A perceção da cor é intrínseca, sugere um novo estudo

A beleza pode depender de quem a observa, mas a cor não: é essa a conclusão de um novo estudo conduzido por investigadores do Laboratório Nacional de Los Alamos, nos Estados Unidos, que aponta para um carácter intrínseco na forma como percebemos atributos cromáticos.

Embora existam diferenças na maneira como nomeamos as cores - e apesar de particularidades como a célebre discussão online de 2015 sobre a cor de um vestido - o trabalho indica que a perceção básica das distinções cromáticas não é determinada por factores externos, como a cultura ou a experiência.

De Schrödinger à geometria da perceção da cor: matiz, saturação e luminosidade

A investigação retoma e aprofunda contributos de Erwin Schrödinger, o físico conhecido pela experiência mental do “gato de Schrödinger”, que também se dedicou, entre outros fenómenos biológicos, ao estudo da perceção da cor.

Ao agregarem resultados de estudos sobre perceção da cor dentro de uma estrutura geométrica, os autores identificaram limitações nas definições matemáticas de Schrödinger para matiz, saturação e luminosidade. Mais do que apenas prolongar esse legado, eliminaram ambiguidades e, mais de um século depois, ajudaram a completar o trabalho iniciado.

“O que concluímos é que estas qualidades da cor não emergem de construções externas adicionais, como experiências culturais ou aprendidas, mas refletem as propriedades intrínsecas da própria métrica da cor”, afirma a autora principal e cientista de dados Roxana Bujack.

“Esta métrica codifica geometricamente a distância de cor percecionada - isto é, o quão diferentes duas cores parecem a um observador”, acrescenta Bujack.

Visão tricromática e espaços perceptivos da cor

Os seres humanos têm visão de cor tricromática, baseada em três tipos de células cone sensíveis à cor presentes na retina. A sensibilidade de cada tipo de fotorrecetor atinge o pico em diferentes comprimentos de onda, e é a combinação das intensidades de sinal geradas por essas células que nos permite percecionar o espectro cromático.

Este mecanismo dá origem a três dimensões em espaços de cor, isto é, formas de organizar a cor. Estes espaços percetivos podem ser entendidos como domínios mentais onde convertimos as sensações em representações do mundo à nossa volta.

Riemann, Helmholtz e a métrica riemanniana na perceção da cor

No século XIX, o matemático Bernhard Riemann introduziu a ideia de que os nossos espaços percetivos da cor são curvos, e não “rectos”, conceito ancorado no ramo da geometria diferencial que viria a levar o seu nome.

Enquanto, na geometria euclidiana, uma linha recta é famosa por ser a menor distância entre dois pontos, a geometria riemanniana debruça-se frequentemente sobre superfícies curvas, onde o caminho localmente mais curto entre dois pontos - uma geodésica - não é, necessariamente, uma linha recta.

O físico Hermann von Helmholtz sugeriu que seria possível definir geometricamente atributos individuais da cor com base apenas na maior semelhança dentro da métrica riemanniana - uma ferramenta matemática usada para estudar certas variedades, isto é, análogos de superfícies em dimensões superiores.

As definições de Schrödinger e o problema do eixo neutro

Na década de 1920, Schrödinger recorreu ao modelo riemanniano da perceção da cor para definir os atributos percetivos de matiz, luminosidade e saturação. As suas definições assentavam na posição de uma cor em relação ao eixo neutro, ou seja, o gradiente de cinzentos entre o preto e o branco.

Durante grande parte do século seguinte, estas definições foram amplamente aceites e serviram de base para compreender atributos da cor. Ainda assim, ao trabalharem em algoritmos para visualizações científicas, os autores do novo estudo depararam-se com fragilidades na abordagem de Schrödinger.

“Com um pouco de crítica, a formulação geométrica de Schrödinger para os atributos da cor tem, em espírito, sobrevivido até aos dias de hoje, embora também esteja em conflito com alguns fenómenos observados em experiências”, escrevem.

Os investigadores sublinham ainda que Schrödinger nunca chegou a definir formalmente o eixo neutro, apesar de fazer depender dele as suas definições dos atributos cromáticos.

Ao identificarem uma oportunidade para fazer avançar a matemática da perceção da cor, a equipa propôs-se, assim, concluir o trabalho de Schrödinger mais de um século depois.

Correcções ao modelo: eixo neutro, efeito Bezold–Brücke e retornos decrescentes

Segundo explicam, conseguiram fazê-lo ao definir o eixo neutro a partir da geometria da métrica da cor - um passo que exigiu trabalhar fora do modelo riemanniano.

Além disso, introduziram outras correcções relevantes. Por exemplo, a perspetiva de Schrödinger não conseguia explicar o efeito Bezold–Brücke, um fenómeno em que variações na intensidade luminosa provocam uma mudança percecionada no matiz.

Bujack e os seus colegas corrigiram este ponto substituindo a definição em linha recta da qualidade do estímulo entre uma cor e o preto pelo caminho geodésico mais curto no espaço percetivo da cor.

Também incorporaram os chamados retornos decrescentes na perceção da cor, que descrevem a tendência humana para considerar grandes diferenças cromáticas como sendo inferiores à soma de várias diferenças pequenas.

Num artigo relacionado de 2022, vários destes mesmos autores defenderam que este efeito “não pode existir numa geometria riemanniana”, apontando para a necessidade de métodos mais eficazes na modelação de diferenças de cor.

Um enquadramento não riemanniano para modelar a cor

No novo estudo, os autores descrevem um enquadramento inédito para modelar a cor em espaço não riemanniano.

“Coletivamente, as nossas soluções fornecem a primeira concretização abrangente da visão de Helmholtz: definições geométricas formais de matiz, saturação e luminosidade derivadas inteiramente da métrica de semelhança percetiva, sem dependência de construções externas”, escrevem os investigadores.

O estudo foi publicado no Fórum de Computação Gráfica.