Nový výskum prevracia 100-ročné chápanie vnímania farieb

Táto vizualizácia zachytáva 3D matematický priestor používaný na mapovanie ľudského vnímania farieb. Nová matematická reprezentácia zistila, že úsečky predstavujúce vzdialenosť medzi farbami so širokým rozstupom sa pri použití predtým akceptovanej geometrie nesčítavajú správne. Výskum ide proti dlhodobým predpokladom a zlepší množstvo praktických aplikácií teórie farieb. Poďakovanie: Národné laboratórium Los Alamos

Posun paradigmy od 3D matematického popisu vyvinutého Schrödingerom a ďalšími na opis toho, ako vidíme farby, môže viesť k žiarivejším počítačovým obrazovkám, televízorom, textíliám, tlačeným materiálom a ďalším.

Nový výskum opravuje veľkú chybu v 3D matematickom priestore, ktorú vyvinul nositeľ Nobelovej ceny za fyziku Erwin Schrödinger a ďalší, aby opísali, ako vaše oči rozlišujú jednu farbu od druhej. Tento nesprávny model používajú vedci a priemysel už viac ako 100 rokov. Štúdia má potenciál zlepšiť vizualizáciu vedeckých údajov, zlepšiť televízne prijímače a prekalibrovať textilný a maliarsky priemysel.

„Predpokladaný tvar farebného priestoru si vyžaduje zmenu paradigmy,“ povedala Roxana Bojak, počítačová vedkyňa so vzdelaním v matematike, ktorá vytvorila vedecké vizualizácie v Los Alamos National Laboratory. Bujack je hlavným autorom článku o matematike vnímania farieb od tímu Los Alamos. Publikované v Zborník Národnej akadémie vied.

„Náš výskum ukazuje, že súčasný matematický model toho, ako oko vníma farebné rozdiely, je nesprávny. Tento model navrhol Bernhard Riemann a vyvinuli ho Hermann von Helmholtz a Erwin Schrödinger – všetci giganti v matematike a fyzike – a dokázať, že sa jeden mýli, je do značnej miery sen vedca.“

Modelovanie ľudského vnímania farieb umožňuje automatizáciu spracovania obrazu, počítačovej grafiky a vizualizačných úloh.


Tím z Los Alamos opravuje matematiku, ktorú vedci vrátane fyzika Erwina Schrödingera, držiteľa Nobelovej ceny, použili na opis toho, ako vaše oko rozlišuje jednu farbu od druhej.

„Našou pôvodnou myšlienkou bolo vyvinúť algoritmy na automatické zlepšenie farebných máp na vizualizáciu údajov, aby sa dali ľahšie pochopiť a interpretovať,“ povedal Bojak. Výskumný tím bol preto prekvapený, keď zistil, že ako prvý zistil, že dlhodobá aplikácia Riemannovej geometrie, ktorá umožňuje zovšeobecniť priame čiary na zakrivené povrchy, nefunguje.

Na stanovenie priemyselných štandardov je potrebný presný matematický model vnímaného farebného priestoru. Prvé pokusy používali euklidovské priestory – známu geometriu, ktorá sa vyučuje na mnohých stredných školách. Neskôr pokročilejšie modely využívali Riemannovu geometriu. Modely maľujú v 3D priestore červenou, zelenou a modrou farbou. Toto sú farby, ktoré sú silne zaznamenané čapíkmi, ktoré detegujú svetlo na našej sietnici, a nie je prekvapením – farby, ktoré sa zmiešajú a vytvárajú všetky obrázky na RGB obrazovke počítača.

V štúdii, ktorá kombinuje psychológiu, biológiu a matematiku, Bojak a jej kolegovia zistili, že použitie Riemannovej geometrie zveličuje vnímanie veľkých rozdielov vo farbe. Je to preto, že ľudia chápu, že veľký rozdiel vo farbe je menší ako súčet, ktorý by ste dostali, keby ste spočítali malé farebné rozdiely, ktoré ležia medzi dvoma široko oddelenými farbami.

Riemannovská geometria nedokáže vysvetliť tento efekt.

„Nečakali sme to a ešte nepoznáme presnú geometriu tohto nového farebného priestoru,“ povedal Bujack. „Možno by sme si to mohli predstaviť normálne, ale s dodatočnou hydratačnou alebo váhovou funkciou, ktorá ťahá dlhé vzdialenosti a skracuje to. Ale zatiaľ to nemôžeme dokázať.“

Referencia: „Neriemannovská povaha percepčného farebného priestoru“ od Roxany Bojak, Emily Tate, Jonah Miller, Electra Caffrey a Teresh L. Turton, 29. apríla 2022 Dostupné tu Zborník Národnej akadémie vied.
DOI: 10.1073/pnas.2119753119

Financovanie: Laboratórne riadený výskumný a vývojový program Národného laboratória v Los Alamos.

READ  Vedci prvýkrát pestujú rastliny v mesačnej pôde

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *