بحث جديد يقلب فهم 100 عام لإدراك الألوان

يلتقط هذا التصور المساحة الرياضية ثلاثية الأبعاد المستخدمة لرسم خريطة لإدراك اللون البشري. وجد تمثيل رياضي جديد أن مقاطع الخط التي تمثل المسافة بين الألوان المتباعدة على نطاق واسع لا تضيف بشكل صحيح باستخدام الهندسة المقبولة مسبقًا. يتعارض البحث مع الافتراضات القائمة منذ فترة طويلة وسيحسن مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية لنظرية الألوان. الائتمان: مختبر لوس ألاموس الوطني

تحول نموذجي بعيدًا عن الوصف الرياضي ثلاثي الأبعاد الذي طوره شرودنجر وآخرون لوصف كيف نرى اللون يمكن أن يؤدي إلى المزيد من شاشات الكمبيوتر النابضة بالحياة وأجهزة التلفزيون والمنسوجات والمواد المطبوعة وغير ذلك.

بحث جديد يصحح خطأ كبير في الفضاء الرياضي ثلاثي الأبعاد الذي طوره الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل إروين شرودنغر وآخرون لوصف كيف تميز عينك لونًا عن الآخر. تم استخدام هذا النموذج غير الصحيح من قبل العلماء والصناعة لأكثر من 100 عام. الدراسة لديها القدرة على تعزيز تصورات البيانات العلمية ، وتحسين أجهزة التلفزيون ، وإعادة معايرة صناعات النسيج والطلاء.

قالت روكسانا بوجاك ، عالمة الكمبيوتر التي لديها خلفية في الرياضيات والتي ابتكرت تصورات علمية في مختبر لوس ألاموس الوطني: “يتطلب الشكل المفترض لمساحة اللون نقلة نوعية”. Bujack هو المؤلف الرئيسي للورقة حول رياضيات إدراك اللون من قبل فريق Los Alamos. تم نشره في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

“يظهر بحثنا أن النموذج الرياضي الحالي لكيفية إدراك العين للاختلافات اللونية غير صحيح. هذا النموذج اقترحه برنارد ريمان وطوره هيرمان فون هيلمهولتز وإروين شرودنجر – وجميعهم عمالقة في الرياضيات والفيزياء – وإثبات خطأ أحدهم هو حلم عالِم إلى حد كبير “.

تتيح نمذجة إدراك اللون البشري أتمتة معالجة الصور ورسومات الكمبيوتر ومهام التصور.

https://www.youtube.com/watch؟v=E-9wCFby5XE
يصحح فريق لوس ألاموس الرياضيات التي استخدمها العلماء ، بما في ذلك الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل إروين شرودنغر ، لوصف كيف تميز عينك لونًا عن الآخر.

قال بوجاك: “كانت فكرتنا الأصلية هي تطوير خوارزميات لتحسين الخرائط الملونة تلقائيًا لتصور البيانات ، لتسهيل فهمها وتفسيرها”. لذلك فوجئ فريق البحث عندما اكتشفوا أنهم كانوا أول من اكتشف أن التطبيق طويل الأمد لهندسة ريمان ، والذي يسمح بتعميم الخطوط المستقيمة على الأسطح المنحنية ، لم ينجح.

هناك حاجة إلى نموذج رياضي دقيق لمساحة اللون المتصورة لإنشاء معايير الصناعة. استخدمت المحاولات الأولى المساحات الإقليدية – الهندسة المألوفة التي يتم تدريسها في العديد من المدارس الثانوية. في وقت لاحق ، استخدمت النماذج الأكثر تقدمًا الهندسة الريمانية. النماذج ترسم الأحمر والأخضر والأزرق في الفضاء ثلاثي الأبعاد. هذه هي الألوان التي تم تسجيلها بقوة بواسطة الأقماع التي تكشف الضوء على شبكية عيننا ، وليس من المستغرب – الألوان التي تمتزج لإنشاء جميع الصور على شاشة كمبيوتر RGB.

في الدراسة ، التي تجمع بين علم النفس والأحياء والرياضيات ، اكتشفت بوجاك وزملاؤها أن استخدام الهندسة الريمانية يبالغ في إدراك الاختلافات الكبيرة في اللون. هذا لأن البشر يدركون أن الاختلاف الكبير في اللون يكون أقل من المجموع الذي ستحصل عليه إذا أضفت اختلافات صغيرة في اللون تقع بين لونين منفصلين على نطاق واسع.

لا يمكن للهندسة الريمانية أن تفسر هذا التأثير.

قال Bujack: “لم نتوقع هذا ، ولا نعرف بعد الهندسة الدقيقة لمساحة اللون الجديدة هذه”. “قد نكون قادرين على التفكير في الأمر بشكل طبيعي ولكن مع وظيفة ترطيب أو وزن إضافية تسحب مسافات طويلة ، مما يجعلها أقصر. لكن لا يمكننا إثبات ذلك حتى الآن “.

المرجع: “الطبيعة غير الريمانية لمساحة الألوان الإدراكية” بقلم روكسانا بوجاك وإميلي تيتي وجونا ميلر وإليكترا كافري وتيريش إل تورتون ، 29 أبريل 2022 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073 / pnas.2119753119

التمويل: برنامج البحث والتطوير الموجه بالمختبرات لمختبر لوس ألاموس الوطني.