为什么鸡头的稳定性这么好(揭秘鸡头防抖的奥妙和原理)

人们都说,鸡是恐龙进化来的,是霸王龙的后代。祖上那么勇猛,如今却成了人们的盘中餐。呃,这种说法不完全对,不过也有迹可循。

鸡头的秘密

鸡是始祖鸟的后代,而始祖鸟的体貌特征的确与恐龙十分相似。其中的争论和依据有很多,在这里我们不多赘述。总之,鸡作为祖上崛起过的寒门子弟,没继承一点特殊的能力那怎么行?于是呢,就延续了祖上这一本领。

为什么鸡头的稳定性这么好(揭秘鸡头防抖的奥妙和原理)

事实上,这个神奇的现象早在上个世纪30年代,就被科学家们所发现了。

当时中子刚被发现,中子与暗物质的假说刚被提出。大家回想一下那时候同时期的发明,可谓是脑洞大爆炸,什么核弹、宇宙飞船、时间穿越,各种五花八门的科学理念都被推上了实验台上。鸡,或者说是鸟类,当然也不能幸免。

人们发现,包括鸡在内的许多鸟类,走路的时候脑袋都是一顿一顿的。看起来就像是在一边点头一边行走。

后来人们把鸽子的行走的画面拍了下来,一秒32张,把这一系列照片做了连续呈像的慢镜头处理。结果发现,鸽子无论身体是如何运动,它的头始终保持在一个水平线上。反观天鹅走路就特别优雅,不像鸽子一样吃力地伸着脖子

为什么鸡头的稳定性这么好(揭秘鸡头防抖的奥妙和原理)

我们可以看到,鸽子走路是头跟着身子动的,身子先前进,头再跟上来。这样一来,头就能保持一个水平上的平衡。

自此,学术界就展开了一场长达40年的辩论赛

鸡头为什么这么稳定?

为什么鸡走路时会摇头?

对于这种现象,当年的学术界对此有三种说法。第一种认为身体发生速度的变化,会刺激鸟类体内控制平衡的前庭器官。另一种说法是鸟类运动会带动脑袋的自然反射,最后造成了点头。

这前两种假设被一个实验给证实了。

为什么鸡头的稳定性这么好(揭秘鸡头防抖的奥妙和原理)

科学家先把一只鸽子放到一个倒扣的箱子里,箱子可以移动,在箱子里看不到周围的环境。

然后按照鸽子走路的速度推着鸽子前进。这时的鸽子看不到周围环境的变化,只感觉到自己在移动,但是,鸽子的头没动。

接下来就是让鸽子自己动起来,但无论它怎么走动,看到的场景也是一样的,所以鸽子自然也就没有点头。

随后又有人把鸽子放到电梯上进行测试,实验结果也是一样的。最终证明了,一部分鸟类走路需要点头,原因是为了适应运动时的视觉稳定。

为什么鸡头的稳定性这么好(揭秘鸡头防抖的奥妙和原理)

由于鸡和其他小型鸟类是许多捕食者的猎物,因此当它们移动时,需要不断用眼睛扫描周围可能发生的危险。

另一方面,由于它们的食物通常是一些小虫子和昆虫,因此它们能够在行走时感知周围的运动也很重要。

为了保持视线稳定,即使身体在移动,鸟类的眼睛也必须稳定视线并感知地面上物体的运动。虽然鸡和其它鸟类在走路时会摇头,但实际上它们并没有发生向前或向后的运动,他们的视线始终处于同一水平线上。

独特的功能

为什么鸟类的头能保持稳定,我们人类却没有这样的功能。

可能你会有这样的疑问,但事实并不是这样的。鸡的头之所以能在运动时保持不动,是因为它们的眼珠不能转动,是固定的。因此,为了转移视线,鸡就必须移动整个头部才行。

这种情况在猫头鹰身上也能体现到。和鸡不一样,猫头鹰整个脑袋不能左右扭动。想要看到侧面的东西,就必须扭动脖子

为什么鸡头的稳定性这么好(揭秘鸡头防抖的奥妙和原理)

但我们就不一样了。我们人类的眼球可以在眼窝里随意转动,想要跟踪移动的食物,只需要转动眼珠,脑袋只是辅助跟随视角,因此就不需要进化出像鸟类那样的能力。

如果你不信的话,可以把手机放远点,然后眼睛盯着这个视频画面,看看你的眼睛能不能追踪对焦。

另外还有一个有趣的假设,就是说鸟类只靠眼睛看的话,是没有办法分辨运动速度差的。

举个例子来说,你在坐火车的时候看到窗外的远处有一座山。正常人都会认为是车在移动,并不是窗外的山在移动。但鸟类就不是这样,它们分辨不出运动着的事物的远近距离

现如今,市面上主流的稳定器分为两种:纯机械式稳定器和电控图像稳定器。灵感就是来源于鸡头的稳定性

为什么鸡头的稳定性这么好(揭秘鸡头防抖的奥妙和原理)

纯机械式很好理解,主要就是通过弹簧、阻尼器、万向节等机械结构,配合相机支架来实现图形稳定。换句话说,就是模仿鸡头那样随着画面运动而运动,以达到稳定图像的效果。

而另一种稳定器就是我们常说的云台。原理就是利用陀螺仪和加速度计等传感器作为姿态反馈,用无刷电机作为输出装置,将这一套东西构成闭环反馈来达到图像稳定。

现如今主流的航拍飞行器,以及包括苹果在内的手机摄像头,采用的就是这种稳定系统。

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