khéo léo của thiên nhiên.
Nói tóm lại, thế giới nhìn màu sắc của động vật rất sống động và phức tạp, mang đến những góc nhìn vạn hoa vượt xa khả năng của con người.
Khi chúng ta tiếp tục khám phá và hiểu những quan điểm này, chúng ta sẽ có được sự đánh giá sâu sắc hơn về thế giới tự nhiên và các sinh vật đa dạng sinh sống trong đó.
Nghiên cứu đầy đủ đã được công bố trên tạp chí Sinh học PLoS.
Đối với những video thể hiện cách hoạt động của máy ảnh trong tự nhiên, bấm vào đây…
—-
Giống như những gì tôi đọc? Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi để nhận được các bài viết hấp dẫn, nội dung độc quyền và cập nhật mới nhất.
—-
Hãy ghé thăm chúng tôi tại EarthSnap, một ứng dụng miễn phí do Eric Ralls và Earth.com mang đến cho bạn.
—-
“Nhà phân tích. Con mọt sách thịt xông khói đáng yêu. Doanh nhân. Nhà văn tận tâm. Ninja rượu từng đoạt giải thưởng. Một độc giả quyến rũ một cách tinh tế.”