Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Analiza wielospektralna – to brzmi równie nieprzyjemnie jak „zrogowacenie naskórka”, i przywodzi raczej na myśl bolesną procedurę medyczną, a nie sposób na badanie dzieł sztuki. Tymczasem okazuje się, że dzięki niej można przeprowadzić tak szczegółowe badania obrazów dawnych mistrzów, że jesteśmy w stanie dowiedzieć się – i to nawet bez dotykania malowidła – w którą stronę artysta poruszał pędzlem.
We wrześniu ukazała się książka Pascala Cotte’a „Światło na »Damę z gronostajem« Leonarda da Vinci – bezprecedensowe odkrycia”. Cotte to francuski inżynier specjalizujący się w optyce, a zarazem fotograf. Specjalizuje się w przetwarzaniu sygnałowym obrazów. Ciekawe połączenie, bo jako fotograf ogląda świat w świetle widzialnym, a jako naukowiec – uzupełnia informacje, których nie jest w stanie zarejestrować ani nasze oko, ani standardowe aparaty fotograficzne.
Wydawałoby się, że wzrok daje nam doskonały wgląd w rzeczywistość; że dzięki niemu jesteśmy w stanie podziwiać barwy świata, szacować odległość, a nawet na pierwszy rzut oka ocenić, czy jakiś owoc jest dojrzały, czy nie. Jednak nasz wzrok (właściwie mózg, który przetwarza sygnały napływające z oczu) stosuje całe mnóstwo sztuczek i uproszczeń.
Natura światła
By zrozumieć, w czym rzecz, nie obejdzie się bez krótkiego przypomnienia, czym jest światło. Z punktu widzenia fizyki to fala elektromagnetyczna. W zasadzie każdy przedmiot emituje takie fale, czy to pod wpływem jakiegoś bodźca – np. pada na niego inna fala elektromagnetyczna – czy sam z siebie, bo jest ciepły i w taki sposób pozbywa się nadmiaru energii. Fale elektromagnetyczne, jak to fale, mają swoją częstotliwość i długość.
Zwykle przedmioty emitujące fale elektromagnetyczne wysyłają ich mnóstwo i o różnych długościach. Jednak w świecie fal elektromagnetycznych nie panuje „wolnoamerykanka”, wszystkie obiekty muszą poddawać się tym samym regułom. Pobudzony atom wodoru ma prawo emitować tylko kilka fal, a długość każdej jest ściśle wyznaczona przez energię, którą tenże atom może wyemitować.
I nie ma znaczenia, czy ten atom znajduje się w Polsce, czy w galaktyce Andromedy: ten sam zestaw praw fizyki obowiązuje w całym Wszechświecie. Co więcej: gdy do atomu wodoru dociera fala o odpowiadającej mu długości, jest w stanie ją pochłonąć i podnieść swoją energię, nie ma jednak prawa pochłaniać fal o długościach dla niego niedozwolonych.
Nasz zmysł wzroku jest czuły tylko na pewien zakres fal elektromagnetycznych, konkretnie na długości od ok. 400 do 750 nanometrów (nanometr to jedna miliardowa metra). Właśnie ten zakres fal nazywamy pasmem widzialnym, a potocznie – światłem. Przedmioty pobudzone do emisji fal elektromagnetycznych mogą w pewnym momencie zacząć emitować fale o długości mieszczącej się w zakresie rejestrowanym przez nasze oko – wtedy mówimy, że świecą.
Z kolei mieszanina fal elektromagnetycznych padająca na różne przedmioty jest częściowo pochłaniana, częściowo emitowana (odbijana). O tym, co dzieje się z jaką falą, decydują prawa fizyki.
Strumień wszystkich fal elekromagnetycznych z zakresu widzialnego nazywamy białym światłem. Gdy skierujemy go na jakiś przedmiot, część fal ulegnie odbiciu i dotrze do naszego oka, reszta zostanie pochłonięta. Braki w odbitym świetle postrzegamy jako kolor i dlatego potrafimy na odległość ocenić, czy jabłko jest już dojrzałe, czy jeszcze nie. Co więcej: uważnie badając proporcje światła przechodzącego przez dany przedmiot, jesteśmy w stanie określić, z czego się składa, choćby znajdował się setki lat świetlnych od nas.
Sztuka oszukiwania oczu
Zmysł wzroku nie jest jednak idealnym instrumentem badawczym. W oku mamy trzy rodzaje receptorów (komórki zwane „czopkami”) czułe na trzy zakresy fal widzialnych, które odbieramy jako barwy czerwoną, zieloną i niebieską. Czwarty rodzaj receptorów (komórki zwane „pręcikami”) odpowiada za wykrywanie światła widzialnego, gdy jest go mało, czyli widzenie w nocy (dlatego w nocy nie odróżniamy barw).
Gdybyśmy mieli porównywać go do węchu, to mielibyśmy cztery rodzaje receptorów, przy czym trzy byłyby czułe na duże ilości zapachów, a czwarty byłby w stanie odróżnić, czy coś jest w powietrzu, czy też nie. Receptory czułe na konkretne zapachy potrafiłyby wyczuć – powiedzmy – alkohol, soki owocowe i wodę; kosztując drinka wiedzielibyśmy, czy mamy do czynienia z winem, wódką czy „krwawą Mary”. Ale wówczas moglibyśmy też oszukać nasz zmysł i symulować wino za pomocą odpowiednio dobranej mieszaniny spirytusu, wody i soku cytrynowego.
Niemożliwe? Tak robimy ze wzrokiem. Odpowiednie proporcje światła czerwonego, zielonego i niebieskiego wywołują u nas wrażenie koloru w zasadzie dowolnego przedmiotu, choć mieszanina barw nic nie ma wspólnego ze składem fal elektromagnetycznych emitowanych przez ten przedmiot. Umiemy to robić, i dzięki temu mamy malarstwo, film, fotografię, telewizję, kolorową prasę, smartfony z kolorowymi wyświetlaczami i wszystko, co tylko opiera się na postrzeganiu kolorów.
Sztukę znajdowania podobnych mieszanin barw opanowaliśmy do perfekcji. Malarze od wieków uczyli się mieszać pigmenty tak, by czerwone jabłko było jak prawdziwe. Kiedy oglądamy obraz „Queen” amerykańskiej hiperrealistki Audrey Flack, aż ślinka cieknie na widok ćwiartki pomarańczy, choć tak naprawdę światło odbite od obrazu nijak się ma do tego, co odbija prawdziwa pomarańcza. Ale malarze bazowali na własnym wzroku, co otwiera pole do popisu właśnie dla analizy wielospektralnej. Polega ona na precyzyjnym zbadaniu, jakie częstotliwości światła są pochłaniane, a jakie odbijane w każdym punkcie obrazu.
Kosmiczna metoda
Z naukowego punktu widzenia nie jest to nic nowego, od dawna zajmują się tym astronomowie badający skład chemiczny odległych obiektów.
Ale teraz próg cenowy instrumentów do badań „zszedł na ziemię”, bo do takiej analizy nie trzeba już budować własnego narzędzia – co astronomowie robili od zawsze – lecz wystarczy zmodyfikować dostępne na rynku aparaty cyfrowe. W efekcie, dysponując informacją o tym, jak rzeczywiście wygląda światło odbijane w każdym punkcie obrazu, można się pokusić o wyizolowanie fragmentów pokrytych jednym pigmentem. Można też dokładnie określić, jakimi barwnikami posługiwał się malarz – co daje nieocenione wskazówki dla konserwatorów – jak również dobrać pigment identyczny, a nie tylko podobny pod względem właściwości optycznych z tym, czego użył artysta.
Ponieważ analizę światła można prowadzić na kilka sposobów, również w zakresie fal niewidocznych dla oka, stosunkowo łatwo wydobyć dodatkowe informacje na temat obrazu. Np. wiele pigmentów nieprzeźroczystych dla światła widzialnego jest przeźroczyste dla podczerwieni czy ultrafioletu, przez co można dosłownie zajrzeć pod warstwę farby.
Warsztat pod mikroskopem
Pascal Cotte właśnie za pomocą takiej metody odkrył różne warstwy „Damy z gronostajem”. Dzięki precyzyjnej analizie komputerowej był w stanie zrekonstruować niemal cały proces twórczy, niemal każdy ruch pędzla, każdy nieudany i zamalowany fragment obrazu.
Do najbardziej spektakularnych odkryć związanych z obrazem Leonarda należy bez wątpienia zaliczyć to, że pierwotnie dama na portrecie nie trzymała w rękach żadnego zwierzaka i ubrana była tylko w czerwoną suknię. Dopiero później artysta domalował gronostaja i błękitną pelerynę widoczną na lewym ramieniu Cecylii Gallerani.
Na co dzień Pascal Cotte pracuje w firmie Lumiere Technology, która świadczy usługi dla muzeów na całym świecie. Dzięki analizie wielospektralnej jej eksperci są w stanie nie tylko przygotować szczegółowe instrukcje dla konserwatorów, ale również odkryć fałszerstwo – choćby dokonując analizy pigmentów używanych przez malarza. Nawet jeśli kolory wydają się prawidłowe, może się okazać, że artysta, którego prace podrobiono, nigdy nie używał danego barwnika, werniksu czy spoiwa, a więc nie mógł być autorem. Albo np. okaże się, że namalowany obraz powstał za jednym zamachem, bez żadnych przemalowań i poprawek, co w przypadku wielu autorów jest niespotykane.
Bywa wręcz, że artyści używali starych podobrazi z zupełnie innymi rysunkami albo malowali sobie siatkę pomocniczą do przenoszenia szkicu na większe płótno. Podrobienie wszystkich detali warsztatu artysty, które pokazuje dogłębna analiza wielospektralna, jest praktycznie niemożliwe, a z pewnością znacznie trudniejsze niż samo oszukanie specjalistów oceniających obraz „na oko”, które, jak wiadomo, jest mało precyzyjnym narzędziem.
Dzięki analizie wielospektralnej możemy oglądać dzieła sztuki w naprawdę nowym świetle.
