Científicos del Laboratorio Nacional de Los Álamos completaron la teoría del color que el físico Erwin Schrödinger dejó incompleta hace un siglo. Utilizando geometría avanzada, definieron matemáticamente el "eje neutro" (la escala de grises entre el blanco y el negro), demostrando que el tono, la saturación y la luminosidad están integrados en la estructura matemática de nuestra visión, no condicionados culturalmente.

La teoría del color, publicada en 1920, postula que la percepción humana del color puede explicarse mediante principios geométricos y matemáticos. Propone que el espacio cromático se organiza alrededor de un eje neutro (la escala de grises entre el negro y el blanco), ubicando los tres atributos fundamentales del color.

Este importante avance en la Universidad de Los Álamos corrige deficiencias y mejora la comprensión de efectos visuales como el de Bezold-Brücke (donde la intensidad de la luz altera el tono percibido).

Una teoría matemática propuesta por Schrödinger en 1920 sobre cómo percibimos los colores acaba de revisarse con nuevos experimentos y geometría moderna.

Un equipo liderado por la científica de Los Alamos, Roxana Bujack, utilizó la geometría para construir una definición matemática de la percepción del color basada en el tono, la saturación y la luminosidad. Sus resultados, presentados en una conferencia sobre ciencia de la visualización, formalizan el modelo de color de Schrödinger y demuestran que estas cualidades cromáticas tan familiares están integradas en la estructura misma de la percepción del color.

"Nuestra conclusión es que estas cualidades cromáticas no surgen de constructos externos adicionales, como experiencias culturales o aprendidas, sino que reflejan las propiedades intrínsecas de la propia métrica del color", afirmó Bujack. "Esta métrica codifica geométricamente la distancia cromática percibida, es decir, cuán diferentes se ven dos colores para un observador".

Erwin Schrödinger y su teoría del color propuesta en 1920.

Rompecabezas

Al definir estos atributos perceptivos con mayor rigor, los investigadores han aportado una pieza clave a la visión de Schrödinger, que desde hace mucho tiempo buscaba un modelo matemático cerrado del color. El objetivo era definir el tono, la saturación y la luminosidad utilizando únicamente la propiedad geométrica de máxima similitud cromática.

La visión cromática humana se basa en tres tipos de células cono, centradas en los colores rojo, azul y verde. Esto confiere a los espacios de color tres dimensiones, lo que permite a los científicos organizar y comparar los colores matemáticamente.

En el siglo XIX, el matemático Bernhard Riemann propuso que los espacios de color perceptuales no son planos ni rectos, sino curvos. En la década de 1920, Schrödinger desarrolló esa idea al definir el tono, la saturación y la luminosidad dentro de un modelo de percepción del color, utilizando una métrica que describe cómo las personas perciben las diferencias de color.

Solución

Las definiciones de Schrödinger han dado forma a la ciencia del color durante aproximadamente 100 años. Pero mientras el equipo de Los Alamos desarrollaba algoritmos para la visualización científica, descubrieron que las matemáticas que sustentaban el modelo presentaban importantes deficiencias.

El mayor problema radicaba en el eje neutro, la línea de grises que va del negro al blanco. Las definiciones de matiz, saturación y luminosidad de Schrödinger dependen de la posición de un color en relación con ese eje, pero él nunca definió formalmente el eje en sí.

Esa omisión generó una importante laguna. Sin una definición precisa del eje neutro, toda la construcción quedaba formalmente incompleta. El avance más importante del equipo fue encontrar una manera de definir el eje neutro utilizando únicamente la geometría de la métrica de color.

Para lograrlo, los investigadores tuvieron que ir más allá del modelo riemanniano tradicional. Este cambio representa un importante avance matemático para la ciencia de la visualización.