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Nuevo estudio revoca 100 años de entendimiento de la percepción del color

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“Nuestra investigación demuestra que el modelo matemático actual sobre cómo el ojo percibe las diferencias de color es incorrecto”, afirman científicos del Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Durante más de 100 años, la comunidad científica se ha adherido a un paradigma desarrollado por el físico ganador del Premio Nobel Erwin Schrödinger y otros científicos como Bernhard Riemann y Hermann von Helmholtz. Y, hasta nuestros días, es utilizado por los científicos y la industria para describir cómo el ojo distingue un color de otro.

Ahora, un novedoso estudio ha descubierto un importante error en el espacio matemático tridimensional que subyace a la forma en que entendemos la percepción del color, lo que podría impulsar las visualizaciones de datos científicos, mejorar los televisores y recalibrar la industria textil y de pinturas.

“Demostrar que uno de ellos está equivocado es más o menos el sueño de un científico”, dijo Roxana Bujack, informática con formación en matemáticas y autora principal del artículo publicado por un equipo del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Nuestra investigación demuestra que el modelo matemático actual de cómo el ojo percibe las diferencias de color es incorrecto”, afirmó Bujack.

La base para los estándares industriales

Las consecuencias de este error que se cometió hace más de 100 años son de gran alcance en el mundo actual. Y es que, para crear estándares industriales, la forma en que modelamos el espacio de color –hoy en día los modelos más avanzados utilizan la geometría riemanniana– es la base de los gráficos por ordenador modernos, el procesamiento de imágenes y las tareas de visualización.

Esta visualización capta el espacio matemático 3D utilizado para trazar la percepción humana del color. Una nueva representación matemática ha descubierto que los segmentos de línea que representan la distancia entre colores muy separados no se suman correctamente utilizando la geometría previamente aceptada.

Esta visualización capta el espacio matemático 3D utilizado para trazar la percepción humana del color. Una nueva representación matemática ha descubierto que los segmentos de línea que representan la distancia entre colores muy separados no se suman correctamente utilizando la geometría previamente aceptada.

En concreto, los modelos trazan el rojo, el verde y el azul en el espacio 3D. Estos son los colores que más registran los conos detectores de luz de nuestras retinas –los tres colores que captamos más fácilmente en un espacio tridimensional– y los colores que se mezclan para crear todas las imágenes de la pantalla del ordenador RGB, aclara el comunicado de prensa del Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Geometría exacta desconocida

Sin embargo, en el estudio, Bujack y sus colegas descubrieron que el uso de la geometría de Riemann sobreestima la percepción de las grandes diferencias de color.

Esto sucedió por accidente mientras el equipo desarrollaba algoritmos para mejorar automáticamente los mapas de color para la visualización de datos; los científicos naturalmente se sorprendieron cuando determinaron (algo que nadie antes ha hecho) que la aplicación de la geometría de Riemann, que permite generalizar las líneas rectas a las superficies curvas, no funcionaba.

Según explicaron, esto se debe –en el modelado del color– a que la gente percibe que una gran diferencia de color es menor que la suma que se obtendría si se sumaran las pequeñas diferencias de color que hay entre dos tonos muy separados. Y la geometría riemanniana no puede explicar este efecto.

“No lo esperábamos, y aún no conocemos la geometría exacta de este nuevo espacio de color”, afirmó Bujack. “Podríamos pensarlo de forma normal, pero con una función de amortiguación o ponderación añadida que arrastra las distancias largas, haciéndolas más cortas. Pero aún no podemos probarlo”, agregó.

En otras palabras, el cerebro humano no es el mejor para calcular las “escalas” de color, y tendemos a ver las grandes diferencias entre dos colores como algo más pequeño que la suma de todas las diferencias más pequeñas que las componen.

“La supuesta forma del espacio de color requiere un cambio de paradigma”, explicó Bujack, consciente de que aún no se sabe exactamente cuál será ese cambio.

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