¿Por qué podemos distinguir diferentes tonos en un acorde pero no diferentes tonos de luz?

Esto se debe a las diferencias fisiológicas en el funcionamiento de la cóclea (para la audición) y la retina (para la percepción del color).

La cóclea separa un solo canal de señales de audio complejas en sus frecuencias componentes y produce una señal de salida que representa esa descomposición.

En cambio, la retina exhibe lo que se llama metamerismo, en el que solo se utilizan tres tipos de sensores (para R/G/B) para codificar una señal de salida que representa todo el espectro de colores posibles como combinaciones variables de esos niveles RGB.

Nuestros órganos sensoriales para la luz y el sonido funcionan de manera muy diferente a nivel fisiológico. El tímpano reacciona directamente a las ondas de presión, mientras que los fotorreceptores de la retina solo son sensibles a un rango estrecho en torno a las frecuencias asociadas con el rojo, el verde y el azul. Todas las frecuencias de luz intermedias excitan parcialmente estos receptores y surge la impresión de ver, por ejemplo, amarillo debido a que los receptores verde y rojo salen con ciertas intensidades relativas. Es por eso que puede falsificar el espectro de colores con solo 3 colores diferentes en cada píxel de la pantalla.

Ver el color en este sentido también es una ilusión más útil que la detección directa de las propiedades físicas. Mezclar colores en el medio del espectro visible retiene una buena aproximación de la frecuencia promedio de la mezcla de luz. Si se mezclan los colores de los bordes del espectro, es decir, rojo y azul, el cerebro inventa el color púrpura o rosa para dar sentido a esa información sensorial. Sin embargo, esto no corresponde al promedio de las frecuencias (lo que daría como resultado un color verdoso) ni corresponde a ninguna frecuencia física de la luz. Lo mismo ocurre con ver blanco o cualquier tono de gris, ya que estos corresponden a que todos los receptores se activan con la misma intensidad.

Los ojos de los mamíferos también evolucionaron para distinguir la intensidad en lugar del color, ya que la mayoría de los mamíferos son criaturas nocturnas. Pero no estoy seguro de si la capacidad de ver en color se estableció recientemente, esa sería una pregunta para un biólogo.

Esto se debe principalmente a la fisiología . Hay una diferencia fundamental en la forma en que percibimos el sonido y la luz: para el sonido podemos sentir la forma de onda real, mientras que para la luz solo podemos sentir la intensidad. Elaborar:

• Las ondas de sonido que ingresan a su oído provocan vibraciones sincrónicas en su cóclea. Las diferentes regiones de la cóclea tienen pequeños vellos que vibran de manera selectiva en frecuencia. Las vibraciones de estos pelos se convierten en señales eléctricas que se transmiten al cerebro. Debido a la selectividad de frecuencia de los pelos, la cóclea esencialmente realiza una transformada de Fourier, por lo que podemos percibir superposiciones de ondas.

• La luz tiene una frecuencia tan alta que casi nada puede resolver la forma de onda real (incluso la electrónica de última generación hoy en día no puede hacer esto). Todo lo que podemos medir efectivamente es la intensidad de la luz, y esto es todo lo que los ojos también pueden percibir. Conocer la intensidad de un haz de luz no es suficiente para determinar su contenido espectral. Por ejemplo, una superposición de dos ondas monocromáticas puede tener la misma intensidad que una onda monocromática pura de diferente frecuencia.

  Podemos diferenciar las superposiciones de luz de forma limitada, debido al hecho de que los ojos perciben tres canales de color separados (aproximadamente RGB). Por eso podemos distinguir intensidades iguales de luz roja y azul. Las personas con daltonismo tienen un receptor defectuoso, por lo que las combinaciones de colores que la mayoría de los humanos pueden distinguir les parecen idénticas.

  No todos los colores que percibimos corresponden a un color de una onda de luz monocromática. Famosamente, hay una " línea de púrpuras " completa que no representa ninguna onda de luz monocromática. Entonces, para las personas entrenadas en distinguir los colores púrpura, en realidad pueden diferenciar las superposiciones de ondas de luz de manera limitada.

  

Las neuronas de varilla (1 tipo) más cono (3 tipos) en el ojo le brindan el potencial para la sensación 4-D. Dado que la señal de la barra es casi redundante con respecto a la totalidad de las señales del cono, se trata efectivamente de una sensación tridimensional.

Las neuronas cocleares (aproximadamente 3500 "tipos" simplemente debido a las 3500 posiciones internas diferentes del cabello ) en el oído le brindan el potencial para una sensación de 3500-D, por lo que los oídos entrenados pueden reconocer potencialmente las amplitudes simuladas de miles de frecuencias.

Entonces, para responder a su pregunta, los ojos simplemente no evolucionaron para tener muchos tipos de conos. Sin embargo, se ve una mejora a través de los ojos del camarón mantis (con el potencial de la sensación 16-D). Observe el compromiso entre la resolución espacial de la imagen y la percepción del color (y que la resolución espacial del audio fue menos importante en la evolución y más difícil debido a la mayor longitud de onda).

Los pelos forman una matriz 1D a lo largo del eje de frecuencia, mientras que los bastones y los conos forman una matriz espacial 2D. Además, ese arreglo 2D tiene 4 canales (varillas y 3 tipos de conos). Entonces, los 2 oídos tienen una resolución espacial pobre, mientras que los ojos tienen una resolución de frecuencia pobre.

Podrías imaginar un ojo con muchos más tipos de conos, dándote una mejor resolución de frecuencia. Sin embargo, eso significaría que los conos de un solo color estarían más separados, lo que limitaría la resolución espacial. Al final, eso es una compensación evolutiva. La física nos dice que no puedes tener ambos al mismo tiempo, pero la biología es la razón por la que terminamos con este resultado particular.