La belleza puede estar en el ojo de quien la mira, pero el color no, según informan investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Estados Unidos en un nuevo estudio, sugiriendo que la percepción de los atributos del color es intrínseca.
A pesar de las diferencias en la forma en que etiquetamos los colores (y peculiaridades como el debate en Internet de 2015 sobre el color de un vestido), nuestra percepción básica de las distinciones de color no está impulsada por factores externos como la cultura o la experiencia, sugiere el estudio.
La investigación se basa en el trabajo de Erwin Schrödinger, el físico famoso por su experimento mental “El gato de Schrödinger”, quien, entre otros fenómenos biológicos, también estudió la percepción del color.
Combinando los resultados de los estudios de percepción del color dentro de un marco geométrico, los autores del nuevo estudio encontraron deficiencias en las definiciones matemáticas de tono, saturación y luminosidad de Schrödinger. Más allá de simplemente aprovechar su trabajo, resolvieron estas ambigüedades y ayudaron a completar su trabajo más de un siglo después.
“Lo que concluimos es que estas cualidades del color no surgen de construcciones externas adicionales, como experiencias culturales o aprendidas, sino que reflejan las propiedades intrínsecas de la métrica del color en sí”, dice la autora principal y científica de datos Roxana Bujack.
“Esta métrica codifica geométricamente la distancia de color percibida, es decir, qué tan diferentes le parecen dos colores a un observador”, añade Bujack.
Los seres humanos tienen visión de color tricromática, que se basa en tres tipos de células cónicas que detectan el color en la retina. La sensibilidad de cada tipo de célula fotorreceptora alcanza su punto máximo en una longitud de onda diferente, y utilizamos las combinaciones de intensidades de señal producidas por estas células para percibir el espectro de colores.
Este proceso nos otorga tres dimensiones de espacios de color u organizaciones de color. Estos espacios perceptivos son como reinos mentales donde procesamos nuestras percepciones sensoriales en representaciones del mundo que nos rodea.
En el siglo XIX, el matemático Bernhard Riemann introdujo la idea de que nuestros espacios de percepción del color son curvos en lugar de rectos, una noción arraigada en su rama homónima de geometría diferencial.
Mientras que una línea recta es la distancia más corta entre dos puntos en el espacio euclidiano, la geometría de Riemann a menudo se centra en superficies curvas donde el camino local más corto entre dos puntos, una geodésica, no es recto.
El físico Hermann von Helmholtz sugirió que es posible definir geométricamente atributos de color individuales basándose únicamente en la similitud más cercana en la métrica de Riemann, una herramienta matemática para estudiar ciertas variedades o análogos de superficies de dimensiones superiores.
En la década de 1920, Schrödinger utilizó el modelo de Riemann de percepción del color para definir los atributos perceptivos de tono, luminosidad y saturación. Sus definiciones se basaban en la ubicación de un color en relación con el eje neutro, o el gradiente de grises entre el blanco y el negro.
Estas definiciones fueron ampliamente aceptadas durante el siglo siguiente, proporcionando un marco para nuestra comprensión de los atributos del color. Sin embargo, mientras los autores del nuevo estudio trabajaban en algoritmos para visualizaciones científicas, encontraron problemas con el trabajo de Schrödinger.
“Con un poco de crítica, la formulación geométrica de Schrödinger sobre los atributos del color ha sobrevivido en espíritu hasta hoy, aunque también entra en conflicto con algunos fenómenos observados en experimentos”, escriben.
Schrödinger nunca definió formalmente el eje neutro, señalan, a pesar de basar sus definiciones de los atributos de color en las posiciones de los colores en relación con él.
Sintiendo una oportunidad para avanzar en las matemáticas de la percepción del color, los investigadores intentaron completar el trabajo de Schrödinger más de un siglo después.
Lo lograron al definir el eje neutro basándose en la geometría de la métrica del color, lo que requirió trabajar fuera del modelo de Riemann, explican.
Los investigadores también hicieron otras correcciones importantes. La visión de Schrödinger no podía explicar el efecto Bezold-Brücke, por ejemplo, un fenómeno en el que la variación de la intensidad de la luz induce un cambio percibido en el tono.
Bujack y sus colegas corrigieron esto reemplazando la definición de línea recta de calidad del estímulo entre un color y el negro con el camino geodésico más corto en el espacio de color perceptivo.
También representaron rendimientos decrecientes en la percepción del color, que se refiere a nuestra tendencia a percibir las grandes diferencias de color como menores que la suma de las pequeñas diferencias de color.
En un artículo relacionado de 2022, muchos de los mismos investigadores argumentaron que este efecto “no puede existir en una geometría de Riemann”, citando la necesidad de métodos mejorados para modelar las diferencias de color.
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Con el nuevo estudio, delinean un marco novedoso para modelar el color en un espacio no riemanniano.
“En conjunto, nuestras soluciones proporcionan la primera realización integral de la visión de Helmholtz: definiciones geométricas formales de tono, saturación y luminosidad derivadas enteramente de la métrica de similitud perceptiva, sin depender de construcciones externas”, escriben los investigadores.
El estudio fue publicado en el Computer Graphics Forum.