你有沒(méi)有看過(guò)這樣一個(gè)視頻：一個(gè)人雙手捧著(zhù)一只（活）雞，無(wú)論人的雙手如何搖晃，雞頭的位置卻始終不變。
扭一扭，舔一舔（bushi）
圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò )
如果在雞頭上綁上運動(dòng)相機，那這不就是一個(gè)便宜又好用的雞頭穩定器？！再反觀(guān)我們人類(lèi)自己，把運動(dòng)相機綁在頭上，眼里的畫(huà)面是穩定的，但是相機里的視頻卻抖得厲害。
道理我都懂，但為什么雞頭很穩而我的狗頭卻不能？
01
92年前就有人研究了
關(guān)于雞頭這事兒，還有挺多研究。早在1930年，美國約翰斯霍普金斯大學(xué)的Knight Dunlap和O. H. Mowrer發(fā)表了一篇文章，就初步探討了穩定器。不過(guò)他們的研究對象不是雞，而是鴿子。
研究時(shí)，科研人員用每秒32張照片連拍下了鴿子的行走狀態(tài)。每秒32張照片，這擱現在也是頂級相機才能做到的，看來(lái)做科研得經(jīng)費充足（眼饞），跑題了。
咱們用肉眼看咕咕走路時(shí)，會(huì )頻繁點(diǎn)頭。
在走了在走了，馬上到
但在高速相機拍出的照片里卻不是這樣：
鴿子的走路姿勢
圖片來(lái)源：Knight Dunlap等
前一張圖鴿子伸著(zhù)頭，下一瞬間，頭的位置沒(méi)動(dòng)，身體卻往前移動(dòng)了；等邁出下一步的時(shí)候，頭先探出去，就像點(diǎn)頭，之后身體再追上來(lái)?？磥?lái)，和雞一樣，鴿子的頭也具有很好的穩定性。
其實(shí)不光是行走的鴿子和被人抱著(zhù)的雞，很多鳥(niǎo)類(lèi)在行走或者飛行等劇烈運動(dòng)時(shí)，都會(huì )頻繁點(diǎn)頭來(lái)保持平衡。
大雁飛行時(shí)會(huì )點(diǎn)頭來(lái)保持頭部平滑運動(dòng)
圖片來(lái)源：紀錄片《遷徙的鳥(niǎo)》
鳥(niǎo)類(lèi)的頭部為什么能保持穩定呢？其中的原理是什么呢？
又是什么因素導致鳥(niǎo)類(lèi)點(diǎn)頭的呢？是眼睛看到了周?chē)h(huán)境變化，掌管身體平衡的內耳前庭感受到了身體運動(dòng)，還是因為身體處于運動(dòng)狀態(tài)導致了點(diǎn)頭？
當時(shí)，科學(xué)家也沒(méi)弄明白。
02
鴿子為啥走路點(diǎn)頭？
直到1975年，Friedman在《Nature》上發(fā)表了一篇論文，才算是基本說(shuō)明白了這個(gè)問(wèn)題。
實(shí)驗第一步，驗證鴿子點(diǎn)頭是否和前庭有關(guān)。
前庭是哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)都具有的結構，位于內耳，由三對半規管、橢圓囊和球囊組成。半規管能感受到角加（減）速度運動(dòng)刺激，也就是身體或者頭部的角度變化；而橢圓囊、球囊則是感受水平或垂直的直線(xiàn)加（減）速度的變化。
人類(lèi)的耳部結構和前庭
圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò )
Friedman把鴿子放在密閉的箱子里，鴿子看不到外邊的環(huán)境（當然也不會(huì )被憋死），Friedman以鴿子平時(shí)走路的速度推著(zhù)箱子前進(jìn)。鴿子的肌肉沒(méi)有運動(dòng)，眼睛也看不到任何變化，但是因為有向前的速度和加速度，所以耳前庭是可以感受到在向前運動(dòng)。就好比你閉著(zhù)眼睛坐在汽車(chē)里，當汽車(chē)加速后處于勻速行駛狀態(tài)時(shí)，你是知道汽車(chē)是勻速行駛的。
但實(shí)驗結果是，鴿子的身體紋絲未動(dòng)，更沒(méi)有點(diǎn)頭。所以鴿子走路點(diǎn)頭和耳前庭無(wú)關(guān)。
實(shí)驗第二步，驗證鴿子點(diǎn)頭是否和身體運動(dòng)有關(guān)。
Friedman還是把鴿子放在密閉的箱子里，鴿子依舊看不到外邊的環(huán)境。但這次在箱子底部掏了個(gè)洞，讓鴿子把腿露出來(lái)，并且在箱子下面放了個(gè)跑步機。就好比蒙上你的眼睛，讓你在跑步機上慢走。
跟幾維鳥(niǎo)在跑步機上走差不多
圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò )
這樣一來(lái)，鴿子在跑步機上走路，身體的相對位置沒(méi)動(dòng)，耳前庭不會(huì )有變化，眼睛看到的環(huán)境也保持不變，鴿子還會(huì )點(diǎn)頭嗎？
結果是，鴿子沒(méi)有點(diǎn)頭。所以鴿子走路點(diǎn)頭和身體是否處于運動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
那么，只剩一種可能了，就是眼睛看到的事物變化促使鴿子走路點(diǎn)頭。
Friedman把鴿子放在一個(gè)沒(méi)有全部封閉的箱子里，此時(shí)的鴿子是可以看到外面的。鴿子站在箱子里不動(dòng)，但Friedman卻推著(zhù)箱子往前。這就好比讓你坐在勻速行駛的汽車(chē)里，眼睛可以看到窗外的景觀(guān)。奇跡發(fā)生了，鴿子居然點(diǎn)起了頭！
所以，鴿子點(diǎn)頭與否與眼睛看到的東西有關(guān)，鴿子做出點(diǎn)頭這一行為，是為了保持視野穩定。
雞頭穩定器也是同樣的原理。
03
穩定器和雞頭有關(guān)嗎？
咱們平時(shí)使用的手機、相機及各種畫(huà)面穩定裝置，看似都和雞頭穩定器有點(diǎn)像，但仔細研究，其中的原理各有各的不同。
先來(lái)說(shuō)說(shuō)云臺穩定器，它感知平衡的元件是內嵌的陀螺儀，和內耳前庭的原理有些相似。
常見(jiàn)的陀螺儀一般是三軸陀螺儀，處于工作狀態(tài)時(shí)，每個(gè)軸上的圓形轉子都會(huì )高速轉動(dòng)。即使陀螺儀云臺和手機發(fā)生了角度或者速度的變化，陀螺儀本身也能維持原來(lái)的平衡，云臺與陀螺儀之間的角度變化會(huì )被讀取，云臺電機則會(huì )據此來(lái)調整自己的角度，恢復云臺和手機的平衡與穩定。
而有些手機防抖的原理，是在鏡頭的上下左右添加幾組位置控制組件，當手機輕微抖動(dòng)時(shí)，位置控制組件就能輕微調整鏡頭的位置來(lái)低消手機的抖動(dòng)，就好像沒(méi)動(dòng)一樣。
手機防抖
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類(lèi)似的還有光學(xué)傳感器防抖，通過(guò)微調感光元件的位置，來(lái)低消按下快門(mén)時(shí)的手抖。其中的機械原理類(lèi)似鴿子或者雞走路時(shí)候的頻繁點(diǎn)頭，通過(guò)調整鏡頭的位置，來(lái)達到看起來(lái)穩定的效果，只不過(guò)穩定的判定標準是空間上的位置，而不是光學(xué)元件看到的影響。
還有些手機使用的則是電子防抖，說(shuō)白了就是照片拍糊了，通過(guò)后期處理來(lái)找補。
行，知識點(diǎn)說(shuō)完了，下面該——
為什么在雞面前畫(huà)直線(xiàn)，雞會(huì )暈？
撰文 | 吳海峰
部分圖片 | 圖蟲(chóng)創(chuàng )意
微信編輯 | 阿什么爽