Учените са поправили съществена математическа грешка в теория, използвана за описание на човешкото цветоусещане повече от 100 години. Математическата парадигма, съдържаща грешката, е разработена за първи път от легенди в областта на математиката и физиката - Бернхард Риман, Херман фон Хелмхолц и носителя на Нобелова награда Ервин Шрьодингер.

Коригирането на тази грешка в моделирането, което обикновено се използва за описване на начина, по който очите ни различават един цвят от друг, може да има важни последици, водещи до подобрения в телевизорите, други устройства, зависими от обработката на изображения и видео, производителите на текстил и бои, както и до визуализация на научни данни.

Новата статия, публикувана в Proceedings of the National Academy of Science, е дело на водещия автор и компютърен специалист Роксана Буджак и на изследователски екип от Националната лаборатория в Лос Аламос, които са съчетали психология, биология и математика за своето изследване.

В съобщение за пресата Буджак, който създава научни визуализации в Националната лаборатория Лос Аламос, нарича настоящите математически модели, използвани за възприемане на цветовете, неправилни и изискващи "промяна на парадигмата".

Възможността за точно моделиране на човешкото възприятие на цветовете има огромно въздействие върху автоматизирането на обработката на изображения, компютърната графика и визуализацията. Екипът на Буджак най-напред си поставя за цел да разработи алгоритми, които автоматично да подобряват цветните карти, използвани при визуализация на данни, за да улеснят разчитането им.

За да се стигне до конкретен математически модел на възприеманото цветово пространство, червеното, зеленото и синьото се нанасят в 3D пространството. Това е така, защото тези цветове се регистрират най-силно от светлооткриващите колбички в ретината ни. Това са и цветовете, които се смесват в изображенията на компютърния екран RGB.

Екипът работи върху алгоритми, които автоматично да подобряват цветовите карти, използвани при визуализация на данни, като ги правят по-лесни за разбиране и интерпретиране.

Това, което екипът с изненада открива, е, че те са първите, които осъзнават, че установената практика за прилагане на "риманова геометрия" към 3D пространството не работи. Римановата геометрия не прилича на Евклидовата геометрия, която може би познавате от училище, но както обяснява Буджак, тя "позволява да се обобщят правите линии към извити повърхности".

Буджак и нейният екип показаха, че използването на римановата геометрия всъщност води до надценяване на това колко големи са разликите във възприемането на цветовете.

Това се дължи на ефекта на "намаляващата възвръщаемост", при който "големите цветови разлики се възприемат като по-малки от сумата на малките разлики", пишат учените в проучването.

С други думи, голямата разлика в цвета се възприема като по-малка от сумата на малките разлики в цвета, които се намират между два широко разделени нюанса. Изследователите демонстрират, че този ефект не може да бъде обяснен в римановата геометрия.

Потърсена за коментар, Буджак обясни, че е трудно да се разбере защо грешката в моделирането, разработена от гиганти в нейната област, се е запазила толкова дълго време без корекция.

"Ако трябва да гадая", споделя Буджак, "бих казала, че може би изследователите на цветовете са смятали римановото (изкривено) пространство някак си за "противоположно" на евклидовото (праволинейно) пространство и са пренебрегнали факта, че то само по себе си е доста регулирана конструкция".

На въпроса какъв вид геометрия може да използва екипът им, за да опише възприеманото цветово пространство занапред, Буджак каза, че те проучват как изглежда това.

"Ако имаме късмет, едно риманово пространство с функция за мащабиране може да свърши работа, но са необходими още експерименти, за да се види дали това работи", добави тя.

Буджак също така смята, че "едно метрично пространство, свързано с път, би било добър модел".

Снимка: Unsplash

Виж още: Вече е разработена камерата, която трябва да промени изцяло облика на iPhone