Neue Studie stellt 100-jähriges Verständnis der Farbwahrnehmung auf den Kopf

Eine neue Studie korrigiert einen wichtigen Fehler im mathematischen 3D-Raum, der von dem mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Physiker Erwin Schrödinger und anderen entwickelt und seit mehr als 100 Jahren von Wissenschaftlern und der Industrie verwendet wird, um zu beschreiben, wie Ihr Auge eine Farbe von einer anderen unterscheidet. Die Forschung hat das Potenzial, die Visualisierung wissenschaftlicher Daten zu verbessern, Fernsehgeräte zu verbessern und die Textil- und Farbenindustrie neu zu kalibrieren.

„Die vermeintliche Form des Farbraums erfordert einen Paradigmenwechsel“, sagt Roxana Bojak, Informatikerin mit mathematischem Hintergrund, die am Los Alamos National Laboratory Wissenschaftsvisualisierungen erstellt hat. Bujack ist der Hauptautor des Papiers, das vom Team von Los Alamos unter erstellt wurde Proceedings of the National Academy of Sciences In der Mathematik der Farbwahrnehmung.

„Unsere Forschung zeigt, dass das aktuelle mathematische Modell, wie das Auge Farbunterschiede wahrnimmt, falsch ist. Dieses Modell wurde von Bernhard Riemann vorgeschlagen und von Hermann von Helmholtz und Erwin Schrödinger – allesamt Giganten in Mathematik und Physik – entwickelt, und es ist sehr schwierig, eines falsch zu beweisen der Traum eines jeden Wissenschaftlers“, sagte Bojak.

Die Modellierung der menschlichen Farbwahrnehmung ermöglicht die Automatisierung Bildverarbeitungund Computergrafik und Visualisierung Aufgaben.

„Unsere ursprüngliche Idee war, Algorithmen zu entwickeln, um Farbkarten für die Datenvisualisierung automatisch zu verbessern, um sie leichter verständlich und interpretierbar zu machen“, sagte Bojak. Daher stellte das Team überrascht fest, dass es als erstes entschied, dass die langfristige Anwendung der Riemannschen Geometrie, die es erlaubt, gerade Linien auf gekrümmte Flächen zu verallgemeinern, nicht funktionierte.

Um Industriestandards zu erstellen, stellen Sie sich ein genaues mathematisches Modell vor Farbraum Und es besteht Bedarf. Die ersten Versuche verwendeten euklidische Räume – die vertraute Geometrie, die an vielen Gymnasien gelehrt wird; Fortgeschrittenere Modelle verwendeten die Riemannsche Geometrie. Modelle malen im 3D-Raum rot, grün und blau. Dies sind die Farben, die stark von den Zapfen aufgezeichnet werden, die Licht auf unserer Netzhaut erkennen, und nicht überraschend – die Farben, die sich mischen, um alle RGB-Bilder auf einem Computerbildschirm zu erzeugen.

In der Studie, die Psychologie, Biologie und Mathematik vermischt, entdeckten Bojak und ihre Kollegen, dass die Verwendung der Riemannschen Geometrie die Wahrnehmung großer Farbunterschiede übertreibt. Dies liegt daran, dass die Leute erkennen, dass ein großer Farbunterschied geringer ist als der Betrag, den Sie erhalten würden, wenn Sie kleine Farbunterschiede zwischen zwei weit voneinander entfernten Farben hinzufügen würden.

Die Riemannsche Geometrie kann diesen Effekt nicht erklären.

„Damit haben wir nicht gerechnet und wir wissen es nicht genau Maschinenbau Wer ist das neue? die Farbe „Noch Platz“, sagte Bojack. „Wir können es uns vielleicht normal vorstellen, aber mit einer zusätzlichen Trink- oder Gewichtsfunktion, die lange Strecken zieht und es kürzer macht. Aber das können wir noch nicht beweisen.“