Инфракрасная рефлектография (ИР) – технология анализа картин

Инфракрасная рефлектография (IRR) – технология анализа картин

Инфракрасная рефлектография (Infrared Reflectography) – неинвазивная (неразрушающая) методика анализа содержимого художественных картин. Имеется в виду анализ содержимого, срытого под слоями видимых красок. Современная методика инфракрасной рефлектографии позволяет исследовать начальные авторские наброски, а также изменения, имевшие место до полного завершения предмета искусства.

Инфракрасная рефлектография: история появления и развития

Визуализация, подобная инфракрасной рефлектографии, используется в области сохранения истории художественного искусства без малого 100 лет. Изначально применялась влажная фотографическая эмульсия и растянутая инфракрасная пленка.

Несколько позже (1960 год) физиком из Голландии (Ван Асперен Де Бур) была разработана более совершенная методика — та самая инфракрасная рефлектография.

Учёный использовал передающие телевизионные трубки (видиконы), благодаря чему удалось получить новые свойства инфракрасного излучения.

Современная сенсорная технология, основанная на использовании датчиков InGaAs, применяется, к примеру, в составе фотоэлектрической системы «Osiris».

Принципиальная схема инфракрасной рефлектографии
Структура ИР: 1 — лак; 2 — пигменты; 3 — подготовка; 4 — холст (полотно); 5 — видимые лучи; 6 — инфракрасные лучи; 7, 8 — отражённые лучи; 9,10 — скрытые слои; 11 — изображение глазами людей; 12 — изображение камерой рефлектографии

Такое оборудование позволяет использовать методы ИР с высоким разрешением и повышенной чувствительностью, раскрывать секреты старинной живописи.

Широко распространенное применение инфракрасной рефлектографии отмечается изучением подкраски живописных художественных творений.

Технология способна показать композиционную технику художника, а также изменения, выполненные как в композиции, так и в живописи.

Довольно часто встречаются изменения на картинах в позиционировании людей или фона природы. Есть даже случаи, когда целые фигуры, будучи нарисованными, так никогда и не были увиденными.

Пример: шедевр «Смерть Анакреона», автором которого предположительно являлся  Пьер-Клод Десмарет.

Технология инфракрасной рефлектографии также помогает исследовать время происхождения картины. Так, некоторыми студиями выпускались большое число копий одной картины, которые практически невозможно отличить от оригинала.

Оборудование инфракрасной рефлектографии
Оборудование ИК рефлектографии отличается наличием разнообразных конструкций, начиная от простых устройств 60-х годов и заканчивая современными арсенид-галлиевыми камерами

Однако оригинальные картины, как правило, демонстрируют форменные изменения, пусть даже незначительные. Копии же картин всегда имеют неизменную девственную форму. Это один из тех моментов, который позволяет отличить оригинал от копии.

Принцип действия инфракрасной рефлектографии

Рабочий элемент инфракрасной рефлектографии является отражением источника света от полотна под слоем красок. Этот элемент проявляется наиболее эффективно, когда картина художника имеет белую или светлую основу с предварительным эскизом.

Также отмечается усиление эффекта на картинах, где в качестве инструмента рисования применялся древесный уголь или черная (жжёная) кость.

Инфракрасный свет поглощается этими богатыми углеродом материалами, но отражается от светлого фона. Именно этот контраст способна фиксировать инфракрасная рефлектография (ИР).

Установка инфракрасного сканирования
Установка ИР рефлектографии: 1 — лампы инфракрасного и видимого света; 2 — ИК-луч приходящий и отражённый; 3 — картина; 4 — видимый луч приходящий и отражённый; 5 — фильтр видимых лучей; 6 — цифровая видео камера

Между тем, очевидной видится проблема, когда начальные наброски и основа покрыты слоями краски. Красящие пигменты обычно не пропускают свет в его видимой части спектра, но способны пропускать лучи света более длинных волн.

Когда художественная картина находится под видимым светом, его поглощение и рассеяние слоями краски столь велико, что краска становится всем тем, что воспринимается взглядом.

Лишь малая доля света достигает основы картины. Но даже тот свет, что проникает за красочные слои, подвержен дальнейшему рассеянию и поглощению на обратном пути.

Только благодаря инфракрасным источникам света, например, таким как вольфрамовая галогенная лампа, отражённые от объектов художеств лучи, дают возможность видеть сквозь краску и соответственно изучать все невидимые (скрытые) элементы живописных композиций.

Простая модель отражения, предложенная Полом  Кубелька и Францем Мунк, помогает объяснить теорию подобного явления. Принципиальный подход модели – направление света на картину, и запись отраженных лучей.

Для получения скрытого изображения должна обеспечиваться достаточная разница или контраст между областями света, отражённого от основы (полотна) и поглощаемого элементами скрытого рисунка.

Инфракрасная фотография NIR

Коэффициенты рассеяния и поглощения в области NIR (ближняя инфракрасная спектроскопия) немного меньше, чем в видимом свете. Это позволяет детекторам, чувствительным к NIR, «видеть» определенное количество деталей под краской.

Анализ картин современным оборудованием
Современная рефлектография использует тепловую камеру ближнего ИК излучения в спектральном диапазоне 900-1700 нм. Дополнительно применяются фильтры узкой пропускной способности

Для изучения этой части спектра, как правило, используются стандартные кремниевые датчики, благодаря чему выстраивается достаточно экономичный способ записи информации, полученной с картин в виде слабо проявляющихся слоев краски.

Между тем результат отображения инфракрасной фотографией NIR всё равно содержит большое количество света, рассеянного в слоях краски. Поэтому часто фиксируется относительно небольшой контраст между областями с интересными особенностями и без таковых.

Коротковолновая инфракрасная рефлектография (SWIR)

Процесс визуализации с применением техники SWIR (коротковолновая спектроскопия), с использованием инфракрасной рефлектограммы, «видит» краску более прозрачной.

Доля света, отраженного от девственного полотна, значительно улучшается. Повышается контрастность изображения, открываются возможности для углубленного изучения скрытых слоёв.

Методология swir рефлектографии
Методология рефлектографии SWIR позволяет проводить более точный анализ произведения искусства, более глубже проникать под верхние слои красок

Чтобы иметь возможность в рамках анализа рефлектографии записывать отражённый свет короткой длины волны, необходим специализированный датчик на основе индий-галлий арсенида (InGaAs).

Подобные датчики чувствительны к свету в части спектра 1-1,7 мкм и оптимизированы для получения высоко-контрастных изображений.

Перспективы использования более длинных волн MIR

Логическим видится использование более длинных волн, что должно делать краску более прозрачной и открывать возможности для получения более подробной информации.

Однако, как только достигается часть спектра MIR (диапазон 2 – 20 мкм), появляется проблема теплового излучения.

Теоретически все материалы излучают свет такой длины волны, которая напрямую связана с температурой этих материалов.

В частности, все объекты комнатной температуры излучают свет в области MIR. Этот фактор ограничивает использование диапазона MIR под инфракрасную рефлектографию.

Особенности продуктов художественной живописи

Результаты, полученные методом инфракрасной рефлектографии любой картины, естественно, зависят также от качества самого произведения искусства.

Исследование оригинального полотна
Качество полотна, использованных красок и другие элементы полотен могут оказывать существенное влияние на точность анализа даже при условии применения современной рефлектографии

Существуют две особенности, которые оказывают существенное влияние на результаты ИК-рефлектографии:

  1. Толщина слоя краски.
  2. Компоненты состава краски.

Толщина слоев краски является крайне важным фактором для исследования методом ИР. Картины, созданные тонкими слоями краски, как правило, исследовать проще.

В то же время, картины, написанные толстыми слоями красок, затрудняют анализ, независимо от используемой длины волны на оборудовании рефлектографии.

Состав красок картины также значительно влияет на свойства поглощения и рассеивания. Как правило, древние краски, какие использовались ещё в шестнадцатом веке, лучше воспринимаются оборудованием инфракрасной рефлектографии, нежели современные масляные краски.

Этот момент обусловлен малым размером частиц пигмента, присутствующего в составе современных красок. Такая пигментация более эффективна при рассеивании световых лучей.

Средство, используемое в составе современных красок для суспендирования пигмента, также является более абсорбирующим. Тем не менее, технология IRR остаётся доступной для исследования работ, близких к современности.

Посредством инфракрасной рефлектографии были выявлены интересные особенности шедевров некоторых известных художников:

  • Пикассо (Picasso).
  • Винсент Ван Гог (Van Gogh).
  • Кандинский В. В. (Kandinsky).

Мультиспектральное изображение – MI (Multispectral Imaging)

Мультиспектральная визуализация (MI) характеризуется своего рода «ловчим инструментом», который включает большое количество различных систем обработки изображений.

Мультиспектральный анализ картин
Мультиспектральный анализ изображений — своего рода прообраз расширенной рефлектографии: 1 — VIS; 2 — RAK; 3 — UVF; 4 — UVR; 5 — IR; 6 — IRFC; 7 — IRF; 8 — IRTR; 9 — IRR

Все мультиспектральные системы визуализации разделяют концепцию записи световых лучей из ряда определенных диапазонов длин волн. Однако эти диапазоны длин волн сильно различаются.

В то время как инфракрасный свет успешно подходит для выявления первичных скрытых начертаний или изменений, мультиспектральный анализ используется для выявления различных особенностей картины.

Так, ультрафиолетовый (УФ) свет особенно полезен для изучения состава лака — поверхностного слоя картины. Рентгеновское излучение можно удачно применять для «просмотра» состава холста. Определенные диапазоны видимого спектра могут быть полезны для изучения типа пигментов картины.

Мультиспектральные технологии визуализации могут применяться непосредственно в инфракрасном спектре. Вместо изучения света, отраженного от полотна живописи, таким методом определяется свет, рассеянный изнутри слоев пигмента.

Сканированные изображения могут использоваться в сочетании с изображениями, взятыми из видимых частей спектра. Так получают дополнительную информацию о составе пигмента, а также выявляют окраску, области изменения, реконструкции.

В заключении следует отметить: помимо техники отражения и анализа мультиспектрального изображения SWIR, для сканирования картин применяется ещё одна эффективная методика.

Инфракрасная трансмиттография (IRT) — технология, способная передавать информацию не отражением света от картины, а просвечиванием картины насквозь.

Так выявляются элементы, присутствующие за белой грунтовкой. Например: подпись художника или футеровка холста.

Практикум по теме невидимого излучения


По материалам: Opusinstruments

Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *