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Un nuovo studio corregge un importante errore nello spazio matematico 3D sviluppato dal fisico vincitore del Premio Nobel Erwin Schrödinger e altri, e utilizzato da scienziati e industria da oltre 100 anni per descrivere come l'occhio distingue un colore da un altro. La ricerca ha il potenziale per aumentare la visualizzazione dei dati scientifici, migliorare i televisori e ricalibrare le industrie tessili e delle vernici.
"La forma presunta dello spazio colore richiede un cambio di paradigma", ha affermato Roxana Bujack, un'informatica con un background in matematica che crea visualizzazioni scientifiche presso il Los Alamos National Laboratory. Bujack è l'autore principale dell'articolo di un team di Los Alamos negli Proceedings of the National Academy of Sciences sulla matematica della percezione del colore.
"La nostra ricerca mostra che l'attuale modello matematico di come l'occhio percepisce le differenze di colore non è corretto. Quel modello è stato suggerito da Bernhard Riemann e sviluppato da Hermann von Helmholtz e Erwin Schrödinger, tutti giganti della matematica e della fisica, e dimostrare che uno di loro ha torto è praticamente il sogno di uno scienziato", ha detto Bujack.
La modellazione della percezione del colore umano consente l'automazione dell'elaborazione delle immagini, della computer grafica e delle attività di visualizzazione.
"La nostra idea originale era quella di sviluppare algoritmi per migliorare automaticamente le mappe dei colori per la visualizzazione dei dati, per renderle più facili da capire e interpretare", ha affermato Bujack. Quindi il team è rimasto sorpreso quando ha scoperto di essere stato il primo a determinare che l'applicazione di lunga data della geometria riemanniana, che consente di generalizzare le linee rette alle superfici curve, non funzionava.
Per creare standard di settore, è necessario un modello matematico preciso dello spazio colore percepito. I primi tentativi hanno utilizzato gli spazi euclidei:la geometria familiare insegnata in molte scuole superiori; modelli più avanzati utilizzavano la geometria riemanniana. I modelli tracciano il rosso, il verde e il blu nello spazio 3D. Questi sono i colori registrati più fortemente dai coni di rilevamento della luce sulle nostre retine e, non a caso, i colori che si fondono per creare tutte le immagini sullo schermo del tuo computer RGB.
Nello studio, che unisce psicologia, biologia e matematica, Bujack e i suoi colleghi hanno scoperto che l'uso della geometria riemanniana sovrastima la percezione di grandi differenze di colore. Questo perché le persone percepiscono una grande differenza di colore come inferiore alla somma che otterresti se sommassi piccole differenze di colore che si trovano tra due tonalità molto separate.
La geometria riemanniana non può spiegare questo effetto.
"Non ce lo aspettavamo e non conosciamo ancora la geometria esatta di questo nuovo spazio colore", ha detto Bujack. "Potremmo essere in grado di pensarci normalmente, ma con una funzione aggiuntiva di smorzamento o pesatura che attira lunghe distanze, rendendole più brevi. Ma non possiamo ancora dimostrarlo". + Esplora ulteriormente
