카메라, 프레임 속도, 수조 전체 보기

HVS: 추적 영역은 화면을 위에서 아래까지 또는 왼쪽에서 오른쪽까지 거의 채워야 합니다. 먼저 같은 거리에서 삼각대에 올려 렌즈를 시험하세요 [HVS]. 모든 면이 보여야 합니다 [Nunez 2008].

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예시: 60° 렌즈는 수면 위 높이의 약 1.15배 너비를 보므로, 2 m 수조라면 최소 약 1.75 m에 여유를 더한 높이가 필요합니다.

추적 영역이 최대한 크게, 화면을 위에서 아래까지 또는 왼쪽에서 오른쪽까지 거의 채우도록 카메라를 두세요. HVS Image LabCam이라면 미로 표면과 같은 거리의 벽을 향하게 해서 렌즈를 시험하세요. 실험 내내 카메라 설정을 일정하게 유지하세요. 수조가 이미지에 들어오지 않으면 Support 버튼이나 문의 페이지로 HVS에 연락하세요.

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실험 도중 카메라 설정을 바꾸면 보정과의 일관성이 깨지므로, 실제 시행 전에 설치하고 모의 시행으로 시험하세요.

LabCam이라면 미로 표면과 같은 거리의 벽을 향하게 삼각대에 카메라를 고정하고, 초점이 제대로 맞고 추적 영역이 보정 창을 거의 채우는 렌즈를 찾을 때까지 렌즈를 바꿔 보세요. 실험 내내 같은 카메라 설정을 유지하세요. 설정을 바꾸면(조명을 바꾸는 것처럼) 데이터가 무효가 될 수 있으니, 카메라가 뽑힐 경우에 대비해 기록해 두세요. 타사 카메라라면 먼저 HVS Image를 끝내고(카메라는 한 번에 한 프로그램만 쓸 수 있음), 카메라 소프트웨어(예: Logitech: Quick Capture, Video, Controls)를 열어 자동 초점이 경기장에 맞도록 한 뒤, 고정되도록 자동 초점 체크를 해제하세요. 얼굴 추적과 자동 조명 기능도 해제하고, 밝기와 대비는 실험실 조명을 최적화한 뒤에만 쓰며, 깜박임 방지는 전원 주파수에 맞추세요. 3D 추적에서는 카메라마다 반복하세요.

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흰 오픈 필드에서 어두운 동물을 추적할 때는 초점을 약간 흐리게 하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 배설물과 꼬리가 몸보다 더 밝게 흐려지기 때문입니다. 수동 링이 있는 LabCam이라면 렌즈에서 바닥까지의 거리를 재고, 그 거리에서 생쥐 크기 물체에 초점을 맞춘 뒤, 조정 나사를 조이고 조리개 링은 열어 두세요. 타사 웹캠에서 화면이 검게 나오는 것은 그 웹캠의 자체 소프트웨어가 카메라를 붙잡고 있기 때문인 경우가 많으니 닫으세요. 추적 영역이 들어오지 않으면 HVS에 문의하세요.

HVS Image는 최대 60 Hz로 샘플링하고 지표 계산을 위해 100 ms당 한 위치로 평활화합니다 [HVS]. 카메라 설정은 내내 일정하게 유지하세요 [HVS]. 추적 잡음이 거리와 속도를 왜곡하므로 평활화가 필요합니다 [Hen 2004].

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예시: 20 cm/s에서 25 fps는 프레임당 0.8 cm입니다. 잠복기 분해능은 40 ms로, 10-120 s 시행에서는 무시할 만합니다.

경로 길이는 연속해서 추적된 위치 사이의 거리를 더한 이동 거리이고, 속도는 그 거리를 시간으로 나눈 값이므로, 둘 다 위치를 얼마나 자주 샘플링하는지에 달려 있습니다. 낮은 프레임 속도는 급한 회전에서 모서리를 깎아 경로를 적게 읽고, 높은 프레임 속도는 위치 떨림을 더해 경로를 많이 읽습니다. 추적 특성은 잡음에 민감해 평활화가 필요하며 [Hen 2004], HVS는 100 ms로 평활화합니다 [HVS].

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예시: 시뮬레이션: 평활화하지 않으면 0.2 cm 떨림이 100 cm 경로에 10, 25, 60 Hz에서 각각 약 1%, 7%, 44%를 더했고, 100 ms 평균화로 원래대로 돌아왔습니다. 반지름 2 cm 회전은 5 Hz에서 약 16%, 25 Hz에서 1% 미만 적게 읽힙니다.

나이퀴스트 주파수는 샘플링 속도의 절반, 즉 녹화가 담을 수 있는 가장 빠른 움직임이므로, 움직임을 기록하려면 그 주파수의 두 배를 넘는 속도로 샘플링해야 합니다. 표본화 정리 [Nyquist 1928; Shannon 1949]. 탐색적 수염 움직임은 5-15 Hz, 중심와 수염 움직임은 15-25 Hz이므로 [Berg & Kleinfeld 2003], 이론상 최소 50 fps가, 실제로는 고속 영상이 필요합니다.

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경험 법칙: 관심 있는 가장 빠른 움직임의 5-10배로 샘플링하세요. 앨리어싱은 녹화 후에 없앨 수 없습니다. 평활화는 저역 통과 필터이므로, 100 ms 창은 약 10 Hz 이상의 움직임을 억제합니다.

깜박임 방지를 전원 주파수에 맞추세요 [HVS]. LED 전류 변조는 IEEE 1789의 주제입니다 [IEEE 2015]. 50 Hz 전원의 램프는 100 Hz로 깜박입니다.

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깜박임과 프레임 속도 사이의 맥놀이는 시간적 앨리어싱입니다 [Shannon 1949]. 시작하기 전에 녹화된 영상을 확인하세요.

고정된 최솟값은 없지만, 경기장의 1센티미터를 덮는 카메라 픽셀이 많을수록 위치와 경로가 더 정밀하게 측정됩니다. 추적 영역은 화면을 거의 채워야 합니다 [HVS]. 그러니 추적 영역이 이미지를 거의 채우도록 카메라를 두고 확대하며, 동물이 최소 몇 픽셀 너비는 되게 하세요.

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예시: 130 cm에 걸친 640 px는 약 4.9 px/cm(픽셀당 2 mm)입니다. 생쥐는 약 40-50 px를 차지하지만 5 mm 발은 2-3 px뿐이라 확실히 구분되지 않습니다.