Dešimtmečius neišspręsta problema pagaliau įveikta: spalvų suvokimas turi naują paaiškinimą

Spalva dažnai atrodo savaime suprantama, kol ją pabandome aprašyti taip tiksliai, kaip to reikalauja mokslas. Tuomet paaiškėja, kad atspalvis, sodrumas ir šviesumas nėra vien patogios etiketės, o sudėtingos regos geometrijos dalys. Los Alamos nacionalinės laboratorijos mokslininkai skelbia uždarę seną matematinę spragą, trukdžiusią nuosekliai apibrėžti šiuos ryšius.

Pagrindinė idėja – spalvų skirtumus žmonės patiria ne atsitiktinai, o pagal tam tikrą „atstumų“ struktūrą, kurią galima aprašyti matematine metrika. Tyrėjai teigia, kad atspalvį, sodrumą ir šviesumą įmanoma išvesti iš pačios spalvų erdvės geometrijos, nesiremiant papildomais psichologiniais ar kultūriniais prielaidų sluoksniais. Tokia prieiga svarbi ne tik teorijai, bet ir praktiniams vaizdo bei duomenų atvaizdavimo sprendimams.

Schriodingerio modelio spraga

Žmogaus spalvinė rega remiasi trijų tipų kūgelių tinklainėje reakcijomis į skirtingus šviesos bangų ilgius. Dėl to spalvą patogu mąstyti kaip tašką tam tikroje trimačioje erdvėje, o ne vien žodinį apibūdinimą. Dar XIX amžiuje matematikas Bernhardas Riemannas siūlė, kad tokios suvokimo erdvės gali būti ne plokščios, o išlenktos.

XX amžiaus trečiajame dešimtmetyje Erwinas Schrödingeris bandė spalvos savybes aprašyti kaip geometriškai kylančias iš pačios percepcijos struktūros. Tačiau jo schema rėmėsi nuoroda į vadinamąją neutralią ašį – pilkumo liniją nuo juodos iki baltos – kurios jis griežtai matematiškai neapibrėžė. Tokia „trūkstama atrama“ ilgainiui tapo rimta problema bandant modelį pritaikyti skaičiavimams ir algoritmams.

Kas keičiasi su nauju apibrėžimu?

Los Alamos komanda teigia, kad neutralios ašies sąvoką pavyko apibrėžti vien iš spalvų metrikos geometrijos, tarsi „užfiksuojant“ atskaitos liniją be papildomų prielaidų. Tam, anot jų, prireikė išeiti už klasikinės riemaninės geometrijos ribų ir taikyti sudėtingesnį, neriemaninį aprašymą. Paprastai tariant, spalvų suvokimo „žemėlapis“ nėra toks lygus, kad jame viską būtų galima matuoti paprastomis tiesėmis.

Tyrime akcentuojami ir konkretūs reiškiniai, kuriuos senesni aprašymai sunkiau aprėpdavo. Vienas jų – Bezoldo ir Brückės efektas, kai keičiant šviesumą gali kisti ir suvokiamas atspalvis, nors intuityviai norisi manyti, kad tai tas pats spalvos „tonas“, tik šviesesnis. Kitas – mažėjantis jautrumas didėjantiems spalviniams skirtumams: didinant fizinį skirtumą, suvokiamas pokytis ne visada didėja proporcingai.

Kodėl tai svarbu ne tik teorijai?

Mokslininkai pabrėžia, kad žmonės nepradės matyti vaivorykštės kitaip vien dėl naujo aprašymo. Tačiau tikslesnė matematinė schema gali pagerinti įrankius, kurie remiasi žmogaus spalviniu suvokimu. Tai aktualu fotografijai, vaizdo apdorojimui ir ypač mokslinei vizualizacijai, kur spalvomis perteikiami klimato, medicinos ar fizikos duomenys.

Tokiose srityse spalva nėra vien estetika: netinkamai parinktas spalvų perėjimas gali sudaryti klaidingą įspūdį apie duomenų „šuolius“, ribas ar tendencijas. Todėl tiksliau aprašyta spalvų erdvės geometrija gali padėti kurti aiškiau suvokiamas skales, patikimesnius žemėlapius ir mažiau klaidinančias vizualines reprezentacijas.

„Tai nėra nauja spalva – tai geresnis būdas aprašyti ryšius tarp tų spalvų, kurias jau matome“, – teigiama Los Alamos laboratorijos pranešime.