I over 100 år har det vitenskapelige samfunnet holdt seg til et paradigme introdusert av Riemann og videreført av Helmholtz og Schrodinger, der perseptuelle fargerom er et tredimensjonalt Riemann-rom. Dette innebærer at avstanden mellom to farger er lengden på den korteste veien som forbinder dem.
En ny studie retter opp en viktig feil i det matematiske 3D-rommet. Det kan potensielt øke vitenskapelige datavisualiseringer, forbedre TV-er og rekalibrere tekstil- og malingsindustrien.
Roxana Bujack, en informatiker med bakgrunn i matematikk som lager vitenskapelige visualiseringer på Los Alamos National Laboratory, sa, "Vår forskning viser at den nåværende matematiske modellen for hvordan øyet oppfatter fargeforskjeller er feil. Den modellen ble foreslått av Bernhard Riemann og utviklet av Hermann von Helmholtz og Erwin Schrödinger – alle giganter innen matematikk og fysikk – og å bevise at en av dem tar feil er stort sett drømmen til en vitenskapsmann.»
Automatisering av bildebehandling, datagrafikk og visualiseringsaktiviteter er mulig ved å modellere menneskelig fargeoppfatning.
Bujack sa, "Vår opprinnelige idé var å utvikle algoritmer for å forbedre fargekart for datavisualisering automatisk, for å gjøre dem lettere å forstå og tolke."
Forskere ble overrasket over å oppdage - de var de første til å bestemme den langvarige anvendelsen av Riemannsk geometri. Dette gjør det mulig å generalisere rette linjer til buede overflater, noe som ikke fungerte.
En detaljert matematisk modell av det sett fargerommet er nødvendig for å utvikle industristandarder. Tidlige forsøk gjorde bruk av den velkjente geometrien som ble undervist i mange videregående skoler, euklidiske rom; mer sofistikerte modeller brukte Riemannsk geometri. Modellene plotter rødt, grønt og blått i 3D-rommet. Fargene som blander seg for å generere alle bildene på RGB-dataskjermen din, er de som oppdages sterkest av de lysdetekterende kjeglene i netthinnene våre.
I studien, som blander psykologi, biologi og matematikk, oppdaget forskere at bruk av Riemannsk geometri overvurderer oppfatningen av betydelige fargeforskjeller.
Det er fordi folk oppfatter en stor forskjell i farge som mindre enn summen du ville fått hvis du legger sammen små fargeforskjeller som ligger mellom to vidt adskilte nyanser.
Bujack sa, "Vi forventet ikke dette, og vi vet ikke den nøyaktige geometrien til dette nye fargerommet ennå. Vi kan kanskje tenke på det normalt, men med en ekstra dempende eller veiefunksjon som trekker lange avstander inn, og gjør dem kortere. Men vi kan ikke bevise det ennå.»
Tidsreferanse:
- Roxana Bujack et al, Den ikke-riemannske naturen til perseptuelle fargerom, Proceedings of National Academy of Sciences (2022). GJØR JEG: 10.1073 / pnas.2119753119
