Zintegrowane obrazowanie hiperspektralne odbicia i makro-XRF do nieinwazyjnej analizy całej powierzchni arcydzieła Rafaela „Zdjęcie z krzyża (Baglioni Deposition)”

Spoglądając pod powierzchnię renesansowego arcydzieła

Odwiedzający stojący przed dramatycznym „Zdjęciem z krzyża” Rafaela widzą ukończone renesansowe dzieło. Jednak pod widoczną warstwą farby kryje się ukryty świat szkiców, poprawek i subtelnych efektów kolorystycznych, które ukształtowały ostateczny obraz. Badanie to pokazuje, jak muzealni naukowcy mogą dziś badać ten niewidoczny świat bez pobierania próbek, używając zaawansowanych narzędzi obrazowania, które „rentgenizują” dzieło w kolorze i pod kątem chemicznym na każdym centymetrze panelu.

Wysokotechnologiczne kamery do starych obrazów

W ostatniej dekadzie wiodące muzea przyjęły nowe metody „obrazowania chemicznego”, które pozwalają skanować całe obrazy zamiast badać tylko kilka drobnych miejsc. W tym projekcie, przeprowadzonym w Galerii Borghese w Rzymie z okazji 500. rocznicy śmierci Rafaela, badacze zastosowali wspólnie dwa takie narzędzia na „Zdjęciu z krzyża”: obrazowanie hiperspektralne odbicia oraz makro fluorescencję rentgenowską (macro XRF). Obrazowanie hiperspektralne rejestruje setki barw poza zakresem widzialnym dla oka — od fioletu po krótkofalową podczerwień — dla każdego piksela obrazu. Makro-XRF z kolei mapuje rozmieszczenie pierwiastków chemicznych, takich jak ołów, miedź, rtęć i potas, w warstwach farby. Oba systemy umieszczono na precyzyjnych skanerach, które przesuwały się po panelu w galerii, budując gigantyczne trójwymiarowe bloki danych, w których każdy punkt powierzchni ma własne spektrum i „odcisk palca” pierwiastkowy.

Odkrywanie ukrytych rysunków i wcześniejszych pomysłów

Ponieważ różne materiały rysunkowe i pigmenty inaczej odbijają i absorbują światło, dane hiperspektralne można przetworzyć, aby ujawnić cechy niewidoczne na zwykłych fotografiach. Przy użyciu narzędzi matematycznych znanych jako analiza głównych składowych (PCA) i minimum noise fraction (MNF) zespół uzyskał wzmocnione obrazy w skali szarości i fałszywych kolorach, które wyolbrzymiają subtelne różnice w warstwach malarskich. Widoki te potwierdziły wcześniejsze wskazówki, że Rafael początkowo namalował dodatkową postać kobiecą pośrodku sceny, a następnie ją usunął. Ujawniono także ostrzejszą, bardziej szczegółową wersję odległego krajobrazu z wyraźnymi drzewami i innym profilem góry, co sugeruje, że Rafael później złagodził i uprościł tło, aby uzyskać bardziej atmosferyczny efekt. Cienkie, kreskowane linie podrysunku wokół niektórych twarzy i draperii ukazały się tylko w tych przetworzonych obrazach, pokazując, że projekt ewoluował przez kilka etapów z użyciem różnych narzędzi i atramentów, a nie powstał jako pojedynczy, prosty szkic.

Czytanie chemii obrazu piksel po pikselu

Skany makro-XRF dodały warstwę uzupełniających informacji: rozmieszczenie kluczowych pierwiastków na całej powierzchni. Mapy baru i strontu uwydatniły zróżnicowanie w podłożu na bazie gipsu oraz stare wypełnienia w pęknięciach między deskami, nawet sugerując, że część warstwy przygotowawczej była w pewnym momencie przerabiana. Mapy ołowiu wykazały powszechne występowanie bieli ołowiowej i wyjaśniły subtelne zmiany konturów, działając jak bardzo czytelne prześwietlenie rentgenowskie. Mapy miedzi odwzorowały niebieskie i zielone pigmenty w niebie, krajobrazie i draperiach, podczas gdy krzem i potas wskazywały na użycie lapis lazuli i szklanych dodatków. Mapy rtęci i żelaza rozróżniły pigmenty czerwone, żółte i brązowe, a mangan uwidocznił późniejsze retusze raczej niż oryginalną warstwę malarską. Razem te obrazy chemiczne zbudowały szczegółową mapę materiałów Rafaela i sposobu, w jaki je stosował, aby kształtować światło, kolor i głębię.

Odszyfrowanie czerwieni Rafaela

Jednym z najbardziej uderzających wyników było skupienie się na czerwonych partiach, które strukturują kompozycję, zwłaszcza postaci Grifonetta w żywej szkarłatnej czerwieni. Łącząc klasyfikację hiperspektralną obszarów czerwonych z mapami rtęci i potasu, badacze mogli rozróżnić między gęstym minerałowym pigmentem czerwonym — cinoberem (wermilionem) — a przezroczystymi organicznymi „lake’ami” czerwonymi otrzymywanymi z barwników. Dane wykazały, że Rafael opierał się niemal wyłącznie na tych dwóch rodzajach czerwieni. Cinober dostarczał silnego, kryjącego koloru w wybranych partiach, natomiast lake‘i czerwone stosowano w cienkich lub grubych warstwach, czasem glazurowane na cinoberze, aby uzyskać gamę tonów i efektów świetlistości. To staranne nakładanie warstw różniło się między draperiami, ujawniając przemyślaną strategię kontrolowania ciepła, głębi i akcentu, zamiast jednorodnego przepisu na czerwień.

Dlaczego to ma znaczenie dla sztuki i konserwacji

Dla osób niebędących specjalistami przesłanie tego badania jest takie, że obraz jak „Zdjęcie z krzyża” nie jest zamrożonym wizerunkiem, lecz złożonym obiektem fizycznym o długiej historii tworzenia i konserwacji. Poprzez połączenie obrazowania hiperspektralnego i makro-XRF naukowcy mogą teraz badać zarówno powierzchnię, jak i ukryte warstwy takich dzieł w niezwykłych szczegółach, bez usuwania farby czy pobierania próbek. Podejście to już wyjaśniło, jak Rafael planował i zmieniał kompozycję, jakie materiały wybierał i jak budował świetliste kolory przy użyciu niewielu pigmentów. W miarę jak badacze będą dalej eksplorować te ogromne zbiory danych, doprecyzują nasze rozumienie techniki Rafaela i dostarczą konserwatorom precyzyjnych wskazówek dotyczących zachowania jednego z najważniejszych ołtarzy renesansu dla przyszłych pokoleń.

Cytowanie: Cucci, C., Picollo, M., Stefani, L. et al. Integrated reflectance hyperspectral imaging and macro-XRF for a full-surface non-invasive analysis of Raphael’s masterpiece “Baglioni Deposition”. npj Herit. Sci. 14, 134 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02322-z

Słowa kluczowe: Rafael, obrazowanie hiperspektralne, makro XRF, konserwacja dzieł sztuki, malarstwo renesansowe