پایان یک معمای صدساله: چرا رنگ‌ها را این‌طور می‌بینیم؟

برای تقریباً یک قرن، دانشمندان به یک مدل هندسی از درک رنگ تکیه داشتند که اولین بار توسط فیزیکدان مشهور، ارنو شرودینگر، در دهه ۱۹۲۰ پیشنهاد شده بود. اگرچه این مدل بنیادین بود، اما خلاءهای ریاضی قابل توجهی داشت. حالا تیمی به رهبری محقق، راکسانا بوژاک، توانسته نظریه شرودینگر را با رفع سه نقص اصلی آن تکمیل کند که این کار می‌تواند همه چیز را از تصویربرداری علمی تا نمایشگر گوشی هوشمند شما متحول کند.

به گزارش سیلاد و به نقل از SciTechDaily، مهم‌ترین پیشرفت، تعریف ریاضی محور خنثی بود؛ خطی از طیف‌های خاکستری که از سیاه مطلق تا سفید خالص کشیده شده است. تعاریف اولیه شرودینگر برای رنگ، اشباع و روشنایی، کاملاً به موقعیت رنگ نسبت به این محور بستگی داشت، اما او هرگز خودِ این محور را تعریف نکرده بود. برای حل این مسئله، تیم تحقیقاتی مجبور شد خارج از چارچوب هندسی سنتی ریمانی کار کند که بیش از یک قرن در علم رنگ استاندارد بوده است.

اصلاح نحوه دیدن تفاوت‌های رنگی
محققان همچنین موفق شدند دو مشکل پایدار دیگر را برطرف کنند. اول، آن‌ها اثر «بزولد-بروکه» را حل کردند که توضیح می‌دهد چرا افزایش روشنایی یک رنگ می‌تواند باعث شود طیف آن تغییر کند. به جای استفاده از هندسه خطی مستقیم، تیم از کوتاه‌ترین مسیر ممکن در فضای ادراکی رنگ برای مدل‌سازی دقیق این پدیده استفاده کرد.
 

دوم، آنها اصل «بازدهی فزاینده کمتر» در درک رنگ را حل کردند؛ مشاهده‌ای که نشان می‌دهد تفاوت‌های بسیار بزرگ ادراکی بین رنگ‌ها، کمتر از مجموع تفاوت‌های کوچک‌تر اجزای آنهاست. این اثر در هندسه ریمانی استاندارد وجود ندارد، بنابراین تیم از رویکرد کوتاه‌ترین مسیر در یک فضای غیر-ریمانی برای در نظر گرفتن آن استفاده کرد.

پیامدها و کاربردهای آینده
مهم‌تر از همه، محققان به این نتیجه رسیدند که رنگ، اشباع و روشنایی، نه مفاهیم فرهنگی یا آموخته‌شده، بلکه ویژگی‌های ذاتی خودِ متریک رنگ هستند. اگرچه کاربردهای مصرفی هنوز چند سال فاصله دارند، این پیشرفت دقیق‌ترین نمای ریاضی از درک رنگ انسان تا به امروز را ارائه می‌دهد و نویدبخش بهبودهای آتی در فناوری نمایشگر، نرم‌افزارهای ویرایش عکس و تصویرسازی علمی است.