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画中有画:同步加速器如何造福艺术

2016-09-10 按蓝字加我 中国物理学会期刊网

埃德加·德加的黑衣女性肖像(左,1876-80年,46.2×38.2cm)和被其盖住的肖像复原图(右)。

图片来源:维多利亚美术馆/澳大利亚同步加速器实验室


埃德加·德加(1834-1917)是法国著名印象派画家,以描绘夜巴黎的歌与舞最为人知。他的画作勾起了许多人的迷恋,包括那些以解开名画蕴含的无数秘密为己任的科学家们。


不少油画作品是在之前画到一半甚至画完的时候重新改成别的作品的(达芬奇的《蒙娜丽莎》下面就盖着一个早期版本),1876-80年间,德加笔下一幅黑衣黑帽的女性肖像画就是其中之一。由于他并没有在画新画之前把画布重新涂一遍,随着上层油彩变得越来越透明,自1922年起,人们就注意到下层画面逐渐浮现出来,在上层肖像的脸上形成了一块斑(见题图左侧)。


那么怎样才能看清这些被埋在最上层的油彩之下的秘密呢?刮掉油彩?那样会破坏上层的画作,很可能连下层的画作都跟着保不住。为了不损伤画作就能明白和它一样的作品掩盖的秘密,科学界一直在探索对重要的绘画进行无损研究的方法,但一直找不到挖掘画作全貌的途径。


如今《科学报告》期刊论文 A hidden portrait by Edgar Degas 中,维多利亚国家美术馆的 David Thurrowgood 和澳大利亚同步加速器实验室的 David Paterson 带领的研究队伍使用X射线荧光成像术(XRF),终于揭开了这幅肖像画的秘密,制作出了一幅彩色复原图。



Thurrowgood将画作放上扫描支架。这项研究的前期准备要持续好很多个星期。

图片来源:维多利亚美术馆/澳大利亚同步加速器实验室


传统的常用的方法有X光成像,普通的X光成像照出了一个倒过来的人脸,但只有大概的轮廓。红外反射成像也在一定程度上可以帮助揭露更多信息,但它只能较为清晰地展现石墨铅笔和炭黑颜料的痕迹,不能提供关于其它颜料的信息,因而无法展现秘密画作的全貌。后来发展出了XRF,研究者们才能了解到画作包含的更多信息。



肖像(左,虚线标明扫描区域)、普通X光成像图(中)和红外反射成像图(右)。

图片来源:维多利亚美术馆/澳大利亚同步加速器实验室


早期XRF的成像速度和精度都比较捉急:梵高有幅画草地的作品,下面藏着一个肖像。研究人员选取175mm×175mm的区域进行分析,结果扫描足足花了两天,成品图分辨率却只有51PPI。随着高速扫描XRF的研发,研究者能够更快地扫描画作,更全面地收集蕴藏在其中的信息。


Thurrowgood 等人破解这一难题的方法,就是用XRF针对被掩盖肖像中的多种元素进行快速高精度扫描。原始扫描图像素达到3160万,清晰到可以看出画家的一丝丝笔触。扫描完成后,根据各种元素的浓度推断画家当时使用的颜料。比如汞和铁多对应朱红、赭石这样的红色系颜料成分,钴对应蓝色,铅和锌可能是铅白和锌白,如此等等。



高速扫描XRF针对不同元素的成像结果,在右侧图片上可看到笔触。

图片来源:维多利亚美术馆/澳大利亚同步加速器实验室


除此之外,研究人员还用对铅、汞等重金属元素尤其敏感的X射线衍射成像术和拉曼光谱辅助探测含有这些元素的颜料(如铅白和朱红)痕迹。最后研究人员整合了这些信息,通过一套自己编写的软件,按照当时所使用的颜料和对画家用色的已有分析,将这些分析结果叠加组合成一张尽可能接近作品原貌的复原图。



根据扫描结果制作的复原图。

图片来源:维多利亚美术馆/澳大利亚同步加速器实验室


经过这些努力,我们发现这是德加之前无人知晓的一张肖像,画的是他最喜欢的模特Emma Dobigny。这位Dobigny小姐不仅在1869-70两年间为德加当模特,还是同时期法国众多画家争相邀请的当红模特之一。德加对她是如此欣赏,以至于画她的时候常有不满意而改作他用的情况。这幅画会是其中之一吗?在世界上浩如烟海的画作中,还有多少会隐藏着这样那样的秘密呢?有了高速扫描XRF这样的技术,我们得以解开一个又一个秘密,一步步向艺术品背后的故事和历史迈进。



Emma Dobigny肖像(埃德加·德加,1869年,私人收藏)

图片来源:WikiArt,org


点击“阅读原文”免费下载论文全文 A hidden portrait by Edgar Degas










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