在北卡罗来纳州自然科学博物馆(NCMNS)的进化生物学和行为研究实验室,Adrian Smith 博士从讲故事的人的角度研究昆虫行为、交流和自然历史。Smith 使用Phantom 高速摄像机记录下他的微小昆虫,并且定期在 YouTube 的 Ant Lab 频道上与公众分享他的作品。
Smith 博士使用一台 Phantom TMX 7510 高速摄像机拍摄到一只正在跳跃的弹尾虫,这种跳虫是地球上分布最广、最为常见的昆虫之一。Smith 之前使用高速摄像机记录过这种昆虫,但仅限于 73,510 帧/秒(fps)。虽然先前使用的高速摄像机足以捕获到弹尾虫的运动过程,但是其 120 像素的分辨率生成的画面很暗且有颗粒感,以致于难以区分细节。
为了获得更高分辨率的弹尾虫以及包含其叉状器(即一种分叉的、尾巴状的副肢)和其跳跃机制的记录,Smith 需要一台更高级的摄像机,因此他采用了 TMX 7510。
近距离观察弹尾虫
弹尾虫体长不足 3 毫米,由于太小且移动速度太快,人们无法清楚地看到它们。尽管节肢动物是地球上最常见的动物类群,但 Smith 认为它们在很大程度上没有被观察到,也没有得到充分的重视。它们生活在落叶和土壤中,以真菌和腐烂的物质为食,遍布各地。
Simith 向 Vision Research 借用的 TMX 7510 高速摄像机以更好的成像细节重新记录弹尾虫。这款摄像机在 100 万像素分辨率(1280 x 800)时可以达到 76,000 fps,同时,它还采用强大的背面照明(BSI)传感器技术,能够实现 75 Gpx/秒的数据吞吐量并大大提高光灵敏度。
为了捕捉到 1.7 毫米的弹尾虫跳跃的画面,Smith 在实验室里搭建了一个平台,将弹尾虫限制在 TMX 摄像机镜头前的一个区域内,他还增加了一对灯,其中一个灯在平台的顶部和前面,另一个灯在平台的后面。增加的光灵敏度使他在避免特殊或复杂的照明技术下,仍然能够观察到弹尾虫的细节和自然色彩。
“跳跃”得出正确的结论
Smith 的镜头将弹尾虫的实时运动放慢了 1,600 倍,该视频的速度和像素分辨率是原始视频的两倍。光线充足、细节丰富的镜头使得 Smith对比了球形和细长形的弹尾虫的跳跃行为。在 76,335 fps 的速度下,他计算出球形弹尾虫从地面跳起来需要 1.5 毫秒,换算为 798m/s2 的加速度和 81G 的重力,而细长形的弹尾虫以 80m/s2 的加速度和 8G 的重力跳跃需要 4.8 毫秒。
Smith 认为,这些性能差异与每个弹尾虫的叉状器的工作原理有关。当细长形弹尾虫在地面上轻弹其叉状器时,尾巴会失去张力并在延伸至身体后方时弯曲。相反,球形弹尾虫表现出更快的弹跳,当弹尾虫离开地面时,叉状器保持张力,推动整个过程并向后加速。
得益于 TMX 7510 高速摄像机,Smith 获得了向世界讲述弹尾虫的故事所需的缺失细节。
点击案例,了解更多信息。
Smith 博士使用一台 Phantom TMX 7510 高速摄像机拍摄到一只正在跳跃的弹尾虫,这种跳虫是地球上分布最广、最为常见的昆虫之一。Smith 之前使用高速摄像机记录过这种昆虫,但仅限于 73,510 帧/秒(fps)。虽然先前使用的高速摄像机足以捕获到弹尾虫的运动过程,但是其 120 像素的分辨率生成的画面很暗且有颗粒感,以致于难以区分细节。
为了获得更高分辨率的弹尾虫以及包含其叉状器(即一种分叉的、尾巴状的副肢)和其跳跃机制的记录,Smith 需要一台更高级的摄像机,因此他采用了 TMX 7510。
近距离观察弹尾虫
弹尾虫体长不足 3 毫米,由于太小且移动速度太快,人们无法清楚地看到它们。尽管节肢动物是地球上最常见的动物类群,但 Smith 认为它们在很大程度上没有被观察到,也没有得到充分的重视。它们生活在落叶和土壤中,以真菌和腐烂的物质为食,遍布各地。
Simith 向 Vision Research 借用的 TMX 7510 高速摄像机以更好的成像细节重新记录弹尾虫。这款摄像机在 100 万像素分辨率(1280 x 800)时可以达到 76,000 fps,同时,它还采用强大的背面照明(BSI)传感器技术,能够实现 75 Gpx/秒的数据吞吐量并大大提高光灵敏度。
为了捕捉到 1.7 毫米的弹尾虫跳跃的画面,Smith 在实验室里搭建了一个平台,将弹尾虫限制在 TMX 摄像机镜头前的一个区域内,他还增加了一对灯,其中一个灯在平台的顶部和前面,另一个灯在平台的后面。增加的光灵敏度使他在避免特殊或复杂的照明技术下,仍然能够观察到弹尾虫的细节和自然色彩。
“跳跃”得出正确的结论
Smith 的镜头将弹尾虫的实时运动放慢了 1,600 倍,该视频的速度和像素分辨率是原始视频的两倍。光线充足、细节丰富的镜头使得 Smith对比了球形和细长形的弹尾虫的跳跃行为。在 76,335 fps 的速度下,他计算出球形弹尾虫从地面跳起来需要 1.5 毫秒,换算为 798m/s2 的加速度和 81G 的重力,而细长形的弹尾虫以 80m/s2 的加速度和 8G 的重力跳跃需要 4.8 毫秒。
Smith 认为,这些性能差异与每个弹尾虫的叉状器的工作原理有关。当细长形弹尾虫在地面上轻弹其叉状器时,尾巴会失去张力并在延伸至身体后方时弯曲。相反,球形弹尾虫表现出更快的弹跳,当弹尾虫离开地面时,叉状器保持张力,推动整个过程并向后加速。
得益于 TMX 7510 高速摄像机,Smith 获得了向世界讲述弹尾虫的故事所需的缺失细节。
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