동영상 재생 동물의 행동에서 널리 사용되는 기법입니다. 우리는 만들어 주제 행동에 실시간 자동 데이터에 대한 응답으로 3 – D 컴퓨터 애니메이션의 규칙 기반의 대화형 재생을 적용하는 프로그램을 평가했다.
비디오 재생 동물 커뮤니케이 션에 영상 신호의 제어 조작 및 프레 젠 테이션을 위해 널리 사용되는 기술입니다. 특히, 매개 변수 기반 컴퓨터 애니메이션은 독립적으로 화면에 동물의 현실, 영상의 맥락에서 행동, 형태학의, 또는 분광 특성의 숫자를 조작할 수있는 기회를 제공합니다. 종래의 재생의 가장 큰 제한은 그러나, 시각 자극이 살고 동물과 상호 작용할 수있는 능력이 부족이다. 비디오 게임 기술의 대출, 우리는 비디오 추적 시스템에서 실시간 신호에 대한 응답으로 애니메이션을 제어 비디오 재생을위한 자동화, 쌍방향 시스템을 만들었습니다. 우리는 여성 swordtail 물고기, Xiphophorus birchmanni에 메이트 – 선택의 실험을 실시하여이 방법을 보여주었다. 여자는 수족관의 반대편에 conspecific 구애 남성과 heterospecific 구애 남성 (X. 말린치) 사이 동시에 선택할 수 있었다. 구애 수컷 야생에서처럼 가상 남성 자극은 여성의 수평 위치를 추적하는 프로그램되었다. 야생 잡은 X의 메이트 – 선택 재판 birchmanni의 여성은 효과적으로 현실적인 시각 자극을 생성하는 프로토 타입의 능력을 확인하는 데 사용되었습니다.
동물의 행동에 인터랙티브 비디오 재생에 대한 이전 방법은 과목에서 행동 단서에 대한 답변을 제공하기 위해 인간의 운영에 의존합니다. IVP과 함께, 우리는 주제의 행동을 실시간으로 자동 데이터에 대한 응답으로 규칙 기반의 상호 작용을 적용하는 프로그램을 만들었습니다. 우리는 간단히 아래의 프로그램을 만드는 데 관련된 단계를 설명합니다.
첫 번째 단계는 X의 디지털 남성 증거물을 만드는 것이었다 birchmanni 및 X. 말린치. 우리는 이전의 연구 6 유사한 접근을했다. 우리가 진짜 X의 사진에 따라 텍스처를 모델로 아르 3D meshes을 만들 birchmanni 및 X. 말린치. 실제 물고기, 물고기의 모양을 모델로 사용되는 것과 동일한 사진의 현실적인 텍스처를 캡처하려면 그 동안 맛있는 생선은 텍스처로 사용되었습니다. 자신의 UV에 적용 평면지도 사진의 질감과 UV지도를 정렬 좌표. 둘째, 디지털 물고기 메쉬는 실제 물고기처럼 변형해야합니다. 이것을 달성하기 위해, 가상의 뼈대는 몸체와 지느러미를 위해 만들어진하여 메쉬에 "피부". 관절이 회전하는 경우 skinning 과정은 메쉬가 변형 될 수 있습니다.
둘째, 우리는 디지털 물고기 움직임을 추가했습니다. 남성 swordtail의 물고기가 만드는 6 개 주요 움직임이 애니메이션되었습니다. 움직임 세는 물고기가 수영을 것이되는 여러 가지 속도를 나타내는 데 사용되었습니다. 다른 세 개의 움직임이 회전 또는 측면 구애의 디스플레이를 전시, 여전히 남아있는 물고기했다. 남성은 남성 또는 여성 수신기 3 존재 여부에 따라 그들의 지느러미 지느러미를 늘리거나 줄일 수 있기 때문에, 우리는 측면 구애 디스플레이의에서 지느러미 지느러미의 움직임을 decoupled. 그것이주기 동안 제기된이나 지점에서 낮아 수 있도록 지느러미 지느러미는 키되었습니다. 스물넷 애니메이션 사이클의 총 사용되었습니다. 각각의 사이클이 시작과 애니메이션주기 쉽게 함께 조화를 수 있도록 같은 자세에서 물고기와 함께 끝났다. 스물넷 애니메이션 사이클의 모든 남자 X를 구애, rotoscoping 7,8 라이브의 오버헤드 비디오에서 원하는 동작에 의해 만들어진 birchmanni.
셋째, 우리는 상호 작용을 활성화. 우리는 실시간으로 주둥이, 몸, 그리고 여성 swordtail의 꼬리의 위치를 추적하고 IVP 프로그램에 실시간으로 정보를 전송 Biobserve 뷰어 시스템을 사용합니다. 이것은 각각의 모니터에 각각의 구애 남성 별도로 이루어졌다. 남성 애니메이션 주제 물고기의 위치를 따라갔다. 우리는 레이놀즈가이 여성을 접근으로 남성은 여성에 따라 속도를 줄이다 수 스티어링 동작 9,10를 사용하여 다음과 같은 모델로 도착.
각 시간 단계에서 남성 swordtail 물고기의 위치를 계산하려면, 시스템은 프로그램이 남자를 운전 세력을 계산할 수있게 여성의 현재 위치와 함께 제공했다. 첫째, 대상 – 오프셋 벡터는 여성 물고기의 위치에서 남성 물고기의 위치를 빼서 계산했다. 남성 생선에서 여성 물고기 두 번째 거리는 대상 – 오프셋 벡터의 크기를 복용에 의해 결정되었다. 셋째, 남성 물고기의 원하는 속도는 일정한 감속 값으로 거리를 나눔으로써 결정되었다. 이것은 여성의 물고기를 접근으로 남성 물고기가 느리게 수있었습니다. 마지막으로, 원하는 가속이 원하는 속도에서 남성의 현재 속도를 빼서 계산했다.
애니메이션은 60 Hz에서에서 비디오의 개별 프레임으로 표시되기 때문에, 계산은 0.016 초 간격으로 각각의 이산 시간 단계되었다. 최대 속도는 이러한 실험 10cm / s의 값으로 설정되었습니다. 새로운 속도의 크기가 최대 속도보다 큰 경우, 속도는 최대로 설정했습니다.
이 특정 시뮬레이션 들어, 대화형 남성 물고기는 지느러미 지느러미에게 시간의 50 %를 제기하고, 오직 구애 상호 작용하는 동안. 남성 자극이 Z의 차원에서 여성 swordtail 물고기의 0.25 몸 길이 내에 있을때 측면 구애 디스플레이 동작이 트리거되었습니다.
우리는 비 대화형 애니메이션이 강한 환경 설정을 elicited과 여성이 상호 작용 자극하에 시간의 대부분을 보낸 것을 주어진 사실에도 불구하고, 상호 작용이 conspecifics에 대한 여성 환경 설정을 폐지되는 놀랐다. 하나의 가능성은 밀접하게 여성을 따라하는 등 검과 지느러미 지느러미로 남성을 평가하는 데 사용되는 영상 신호를 무시 수있다는 것입니다. 또한, 암컷은 구애 남성에 대한 관심을 잃고 적은 가능성이있을 수 있으며, 따라서 적은 가능성이 두 개인 (그림 5) 샘플 수 있습니다.
그럼에도 불구하고, 우리의 결과 즉 비디오 게임 기술의 작동 원리는, 소프트웨어 기반한다는 것을 보여주기, 사용자 입력에 응답 규칙 기반 에이전트가 성공적으로 연구에 대화형 재생에 적용할 수있는동물 행동. 규칙 기반의 대화형 재생이 유형의 shoaling 및 단체 운동 11,12 연구를 위해 유용합니다. 특히, 가상의 모범이 shoaling 위해 사용하는 규칙을 조작하는 능력은 동물 shoaling 결정을하는 데 사용하는 프로세스에 우리에게 통찰력을 제공한다.
The authors have nothing to disclose.
우리는이 기사를 후원과 많은 기술 지원 스테판 슈워츠와 Biobserve GmbH의의 기독교 Gutzen에게 빚을 졌네. 우리는 생선 치료와 함께 도움 올리비아 오초아, 기독교 카우프 만과 아기 크레스 감사, 우리는 물고기를 수집하는 허가 멕시코 연방 정부에 감사하고 있습니다. 우리는 글렌 비거스, 프레드릭 파크와 텍사스 A & M.에 시각화 연구실에게 빚을 졌네 아테나 메이슨과 라이언 이스터링이 간행물 준비에 도움. 기금은 텍사스 A & M 대학과 NSF IOS – 1045226에 의해 제공되었다.
Material Name | Type | 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) |