由於對人類如何感知顏色差異的新研究，埃爾文·薛定諤的一個想法向前邁出了一大步。
洛斯阿拉莫斯科學家 Roxana Bujack 領導的團隊利用幾何學建構了基於色調、飽和度和亮度的顏色感知的數學定義。他們在視覺化科學會議上提出的結果正式化了薛丁格的顏色模型，並表明這些熟悉的顏色品質是內建在顏色感知的結構中。
布傑克說：“我們的結論是，這些顏色品質並非來自額外的外部構造，例如文化或學習經驗，而是反映了顏色度量的內在屬性。” “這個指標以幾何方式編碼了感知顏色距離，即觀察者看到的兩種顏色的不同程度。”
完成薛丁格顏色拼圖
透過更精確地定義這些感知屬性，研究人員為薛丁格長期以來對色彩封閉數學模型的願景提供了一個缺失的部分。目標是僅使用顏色相似性最大的幾何屬性來定義色調、飽和度和亮度。
人類的色覺是基於三個視錐細胞，以紅色、藍色和綠色為中心。這為色彩空間提供了三個維度，使科學家能夠以數學方式組織和比較顏色。
19世紀，數學家伯恩哈德·黎曼提出，感知色彩空間不是平坦或筆直的，而是彎曲的。在 1920 年代，薛丁格基於這個想法，使用描述人們如何感知顏色差異的指標，在黎曼色彩感知模型中定義了色調、飽和度和亮度。
解決本世紀的數學差距
薛丁格的定義塑造了色彩科學約 100 年。但是，當洛斯阿拉莫斯團隊正在開發科學視覺化演算法時，他們發現該模型背後的數學有重大缺陷。
最大的問題是中性軸，即從黑到白的灰線。薛丁格對色調、飽和度和亮度的定義取決於顏色相對於該軸的位置，但他從未正式定義軸本身。
這種差距造成了嚴重的差距。如果沒有中性軸的精確定義，整個結構在形式上是不完整的。該團隊最重要的突破是找到一種僅使用顏色度量的幾何形狀來定義中性軸的方法。
為了實現這一目標，研究人員必須超越傳統的黎曼模型。這項變化代表了視覺化科學的重要數學進步。
顏色如何變化的更好模型
該團隊還解決了舊框架中的另外兩個重要問題。
其中一個涉及貝佐爾德-布魯克效應，這種現象改變光的強度似乎會改變顏色的色調。研究人員透過使用顏色感知的幾何最短路徑模型來解決這個問題，而不是依賴簡單的直線。
他們還使用非黎曼空間中的最短路徑來解釋顏色感知的收益遞減，這是舊方法未完全捕捉的另一種效應。
為什麼色彩感知很重要
該研究在歐洲圖形視覺化會議上提出，並建立在更大的洛斯阿拉莫斯顏色感知計畫的基礎上。該計畫也為 2022 年撰寫了一篇創新論文 美國國家科學院院刊。
更準確的顏色感知模型可能在依賴準確顏色的領域（包括攝影、視訊、顯示和相關技術）具有廣泛的價值。它還可以改善科學家產生和解釋視覺數據的方式。
科學視覺化在幫助研究人員理解複雜資訊方面發揮著重要作用。更好的顏色模型可以支援許多領域更有效的分析，包括國家安全科學。
該團隊的工作現在為未來非黎曼空間中的顏色建模提供了基礎。
資助：這項工作得到了洛斯阿拉莫斯定向研究與開發實驗室計劃和國家核安全管理局的模擬和高級計算計劃的支持。
