一项新研究推翻了100年前对颜色感知的理解

一项新的研究纠正了诺贝尔奖获得者物理学家ErwinSchrödinger和其他人开发的3D数学空间中的一个重要错误，并被科学家和工业界使用了100多年，以描述您的眼睛如何区分一种颜色和另一种颜色。该研究有可能促进科学数据可视化、改进电视并重新校准纺织和涂料行业。

“色彩空间的假定形状需要范式转变，”在洛斯阿拉莫斯国家实验室创建科学可视化的具有数学背景的计算机科学家RoxanaBujack说。Bujack是洛斯阿拉莫斯团队在美国国家科学院院刊上关于颜色感知数学的论文的主要作者。

“我们的研究表明，目前关于眼睛如何感知颜色差异的数学模型是不正确的。该模型由BernhardRiemann提出并由HermannvonHelmholtz和ErwinSchrödinger(数学和物理学界的所有巨人)开发，并证明其中一个错误是几乎是科学家的梦想，”布杰克说。

对人类颜色感知进行建模可以实现图像处理、计算机图形和可视化任务的自动化。

“我们最初的想法是开发算法来自动改进数据可视化的颜色图，使它们更容易理解和解释，”Bujack说。因此，当团队发现他们是第一个确定黎曼几何的长期应用(允许将直线推广到曲面)不起作用时，他们感到很惊讶。

为了创建行业标准，需要一个感知色彩空间的精确数学模型。第一次尝试使用欧几里得空间——许多高中教授的熟悉的几何学;更高级的模型使用黎曼几何。模型在3D空间中绘制红色、绿色和蓝色。这些是我们视网膜上的光检测锥体记录的最强烈的颜色，而且——毫不奇怪——这些颜色混合在一起可以在你的RGB计算机屏幕上创建所有图像。

在这项融合了心理学、生物学和数学的研究中，Bujack和她的同事发现，使用黎曼几何会高估对大颜色差异的感知。这是因为人们认为颜色的巨大差异小于将位于两个相距很远的阴影之间的微小颜色差异相加得到的总和。

黎曼几何无法解释这种影响。

“我们没有预料到这一点，我们还不知道这个新色彩空间的确切几何形状，”Bujack说。“我们也许可以正常地想到它，但增加了阻尼或称重功能，可以拉长距离，使它们更短。但我们还不能证明这一点。”