Billedteknik låser hemmelighederne op for kunstnere fra 1600 -tallet

Det 17. århundredes kunstneres hemmeligheder kan nu afsløres, takket være signalbehandling fra det 21. århundrede. Ved hjælp af moderne højhastigheds-scannere og de avancerede signalbehandlingsteknikker, forskere ved Georgia Institute of Technology kigger gennem lag af pigment for at se, hvordan malere forberedte deres dækninger, påført underuld, og opbygget lag på lag maling for at producere deres mesterværker.

De billeder, de producerer ved hjælp af terahertz -scannerne og behandlingsteknikken - som hovedsageligt blev udviklet til efterforskning af olie - giver et hidtil uset blik på, hvordan kunstnere gjorde deres arbejde for tre århundreder siden. Detaljeniveauet frembragt af denne terahertz reflektometri teknik kunne hjælpe kunstkonservatorer med at få øje på tidligere restaureringer af malerier, fremhæve potentiel skade - og hjælpe med at godkende de gamle værker.

Ud over gammel kunst, den ikke-destruktive teknik har også potentielle anvendelser til at opdage hudkræft, sikring af korrekt vedhæftning af turbinebladsbelægninger og måling af tykkelsen af ​​bilmalinger. Undersøgelsen blev rapporteret 8. november i journalen Videnskabelige rapporter .

"Denne teknik giver os mulighed for i høj opløsning at se, hvad der er under overfladen af ​​et maleri, at vurdere i dybden, hvilken slags teknik der er blevet brugt, og for at afgøre, hvilke defekter der kan være til stede, " sagde Alexandre Locquet, en adjungeret professor ved Georgia Tech's School of Electrical and Computer Engineering og en forsker ved Georgia Tech-CNRS internationale laboratorium i Metz, Frankrig. "Ved at bruge dette, vi kan få information, som kunsthistorikere tidligere ikke havde, og vi kan give oplysninger, der kan være nyttige til bevarelse og restaurering af disse gamle malerier. "

Forskerne studerede maleriet "Madonna in Preghiera" af Giovanni Battista Salvi da Sassoferratos værksted, som var udlånt fra Musée de la Cour d'Or, Metz Métropole, Frankrig. Undersøgelsen begyndte med at placere kunstværket med forsiden nedad på en portelindretning designet til at understøtte lærredet uden at hænge.

Ved hjælp af en kommerciel terahertz -scanner, maleriet blev derefter undersøgt cirka hver 200 mikron ved pulser af terahertz -stråling. Scanneren består af en elektromagnetisk bølgegenerator, som udsender signaler, der trængte gennem successive lag af maleriet.

Dele af strålen reflekteres tilbage fra malingen, producerer signaler fra hvert lag, mens scanneren bevægede sig over maleriet i et rastermønster, der ligner det, der blev brugt til at oprette fjernsynsbilleder.

En computer, der anvender en signalbehandlingsteknik kendt som sparsity-baseret tidsdomæne-dekonvolution, behandlede derefter dataene, adskille de signaler, der reflekteres af hvert lag, for at konstruere et tredimensionelt kort over billedet. Lærredsstøtten, jord, imprimatura, undermaling, billed- og laklag blev identificeret, sammen med en hidtil ukendt restaurering af lakken.

"Vores teknik ligner den måde, hvorpå seismologi kan bruges til at identificere de forskellige lag af sten i jorden, "sagde David Citrin, en professor ved Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering. "I det tilfælde, seismologer sender en akustisk puls ind og måler derefter de resulterende ekkoer. På lignende måde, vi bruger en puls af elektromagnetisk stråling med en frekvens på omkring en terahertz og ser derefter på reflektionerne fra de forskellige lag, en videnskab kendt som stratigrafi. "

Uden signalbehandling, Forskere kan muligvis kun identificere lag med en tykkelse på 100 til 150 mikron. Men ved hjælp af den avancerede behandling, de kan skelne mellem lag på kun 20 mikrometer. Malerier udført før 1700 -tallet har været udfordrende at studere, fordi deres malingslag har en tendens til at være tynde, Sagde Citrin. Individuelle pigmenter kan ikke løses ved hjælp af teknikken, selvom forskerne håber at kunne få disse oplysninger i fremtiden.

"Dette er virkelig ganske vigtigt, fordi mennesker i årevis har forsøgt at bruge rådata, men du kan virkelig ikke se meget i det uden at behandle signalerne, "sagde han." Det kræver kobling af terahertz -signalerne med signalbehandlingen for virkelig at gøre en forskel. "

Terahertz -stråling, også kendt som submillimeter stråling, fungerer med enormt høje frekvenser. Det kan nemt trænge igennem lag af maling, selvom det kan blokeres af ledende pigmenter, såsom carbon black. Terahertz-billeddannelsesteknikken kan supplere konventionelle kunstanalytiske teknikker såsom røntgenstråler, nuklear magnetisk resonansbilleddannelse, og optisk billeddannelse.

Forskerholdet, som omfattede kandidatstuderende Junliang Dong og samarbejdspartner Marcello Melis, har også studeret andre malerier, og planlægger at forestille sig en lille del af et træpanelmaleri fra det 12. århundrede. Det arbejde vil være udfordrende, fordi malingen er tynd og træoverfladen beskadiget.

Citrin mener, at undersøgelsen er den første til at opdage individuelle malingslag i et kunstværk fra det 18. århundrede.

"Forskellige teknikker giver forskellige oplysninger, der kunne være nyttige for kunstkonservatorer og historikere, "sagde han." Terahertz giver os den kombinerede evne til at se et stort objekt relativt hurtigt og billigt. Vi har vist, at du ikke har brug for et smart system til at udtrække nyttig information. "

Ud over malerier, Citrins forskningsgruppe har også afbildet en byzantinsk mønt gennem et tykt lag af oxidation, og forsøger at læse en indskrift i et middelalderligt begravelseskors, der også er tilsløret af et oxidlag. De samarbejder også med en forskergruppe i Hong Kong om at bruge teknikken til at karakterisere hudlagene til påvisning af hudkræft og med en anden gruppe til måling af skader i kompositmaterialer.

"Terahertz -billeddannelse er stadig et voksende felt, der skal finde sine bedste applikationer, "sagde Locquet." Det håber vi at kunne bidrage til, og er glade for at anvende videnskab og teknik til at støtte humaniora. "