Grožis gali būti žiūrinčiojo akyse, tačiau spalvos – ne, teigiama naujame JAV „Los Alamos National Laboratory“ tyrėjų tyrime. Pasak mokslininkų, spalvų savybių suvokimas yra vidinis, o ne susiformuojantis dėl kultūros ar patirties.
Nors skirtingose kalbose spalvos žymimos nevienodai, o viešose diskusijose kartais kyla ginčų dėl to, kaip vienas ar kitas atspalvis atrodo, pats gebėjimas atskirti spalvų skirtumus, tyrėjų vertinimu, nepriklauso nuo išorinių veiksnių.
Tyrimas remiasi fiziko Erwino Šriodingerio darbais. Jis plačiai žinomas dėl minties eksperimento apie „Šriodingerio katę“, tačiau tarp kitų temų nagrinėjo ir spalvų suvokimą.
Suvedę ankstesnių spalvų suvokimo tyrimų rezultatus į geometrinį modelį, naujojo darbo autoriai nustatė, kad Šriodingerio matematiniai atspalvio, sodrumo ir šviesumo apibrėžimai turėjo neaiškumų. Mokslininkai tvirtina, jog šias spragas pavyko pašalinti ir taip iš esmės užbaigti daugiau nei prieš šimtmetį pradėtą teorinę schemą.
„Darome išvadą, kad šios spalvų savybės neatsiranda iš papildomų išorinių konstruktų, tokių kaip kultūrinė aplinka ar išmokta patirtis, o atspindi pačias spalvų metrikos vidines savybes“, – teigė pagrindinė autorė, duomenų mokslininkė Roxana Bujack.
„Ši metrika geometriškai užkoduoja suvokiamą spalvų atstumą, tai yra, kiek dvi spalvos stebėtojui atrodo skirtingos“, – pridūrė ji.
Žmonės turi trichromatinę regą: tinklainėje veikia trijų tipų kūgelių ląstelės, jautrios skirtingiems šviesos bangos ilgiams. Skirtingų signalų kombinacijos leidžia mums suvokti platų spalvų spektrą.
Toks mechanizmas sukuria tris spalvų erdvės dimensijas – spalvų organizavimo būdą, pagal kurį protas apdoroja jutiminius signalus ir paverčia juos pasaulio vaizdiniu.
XIX amžiuje matematikas Bernhardas Riemannas pasiūlė idėją, kad suvokimo erdvės, įskaitant spalvų erdvę, gali būti „išlenktos“, o ne tiesinės. Ši mintis kilo iš diferencialinės geometrijos krypties, vadinamos Riemanno geometrija.
Jei Euklido erdvėje trumpiausias kelias tarp dviejų taškų yra tiesė, tai Riemanno geometrijoje dažnai nagrinėjami išlenkti paviršiai, kuriuose trumpiausias vietinis kelias – geodezė – nebūtinai yra tiesus.
Fizikas Hermannas von Helmholtzas siūlė, kad atskiras spalvų savybes būtų galima apibrėžti geometriškai, remiantis vien tuo, kas Riemanno metrikoje laikoma artimiausiu panašumu. Tai – matematinis įrankis, leidžiantis tirti įvairias daugiamates struktūras.
1920-aisiais E. Šriodingeris, taikydamas Riemanno modelį spalvų suvokimui, bandė apibrėžti atspalvį, šviesumą ir sodrumą. Jo apibrėžimai rėmėsi spalvos padėtimi vadinamosios neutralios ašies atžvilgiu – pilkumo gradiento nuo juodos iki baltos.
Šie apibrėžimai ilgą laiką buvo laikomi tinkamais ir tapo pagrindu aiškinant spalvų savybes. Vis dėlto, kurdami algoritmus mokslinėms vizualizacijoms, naujojo tyrimo autoriai Šriodingerio teorijoje aptiko probleminių vietų.
Kaip pažymi mokslininkai, E. Šriodingerio modelis ne visada dera su eksperimentuose pastebimais reiškiniais. Be to, jis niekada formaliai neapibrėžė neutralios ašies, nors būtent ja rėmėsi, aprašydamas pagrindines spalvų savybes.
Norėdami patikslinti matematinį pagrindą, tyrėjai neutraliają ašį apibrėžė remdamiesi pačios spalvų metrikos geometrija. Tam, jų teigimu, prireikė išeiti už klasikinio Riemanno modelio ribų.
Komanda taip pat padarė ir kitų svarbių pataisų. Pavyzdžiui, Šriodingerio požiūris nepaaiškino vadinamojo Bezold–Brücke efekto – reiškinio, kai keičiantis šviesos intensyvumui žmogui gali atrodyti, jog pakito atspalvis.
R. Bujack su kolegomis šią problemą sprendė tiesinį ryšį tarp spalvos ir juodos spalvos pakeisdami trumpiausiu geodeziniu keliu suvokimo spalvų erdvėje.
Taip pat atsižvelgta į vadinamąjį mažėjančios grąžos efektą spalvų suvokime: žmonės didelius spalvų skirtumus linkę vertinti kaip mažesnius, nei būtų galima spręsti susumavus daug mažų skirtumų.
Ankstesniame, 2022 metais publikuotame susijusiame darbe dalis tų pačių tyrėjų argumentavo, kad toks efektas „negali egzistuoti Riemanno geometrijoje“, todėl reikia tikslesnių metodų spalvų skirtumams modeliuoti.
Naujajame tyrime pristatomas kitoks, ne Riemanno erdve paremtas modelis, kuriuo siekiama tiksliau aprašyti spalvų suvokimą.
„Bendrai mūsų sprendimai pirmą kartą išsamiai įgyvendina Helmholtzo viziją: formalius geometrinius atspalvio, sodrumo ir šviesumo apibrėžimus, išvestus vien iš suvokiamo panašumo metrikos, nesiremiant išoriniais konstruktai“, – rašo autoriai.
Tyrimas publikuotas leidinyje „Computer Graphics Forum“.
