原创

吴海峰

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2022-04-21 11:03

你有没有看过这样一个视频：一个人双手捧着一只（活）鸡，无论人的双手如何摇晃，鸡头的位置却始终不变。

扭一扭，舔一舔（bushi）

图片来源网络

如果在鸡头上绑上运动相机，那这不就是一个便宜又好用的“鸡头稳定器”？！再反观我们人类自己，把运动相机绑在头上，眼里的画面是稳定的，但是相机里的视频却抖得厉害。

道理我都懂，但为什么鸡头很稳而我的狗头却不能？

01

92年前就有人研究了

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咱们用肉眼看咕咕走路时，会频繁“点头”。

在走了在走了，马上到

但在高速相机拍出的照片里却不是这样：

鸽子的走路姿势

图片来源：Knight Dunlap等

前一张图鸽子伸着头，下一瞬间，头的位置没动，身体却往前移动了；等迈出下一步的时候，头先探出去，就像点头，之后身体再追上来。看来，和鸡一样，鸽子的头也具有很好的稳定性。

其实不光是行走的鸽子和被人抱着的鸡，很多鸟类在行走或者飞行等剧烈运动时，都会频繁点头来保持平衡。

大雁飞行时会点头来保持头部平滑运动

图片来源：纪录片《迁徙的鸟》

鸟类的头部为什么能保持稳定呢？其中的原理是什么呢？

又是什么因素导致鸟类点头的呢？是眼睛看到了周围环境变化，掌管身体平衡的内耳前庭感受到了身体运动，还是因为身体处于运动状态导致了点头？

当时，科学家也没弄明白。

02

鸽子为啥走路点头？

直到1975年，Friedman在《Nature》上发表了一篇论文，才算是基本说明白了这个问题。

实验第一步，验证鸽子点头是否和前庭有关。

前庭是哺乳动物和鸟类都具有的结构，位于内耳，由三对半规管、椭圆囊和球囊组成。半规管能感受到角加（减）速度运动刺激，也就是身体或者头部的角度变化；而椭圆囊、球囊则是感受水平或垂直的直线加（减）速度的变化。

人类的耳部结构和前庭

图片来源网络

Friedman把鸽子放在密闭的箱子里，鸽子看不到外边的环境（当然也不会被憋死），Friedman以鸽子平时走路的速度推着箱子前进。鸽子的肌肉没有运动，眼睛也看不到任何变化，但是因为有向前的速度和加速度，所以耳前庭是可以感受到在向前运动。就好比你闭着眼睛坐在汽车里，当汽车加速后处于匀速行驶状态时，你是知道汽车是匀速行驶的。

但实验结果是，鸽子的身体纹丝未动，更没有点头。所以鸽子走路点头和耳前庭无关。

实验第二步，验证鸽子点头是否和身体运动有关。

Friedman还是把鸽子放在密闭的箱子里，鸽子依旧看不到外边的环境。但这次在箱子底部掏了个洞，让鸽子把腿露出来，并且在箱子下面放了个跑步机。就好比蒙上你的眼睛，让你在跑步机上慢走。

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图片来源网络

这样一来，鸽子在跑步机上走路，身体的相对位置没动，耳前庭不会有变化，眼睛看到的环境也保持不变，鸽子还会点头吗？

结果是，鸽子没有点头。所以鸽子走路点头和身体是否处于运动状态无关。

那么，只剩一种可能了，就是眼睛看到的事物变化促使鸽子走路点头。

Friedman把鸽子放在一个没有全部封闭的箱子里，此时的鸽子是可以看到外面的。鸽子站在箱子里不动，但Friedman却推着箱子往前。这就好比让你坐在匀速行驶的汽车里，眼睛可以看到窗外的景观。奇迹发生了，鸽子居然点起了头！

所以，鸽子点头与否与眼睛看到的东西有关，鸽子做出点头这一行为，是为了保持视野稳定。

“鸡头稳定器”也是同样的原理。

03

稳定器和鸡头有关吗？

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稳定器和鸡头有关吗？

咱们平时使用的手机、相机及各种画面稳定装置，看似都和鸡头稳定器有点像，但仔细研究，其中的原理各有各的不同。

先来说说云台稳定器，它感知平衡的元件是内嵌的陀螺仪，和内耳前庭的原理有些相似。

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而有些手机防抖的原理，是在镜头的上下左右添加几组位置控制组件，当手机轻微抖动时，位置控制组件就能轻微调整镜头的位置来低消手机的抖动，就好像没动一样。

手机防抖

图片来源网络

类似的还有光学传感器防抖，通过微调感光元件的位置，来低消按下快门时的手抖。其中的机械原理类似鸽子或者鸡走路时候的频繁点头，通过调整镜头的位置，来达到看起来稳定的效果，只不过稳定的判定标准是空间上的位置，而不是光学元件看到的影响。

还有些手机使用的则是电子防抖，说白了就是照片拍糊了，通过后期处理来找补。

行，知识点说完了，下面该——

撰文 | 吴海峰 

部分图片 | 图虫创意

微信编辑 | 阿什么爽

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