"Предыдущие формулы для измерения цвета работали только для части цветового пространства и могли давать весьма вводящие в заблуждение результаты. Например, красный и желто-зеленый цвета будут иметь одинаковое значение оттенка ", — говорит Смит. "Я почувствовал необходимость дать более доступное объяснение этого метода количественной оценки цвета."Новая формула позволит исследователям получить правильные значения оттенка для любого интересующего цвета. Полное описание доступно для бесплатного просмотра в мартовском выпуске журнала Applications in Plant Sciences.
Интересно, что измерение цвета — это на самом деле вопрос анализа световых волн. Когда объект подвергается воздействию света, его молекулы поглощают волны определенной длины, а появление цвета является результатом непоглощенного света, который отражается и фильтруется через сетчатку глаза.
Способность живых организмов отражать длины волн различных частей цветового спектра приводит к появлению разнообразных дисплеев, таких как раздел продуктовых магазинов. Что еще более важно, цвет участвует в широком спектре биологических явлений. Цветы привлекают опылителей, фрукты — животных, разносящих семена, растения выражают стрессовую реакцию, а организмы общаются друг с другом разными способами через цвет.
Количественная оценка этих вариаций — важный компонент исследования.
«Цвет — один из наиболее заметных аспектов биологического разнообразия и часто имеет адаптивное значение», — объясняет Смит, которому интересно понять, как и почему в природе появляются новые цвета. Когда ее исследования были ограничены ошибочными значениями оттенка из предыдущих формул, ей понадобился новый метод, чтобы преодолеть это ограничение.
Оттенок или тип цвета — это один из трех компонентов, используемых в методе классификации по сегментам, одной из самых популярных систем определения цвета. Два других компонента — это яркость (светлота / темнота) и цветность (интенсивность / насыщенность).
Вместе эти три переменные предлагают числовой способ описания света, отраженного объектом. Для расчета оттенка, яркости и цветности исследователи используют данные от прибора, который может обнаруживать отраженный свет на разных длинах волн — спектрометра.
С помощью спектрометра образец освещается полностью белым светом, и отраженные световые волны отображаются в виде кривой на графике. Размер и форма кривой, называемой кривой отражения, уникальны для каждого цвета. С длинами волн от красного до фиолетового по оси x и коэффициентом отражения от 0 до 100% по оси y, более высокая кривая на определенной длине волны означает увеличенное количество света, отраженного в этой части спектра.
Исследователи используют математические формулы для вычисления значений цветности, оттенка и яркости на основе кривых отражательной способности.
Смит тщательно протестировал оригинальные формулы, разработанные в 1990 году ученым Дж. А. Эндлера, с образцами цветов из знаменитой Книги цветов Манселла 1976 года, чтобы определить конкретные регионы, где произошли неправильные значения. Она обнаружила ошибку в том, как исходные формулы преобразовывали декартовы координаты (x и y) в полярные координаты.
Ее результаты показали, что знаки декартовых координат, а не только сами координаты, необходимы для расчета правильных значений оттенка.
«Обновление моих знаний о полярных и декартовых системах координат было сложным аспектом этого исследования, но я уверен, что мой учитель математики в старшей школе будет рад, что некоторые из этих уроков пригодились!"говорит Смит.
Выявив слабые стороны исходных расчетов цвета и внося необходимые изменения, работа Смита предлагает ученым мощный инструмент для включения анализа цвета в их исследования.
Эта формула будет иметь решающее значение для ученых, изучающих развитие цветов и плодов, дефицит питательных веществ для растений, реакцию на жару и засуху, а также другие биологические явления, которые приводят к видимым изменениям цвета.
"Я надеюсь, что этот новый метод и сопутствующее описание дадут пользователям уверенность в том, что они получают правильные значения.
Любой последующий анализ, включающий эти результаты, или любой мета-анализ исследований с использованием метода сегментной классификации будет зависеть от качества этих первоначальных расчетов ", — говорит Смит.