Een nieuwe studie corrigeert een belangrijke fout in de 3D-wiskundige ruimte die is ontwikkeld door de Nobelprijswinnende natuurkundige Erwin Schrödinger en anderen, en die al meer dan 100 jaar door wetenschappers en de industrie wordt gebruikt om te beschrijven hoe uw oog de ene kleur van de andere onderscheidt. Het onderzoek heeft de potentie om wetenschappelijke datavisualisaties te stimuleren, tv's te verbeteren en de textiel- en verfindustrie opnieuw te kalibreren.

"De veronderstelde vorm van kleurruimte vereist een paradigmaverschuiving", zegt Roxana Bujack, een computerwetenschapper met een achtergrond in de wiskunde die wetenschappelijke visualisaties maakt in het Los Alamos National Laboratory. Bujack is hoofdauteur van het artikel van een Los Alamos-team in de Proceedings of the National Academy of Sciences over de wiskunde van kleurperceptie.

"Ons onderzoek toont aan dat het huidige wiskundige model van hoe het oog kleurverschillen waarneemt onjuist is. Dat model werd voorgesteld door Bernhard Riemann en ontwikkeld door Hermann von Helmholtz en Erwin Schrödinger - allemaal reuzen in wiskunde en natuurkunde - en het bewijzen dat een van hen ongelijk heeft, is zo'n beetje de droom van een wetenschapper," zei Bujack.

Het modelleren van menselijke kleurperceptie maakt automatisering van beeldverwerking, computergraphics en visualisatietaken mogelijk.

"Ons oorspronkelijke idee was om algoritmen te ontwikkelen om kleurenkaarten voor datavisualisatie automatisch te verbeteren, zodat ze gemakkelijker te begrijpen en te interpreteren zijn," zei Bujack. Het team was dus verrast toen ze ontdekten dat zij de eersten waren die vaststelden dat de al lang bestaande toepassing van de Riemann-geometrie, waarmee rechte lijnen naar gebogen oppervlakken kunnen worden gegeneraliseerd, niet werkte.

Om industriestandaarden te creëren, is een nauwkeurig wiskundig model van de waargenomen kleurruimte nodig. De eerste pogingen maakten gebruik van Euclidische ruimten - de bekende geometrie die op veel middelbare scholen wordt onderwezen; meer geavanceerde modellen gebruikten Riemann-geometrie. De modellen plotten rood, groen en blauw in de 3D-ruimte. Dat zijn de kleuren die het sterkst worden geregistreerd door lichtdetecterende kegeltjes op ons netvlies, en - niet verrassend - de kleuren die samenvloeien om alle afbeeldingen op je RGB-computerscherm te creëren.

In de studie, die psychologie, biologie en wiskunde combineert, ontdekten Bujack en haar collega's dat het gebruik van Riemann-meetkunde de perceptie van grote kleurverschillen overschat. Dat komt omdat mensen een groot kleurverschil als minder beschouwen dan de som die je zou krijgen als je kleine kleurverschillen optelt die tussen twee ver uit elkaar liggende tinten liggen.

De Riemann-geometrie kan dit effect niet verklaren.

"We hadden dit niet verwacht en we kennen de exacte geometrie van deze nieuwe kleurruimte nog niet," zei Bujack. "We kunnen het misschien normaal bedenken, maar met een toegevoegde dempings- of weegfunctie die lange afstanden naar binnen trekt, waardoor ze korter worden. Maar we kunnen het nog niet bewijzen." + Verder verkennen

Publieke perceptie van wetenschappelijke resultaten vervormd door kleurrijke afbeeldingen