新研究颠覆百年来对色彩感知的理解

100 多年来，科学界和工业界一直坚持着一种范式，来描述你的眼睛如何区分一种颜色。简单来说，人们原先认为，感知的色彩空间是一个三维黎曼空间。这意味着，两种颜色之间的距离等于连接它们的最短路径的长度。

这一著名模型最初由黎曼（Bernhard Riemann）提出，并由亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）和薛定谔（Erwin Schrödinger）进一步开发和推动。

然而，一项新研究纠正了这种三维数学空间中的错误。研究人员认为，关于眼睛如何感知色彩差异的数学模型并不正确，我们可能需要调整对色差的模拟方式。研究已于近日发表在《美国国家科学院院刊》上。

黎曼度量

对人类色彩感知进行建模，能够实现图像处理、计算机图形和可视化任务的自动化。因此人们需要一种精确的感知色彩空间的数学模型。

在最初的尝试中，人们使用了欧几里得空间，也就是我们中学所学的那种 " 最熟悉 " 的几何。欧几里得几何可以简单理解成对平面空间的研究，其中的许多想法都可以通过在一张平坦的纸上画出来。

现在假设我们把这张纸弯曲起来，比如变成一个圆柱体或者球体，就得到了一个曲面。这样的表面比平面更难研究，这类曲面也是黎曼几何的基本课题之一。

在后续更先进的色彩空间感知模拟中，黎曼几何成了长期以来的常用范式。换句话说，感知的色彩空间不被视作一个三维黎曼空间。

这些模型在三维空间中绘制出红、绿和蓝三色。它们是我们视网膜上的感光视锥细胞感知的最强烈的颜色，这些颜色组合在一起，也就形成了 RGB 电脑屏幕上的所有图像。

这张可视化捕捉了用于映射人类色彩感知的三维数学空间。一项新研究颠覆了长期以来对人类感知色彩空间的假设。（图 ⁄Las Alamos National Laboratory）

在这项新研究中，团队最初的想法是开发一些算法，能自动改善数据可视化的色彩图，让它变得更容易理解和解释。然而他们却意外地发现，长期以来对黎曼几何的应用并不可行。

这项融合了心理学、生物学和数学的新研究表明，使用黎曼几何会高估人们对巨大色差的感知。这是因为，人类的色彩感知会出现一种 "收益递减" 效应，也就是说，对巨大的色彩差异的感知，无法通过将这两个色调之间较小的色差相加所得，它实际上比后者的总和要小。而黎曼几何无法解释这种效应，色彩空间因此并不能用黎曼几何来描述。

范式转变

研究人员表示，他们并没有预料到这一点，而且，目前还不知道这种新的色彩空间的确切几何形状。他们推测，或许可以引入一个额外的阻尼或权重函数，修正较长的色彩距离，但暂时还无法证明这个想法。

但研究人员相信，色彩空间的假定形状需要一种范式的转变。这项研究有可能促进科学数据的可视化，改善电视，并重新校准纺织和油漆行业。