Vědci konečně dokončili 100 let starou teorii barev Schrödingera

Foto: AI/ScienceDaily.com

Úvod do teorie barev

Vědci z Los Alamos National Laboratory konečně vyřešili klíčový problém ve 100 let staré teorii barev, což ukazuje, že vlastnosti, které vnímáme v barvách, jsou vnitřními vlastnostmi samotného matematického prostoru barev. Tento objev zpřesňuje naše chápání lidského vidění a mohl by vést k přesnějším technologiím a vizualizacím barev.

Autor původního článku: redakce

Kontext

Teorie barev, kterou představil Erwin Schrödinger, se zaměřuje na to, jak lidé vnímají rozdíly mezi barvami. Tým vedený vědkyní Roxanou Bujack z Los Alamos použil geometrii k vytvoření matematické definice vnímání barev založené na odstínu, sytosti a světlosti. Jejich výsledky, prezentované na konferenci o vizualizační vědě, formalizují Schrödingerův model barev a ukazují, že tyto známé vlastnosti barev jsou zabudovány do struktury samotného vnímání barev.

Dokončení Schrödingerovy hádanky

Definováním těchto percepčních atributů přísněji vědci dodali chybějící část Schrödingerovy dlouhodobé vize uzavřeného matematického modelu barev. Cílem bylo definovat odstín, sytost a světlost pouze pomocí geometrické vlastnosti nejvyšší podobnosti barev. Lidské barevné vidění je založeno na třech typech čípků, které se soustředí kolem červené, modré a zelené. To dává barevným prostorům tři rozměry, což umožňuje vědcům matematicky organizovat a porovnávat barvy.

Řešení matematické mezery

Schrödingerovy definice formovaly vědu o barvách přibližně 100 let. Avšak tým z Los Alamos při vývoji algoritmů pro vědeckou vizualizaci zjistil, že matematika za modelem měla důležité slabiny. Největší problém se týkal neutrální osy, linie šedých odstínů, která vede od černé k bílé. Schrödingerovy definice odstínu, sytosti a světlosti závisí na tom, kde se barva nachází ve vztahu k této ose, ale nikdy formálně nedefinoval samotnou osu. Tento nedostatek vytvořil vážnou mezeru. Bez přesné definice neutrální osy byla celá konstrukce formálně neúplná.

Tým dosáhl nejdůležitějšího pokroku nalezením způsobu, jak definovat neutrální osu pouze pomocí geometrie barevné metriky. K tomu museli vědci překročit tradiční Riemannův model. Tento posun představuje významný matematický pokrok pro vědeckou vizualizaci.

Lepší model změny barev

Tým také opravil další dva důležité problémy ve starším rámci. Jeden se týkal efektu Bezold-Brücke, fenoménu, při kterém změna intenzity světla může způsobit, že se barva zdá posunout v odstínu. Vědci to řešili použitím nejkratší cesty ve svém geometrickém modelu vnímání barev, namísto spoléhání se na jednoduchou přímku. Použili také nejkratší cestu v neriemannovském prostoru, aby zohlednili klesající návraty ve vnímání barev, což je další efekt, který nebyl plně zachycen starším přístupem.

Proč je to důležité

Výzkum byl prezentován na Eurographics Conference on Visualization a navazuje na širší projekt Los Alamos o vnímání barev. Tento projekt také přinesl průlomový článek v roce 2022 v Proceedings of the National Academy of Sciences. Přesnější model vnímání barev by mohl mít širokou hodnotu v oblastech, které závisí na přesné barvě, včetně fotografie, videa, vizualizace a souvisejících technologií. Mohl by také zlepšit způsob, jakým vědci vytvářejí a interpretují vizuální data. Vědecká vizualizace hraje důležitou roli při pomoci výzkumníkům pochopit složité informace. Lepší modely barev mohou podpořit efektivnější analýzu v mnoha oblastech, včetně věd o národní bezpečnosti. Práce týmu nyní poskytuje základ pro budoucí modelování barev v neriemannovském prostoru.

Mohlo by vás zajímat

• Vědci objevili zvláštní vlastnost rýže a přeměnili ji na chytrý materiál
• NASA vytváří na Mezinárodní vesmírné stanici jednu z nejpodivnějších forem hmoty
• Po 20 letech vědci konečně zmenšili výkonný laser na čip

Původní článek: Scientists finally complete Schrödinger’s 100-year-old color theory