O nouă cercetare răstoarnă înțelegerea de 100 de ani a percepției culorilor

O schimbare de paradigmă de la descrierea matematică 3D dezvoltată de Schrödinger și alții pentru a descrie modul în care vedem culoarea poate duce la ecrane de computer, televizoare, textile, materiale imprimate și multe altele mai vibrante.

O nouă cercetare corectează o eroare majoră în spațiul matematic 3D dezvoltat de fizicianul laureat al Premiului Nobel Erwin Schrödinger și alții pentru a descrie modul în care ochii tăi disting o culoare de alta. Acest model incorect a fost folosit de oameni de știință și industrie de peste 100 de ani. Studiul are potențialul de a îmbunătăți vizualizările datelor științifice, de a îmbunătăți televizoarele și de a recalibra industria textilă și a vopselei.

„Presupusa formă a spațiului de culoare necesită o schimbare de paradigmă”, a spus Roxana Bojak, un informatician cu experiență în matematică, care a creat vizualizări științifice la Laboratorul Național Los Alamos. Bujack este autorul principal al lucrării despre matematica percepției culorilor a echipei Los Alamos. postat în Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Cercetarea noastră arată că modelul matematic actual al modului în care ochiul percepe diferențele de culoare este incorect. Acest model a fost propus de Bernhard Riemann și dezvoltat de Hermann von Helmholtz și Erwin Schrödinger – toți giganți în matematică și fizică – și a demonstra că unul este greșit în mare măsură. visul unui om de știință.”

Modelarea percepției umane a culorilor permite automatizarea procesării imaginilor, a graficii pe computer și a sarcinilor de vizualizare.

Echipa Los Alamos corectează matematica pe care oamenii de știință, inclusiv fizicianul laureat al Premiului Nobel Erwin Schrödinger, le-au folosit pentru a descrie modul în care ochiul tău distinge o culoare de alta.

„Ideea noastră inițială a fost să dezvoltăm algoritmi care să îmbunătățească automat hărțile de culoare pentru vizualizarea datelor, pentru a face mai ușor de înțeles și interpretat”, a spus Bojak. Așa că echipa de cercetare a fost surprinsă când a aflat că au fost primii care au descoperit că aplicarea pe termen lung a geometriei lui Riemann, care permite ca liniile drepte să fie generalizate la suprafețe curbe, nu a funcționat.

Este necesar un model matematic precis al spațiului de culoare perceput pentru a stabili standardele industriale. Primele încercări au folosit spații euclidiene – geometria familiară care este predată în multe licee. Mai târziu, modelele mai avansate au folosit geometria Riemanniană. Modelele pictează roșu, verde și albastru în spațiul 3D. Acestea sunt culorile care sunt puternic înregistrate de conurile care detectează lumina pe retină și nu este surprinzător – culorile care se amestecă pentru a crea toate imaginile RGB pe ecranul unui computer.

În studiul, care combină psihologia, biologia și matematica, Bojak și colegii ei au descoperit că utilizarea geometriei riemanniane exagerează percepția unor diferențe mari de culoare. Acest lucru se datorează faptului că oamenii înțeleg că o diferență mare de culoare este mai mică decât suma pe care ați obține dacă ați adăuga mici diferențe de culoare între două culori larg separate.

Geometria riemanniană nu poate explica acest efect.

„Nu ne așteptam la asta și nu știm încă geometria exactă a acestui nou spațiu de culoare”, a spus Bujack. „S-ar putea să ne putem gândi la asta în mod normal, dar cu o funcție suplimentară de hidratare sau greutate care trage distanțe lungi, făcându-l mai scurt. Dar nu putem dovedi asta încă.”

Referință: „Natura non-riemanniană a spațiului de culoare perceptiv” de Roxana Bojak, Emily Tate, Jonah Miller, Electra Caffrey și Teresh L. Turton, 29 aprilie 2022 Disponibil aici Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2119753119

Finanțare: Programul de cercetare și dezvoltare condus de laborator al Laboratorului Național Los Alamos.