Интересно Цвета, которые мы не видим: новая система камер открывает тайны зрения животных

[Sepultura_North]

​

Цвета, которые мы не видим: новая система камер открывает тайны зрения животных​

25 января, 2024

Исследователи представляют технологию, позволяющую увидеть невидимое.

Ученые объявили о создании технологии, которая позволяет увидеть мир глазами различных живых существ с невиданной ранее точностью. Новая система, сочетающая инновационное оборудование и программное обеспечение, способна воспроизводить изображения и видео, точно отражающие цветовое восприятие разнообразных представителей фауны, таких как пчёлы и птицы.
Человеческое зрение, безусловно, заслуживает внимания - мы видим мир с гораздо большей четкостью и детализацией. Однако некоторые живые существа обладают уникальными зрительными способностями, например, способностью воспринимать длины волн света, невидимые человеческому глазу. Учёные ранее научились создавать визуализации цветов, которые видят животные, используя метод ложноцветного изображения. Но существующие методы, хоть и точны, требуют значительных усилий для реализации и обладают ограничениями, например, работают только с неподвижными изображениями в определённых условиях освещения.
Группа исследователей из Великобритании и США считает, что они разработали более универсальный и динамичный метод перевода цветового зрения животных на язык, понятный человеческому глазу. Система объединяет существующие методы фотографии с новым оборудованием и программным обеспечением. Она работает за счёт разделения света между двумя камерами: одна чувствительна к ультрафиолетовому свету, а другая – к видимому. Это достигается благодаря специальному оптическому стеклу, которое отделяет ультрафиолетовый свет от видимого. Таким образом, система может одновременно захватывать изображения в четырех спектральных диапазонах: ультрафиолетовом, синем, зеленом и красном.
Программное обеспечение команды трансформирует данные, полученные с камер, в «воспринимаемые единицы», соответствующие известной чувствительности фоторецепторов животных. Благодаря этому можно создавать изображения и, что важно, точные движущиеся видео цветов, которые видят животные.
Запись в ультрафиолетовом диапазоне привлекает внимание ученых уже длительное время, но из-за технических трудностей попыток было немного. Первое опубликованное УФ-видео датируется 1969 годом. Новый подход команды обеспечивает научную точность, что позволяет использовать видео в научных целях.
В исследовании, результаты которого были опубликованы в журнале PLOS Biology , ученые провели тестирование своей системы. Они использовали ее для воссоздания цветов, которые видят медоносные пчелы и птицы, чувствительные к ультрафиолетовому свету. В качестве объектов для теста были выбраны бабочки. Кроме того, результаты, полученные с помощью новой системы, сравнивались с данными, полученными традиционным методом - спектрофотометрией, которая считается эталоном в создании ложноцветных изображений. Оказалось, что в зависимости от различных условий окружающей среды, точность новой системы колеблется от 92% до 99%.

Изображение трех самцов оранжевой серы Colias eurytheme, которые демонстрируют сильную, зависящую от угла наклона, ультрафиолетовую иллюминацию на спинной стороне крыльев.
Команда планирует использовать свою технологию для улучшения будущих документальных фильмов о природе. Работа финансируется Национальным географическим обществом, а в команде участвует награждённый фотограф и кинематографист Нил Лозин. Учёные уверены, что их система позволит сделать новые научные открытия.
У команды уже есть две рабочие системы, и они готовятся к созданию третьей. Они также надеются, что другие захотят воспроизвести их технологию. Всё оборудование основано на коммерчески доступных камерах и деталях, а программный код открыт для всех желающих. Авторы сознательно сделали систему открытой, чтобы поощрить исследовательское и кинематографическое сообщество к адаптации и усовершенствованию системы, что, по мнению авторов, ускорит её развитие на благо всех.