Hình ảnh siêu phổ: Một công cụ phát hiện không phá hủy để giải mã "mã ẩn" của các kiệt tác thời Phục hưng

Để kỷ niệm 500 năm ngày Raphael qua đời, Galleria Borghese ở Rome đã sử dụng những bức tranh phản chiếuHình ảnh siêu phổ(HSI) kết hợp với Macro X-ray Fluorescence (MA-XRF) để hoàn thành một khung hình đầy đủ, kiểm tra không phá hoại dưới milimet của kiệt tác thời Phục hưng "The Deposition" (Baglioni Entombment).Công nghệ này giống như việc cho một bức tranh nổi tiếng một "scan CT quang phổ không xâm lấn, "thâm nhập các lớp sắc tố để tiết lộ những bản vẽ, dấu vết biến đổi, và mã sắc tố ẩn trong hơn 500 năm, cho phép chúng ta hiểu toàn bộ quá trình sáng tạo của bậc thầy.

Hình ảnh siêu quang là gì?

Hình ảnh siêu phổ, đơn giản nói, là "hai trong một" của "hình ảnh + quang phổ". Nó không chỉ chụp một bức ảnh;Nó ghi lại thông tin quang phổ đầy đủ của mỗi pixel từ ánh sáng nhìn thấy đến sóng ngắn hồng ngoại (400 ∼ 1700 nm), biến một bức ảnh bình thường thành một khối dữ liệu ba chiều có sẵn để phân tích sâu.

Máy quét siêu quang phổ hồng ngoại cận hồng ngoại sóng ngắn được sử dụng trong nghiên cứu này được thiết kế đặc biệt cho di tích văn hóa: nó sử dụng quét chổi với độ phân giải cực cao,và ánh sáng chỉ tập trung vào một khu vực hẹp, hầu như không gây tổn thương cho bức tranh; ngay cả khi đối mặt với các tấm gỗ cong, hình ảnh rõ ràng có thể được đảm bảo thông qua điều chỉnh quang học.Nhóm nghiên cứu đã quét toàn bộ bức tranh trong 8 đoạn và sau đó chính xác khâu chúng lại với nhau để có được dữ liệu quang phổ siêu lớn, đạt được phân tích toàn khung hình, góc chết bằng không, hoàn toàn rời khỏi những hạn chế của việc lấy mẫu ở một điểm truyền thống.

II. Nhìn thấy "những tạo vật vô hình" của Raphael

Khả năng lớn nhất của hình ảnh siêu phổ là nhìn thấy thông tin tiềm ẩn không thể nhìn thấy bằng mắt thường.Với sự giúp đỡ của các thuật toán như Phân tích thành phần chính (PCA) và Phân số tiếng ồn tối thiểu (MNF) để xử lý dữ liệu quang phổ, "nội dung vô hình" trong khung hình xuất hiện một lần một.

Trong bầu trời nền, xử lý quang phổ bất ngờ được phát hiện bao phủ cảnh quan ban đầu: ban đầu cây và thảm thực vật được phác thảo rõ ràng sau đó được Raphael làm mềm để pha trộn với bầu trời xanh,làm cho không gian cảm thấy sâu sắc hơn; hình dạng của núi cũng thay đổi từ sắc nét đến tròn.Những dấu vết biến đổi trong lớp sắc tố giữa là bằng chứng quan trọng khó nắm bắt với tia hồng ngoại hoặc tia X truyền thống, trực tiếp khôi phục lại quá trình điều chỉnh thành phần của master.

Thậm chí còn đáng ngạc nhiên hơn là bản phác thảo dưới đây.trong khi hình ảnh siêu quang phổ bằng cách chọn các băng tần hồng ngoại tối ưu và tổng hợp hình ảnh màu giả: nở trên khuôn mặt các nhân vật nam và đường viền nặng trên má và môi của Đức Trinh Nữ Maria, trước đây hoàn toàn bị che giấu.Điều này chứng minh rằng các bản vẽ của Raphael được hoàn thành trong nhiều giai đoạn sử dụng các vật liệu khác nhau, làm cho quá trình sáng tạo phức tạp hơn nhiều so với tưởng tượng.

III. Hyperspectral + XRF giải mã mã sắc tố đỏ

Hình ảnh siêu phổ một mình không thể xác định đầy đủ các thành phần sắc tố; khi được sử dụng kết hợp với MA-XRF, chúng tạo thành một cặp vàng "phần quang phổ phân tử + phân tích nguyên tố",chính xác giải mã mã lõi màu đỏ của bức tranh này.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng bản đồ góc quang phổ (SAM) để chia màu đỏ thành ba loại đặc điểm quang phổ: hai loại tương ứng với hồ đỏ và một loại tương ứng với màu đỏ.bằng cách tham chiếu chéo bản đồ phân bố nguyên tố từ quang chiếu tia X: tín hiệu thủy ngân (Hg) chỉ xuất hiện ở các khu vực màu đỏ, tín hiệu kali (K) xác nhận các hồ đỏ, và sắt (Fe) không liên quan đến màu đỏ, ngoại trừ màu đỏ oxit sắt.

Cuối cùng nó đã được xác nhận: Raphael chỉ sử dụng hai vật liệu màu đỏ, màu đỏ và màu đỏ, và sử dụng ba kỹ thuậtvà hồ đỏ trên màu đỏ để tạo ra các lớp phong phúChỉ có nhân vật cốt lõi, Grifonetto, sử dụng "cơ sở màu đỏ + thủy tinh hồ đỏ" để làm nổi bật địa vị của mình.

IV. Công nghệ cốt lõi tương lai của bảo vệ di vật văn hóa

Sự hợp tác xuyên biên giới giữa công nghệ và nghệ thuật chứng minh đầy đủ giá trị độc đáo của hình ảnh siêu phổ trong bảo vệ di tích văn hóa: hoàn toàn không phá hoại, thâm nhập sâu,phân tích toàn cầu, và lưu trữ dữ liệu.

Nó không đòi hỏi phải lấy mẫu và không làm hỏng bức tranh để khai quật các bản vẽ dưới, lớp, sắc tố và dấu vết phục hồi, trở thành một công cụ tiêu chuẩn cho nghiên cứu bảo tàng, phục hồi,và bảo vệ số.

Từ các hình vẽ vô hình đến các thành phần được che phủ và sau đó đến các công thức sắc tố chính xác,hình ảnh siêu phổkhông chỉ là một công nghệ tiên tiến, mà là một cây cầu nối lịch sử nghệ thuật và khoa học vật liệu,bảo vệ và giải mã di sản văn hóa quý giá nhất của nhân loại theo cách nhẹ nhàng nhất.