La un secol după ce fizicianul Erwin Schrodinger a schițat o viziune îndrăzneață despre modul în care percepem culoarea, oamenii de știință au reușit să completeze piesele lipsă. O echipă de la Los Alamos a folosit geometria avansată pentru a demonstra că nuanța, saturația și luminozitatea nu sunt modelate de cultură sau experiență, ci sunt integrate direct în structura matematică a sistemului nostru vizual, scrie Science Daily.
Prin definirea unui element esențial, numit „axa neutră”, cercetătorii au corectat o problemă veche din modelul lui Schrodinger și au explicat chiar și unele efecte vizuale subtile, precum schimbarea aparentă a nuanței odată cu creșterea luminozității.
Noile cercetări privind modul în care oamenii percep diferențele dintre culori reformulează teoria propusă acum aproape 100 de ani de Schrodinger.
Roxana Bujack, cercetătoare la Los Alamos National Laboratory, a condus o echipă care a aplicat geometria pentru a descrie precis cum experimentăm nuanța, saturația și luminozitatea.
Rezultatele, prezentate la o importantă conferință dedicată științei vizualizării, consolidează cadrul teoretic al lui Schrodinger, arătând că aceste caracteristici fundamentale ale culorii provin din structura internă a sistemului de percepție a culorilor.
„Ceea ce concluzionăm este că aceste calități ale culorii nu apar din construcții externe suplimentare, precum cultura sau experiențele învățate, ci reflectă proprietățile intrinseci ale metricii culorii în sine”, a declarat Bujack. „Această metrică codifică geometric distanța percepută dintre culori – adică cât de diferite par două culori pentru un observator”.
Prin definirea clară a acestor trăsături perceptuale, cercetătorii au furnizat o componentă lipsă esențială pentru a îndeplini obiectivul inițial al lui Schrödinger: crearea unui model autonom, în care nuanța, saturația și luminozitatea sunt determinate exclusiv de geometrie și de principiul celei mai mari asemănări cromatice.
Geometria din spatele nuanței, saturației și luminozității
Vederea culorilor la om se bazează pe trei tipuri de celule conice din retină, sensibile la lumină roșie, verde și albastră. Din acest motiv, oamenii de știință descriu culoarea în trei dimensiuni, cunoscute sub numele de „spații de culoare”.
În secolul al XIX-lea, matematicianul Bernhard Riemann a sugerat că spațiile perceptuale ar putea fi curbe, nu plane. Pornind de la această idee, în anii 1920, Schrodinger a descris nuanța, saturația și luminozitatea folosind un sistem matematic de măsurare într-un astfel de spațiu curbat.
Timp de decenii, aceste definiții au modelat înțelegerea științifică a culorii. Însă, în timp ce dezvoltau algoritmi pentru vizualizare științifică, cercetătorii de la Los Alamos au descoperit puncte slabe în fundamentul matematic al modelului. Aceste lacune au deschis calea pentru îmbunătățirea teoriei.
Definirea axei neutre și corectarea teoriei
Problema centrală era „axa neutră” – linia tonurilor de gri care leagă negrul de alb. Definițiile lui Schrodinger se bazează pe poziționarea culorilor față de această axă, însă el nu a oferit niciodată o definiție matematică a acesteia. Fără această definire, modelul rămânea incomplet din punct de vedere formal.
Una dintre cele mai importante realizări ale echipei a fost stabilirea axei neutre exclusiv pe baza geometriei metricii culorii. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au depășit cadrul riemannian tradițional, realizând un progres semnificativ în matematica aplicată științei vizualizării.
Echipa a corectat și alte două probleme. Una dintre ele este efectul Bezold-Brucke, fenomen prin care creșterea luminozității poate face ca o culoare să pară că își schimbă nuanța. În loc să presupună că schimbările de culoare urmează linii drepte, cercetătorii au calculat traseul cel mai scurt în spațiul geometric al culorii.
Aceeași abordare – a celui mai scurt drum într-un spațiu non-riemannian – a permis explicarea unui alt fenomen: faptul că diferențele dintre culori devin mai puțin perceptibile pe măsură ce cresc, un efect cunoscut drept diminuarea sensibilității la variații cromatice.
Impactul asupra științei vizualizării și aplicațiilor practice
Lucrarea, prezentată la Conferința Eurographics privind Vizualizarea, reprezintă punctul culminant al unui proiect mai amplu despre percepția culorii, care a inclus și un articol publicat în 2022 în revista americană „Proceedings of the National Academy of Sciences”.
Modelele precise ale percepției culorii sunt esențiale pentru știința vizualizării, utilizată în domenii variate – de la fotografie și video până la analiza avansată a datelor. O modelare corectă a culorii ajută cercetătorii să interpreteze mai bine seturi complexe de date și să construiască simulări, inclusiv cele folosite în cercetări legate de securitatea națională.
Prin consolidarea bazei matematice a culorii într-un spațiu non-riemannian, echipa a pus fundamentul pentru viitoare progrese în tehnologiile de vizualizare.
Ştiri video recomandate
