Макропрофилометрический лазерный сканер, применённый к живописи на холсте, дереве, металле и коже

Видеть скрытые истории на поверхности картин

Музейные картины на первый взгляд кажутся плоскими, но их поверхности заполнены крошечными холмами, впадинами, трещинами и отпечатками, которые фиксируют как почерк художника, так и столетия старения. В этом исследовании представлена новая методика «картирования» таких ландшафтов в трёх измерениях с помощью индивидуального лазерного сканера, помогающая реставраторам понять, как устроены картины на дереве, холсте, металле и коже, как они меняются со временем и как лучше их сохранять, не прикасаясь к произведениям.

Щадящий лазер для хрупких шедевров

Исследователи создали макропрофилометрический лазерный сканер, способный обследовать относительно большие участки картины, одновременно обнаруживая различия по высоте всего в несколько микрометров — гораздо тоньше человеческого волоса. Фиолетовый лазер проецирует тонкую линию света на поверхность; чувствительная камера, установленная под углом, фиксирует, как эта линия изгибается при пересечении выступов и впадин. Сдвигая лазерную головку по поверхности картины с помощью моторизованных столиков и управляя всем с помощью программного обеспечения на Python, команда восстанавливает детализированные 3D-карты рельефа. В отличие от традиционных 3D-сканеров, оптимизированных для зданий или статуй, эта система ориентирована на плоские, но тонко текстурированные произведения и может использоваться прямо в музейных реставрационных мастерских.

Четыре картины — четыре разных основания

Для проверки системы команда обследовала четыре масляные картины из коллекции Gallerie Nazionali di Arte Antica в Риме, каждая на разном основании: большую деревянную панель, холст, узкую кожаную полоску и небольшую медную пластину. В масштабном плане 3D-карты показывают, как каждое основание формирует общую «геометрию» полотна. На деревянной панели сканер отчётливо различает четыре соединённые доски и показывает, что панель деформировалась более чем на сантиметр: стыки и трещины выступают как резкие гребни и впадины. На холсте поверхность выглядит слегка вогнутой: центр находится на несколько миллиметров позади краёв, закреплённых в раме, что указывает на потерю натяжения, которую по одному взгляду оценить сложно. Кожаная картина демонстрирует едва заметный шов, где были сшиты и натянуты два куска, а медная пластина кажется удивительно гладкой, отражая индустриальную прокатку, из которой получена металлическая заготовка.

Крошечные гребни раскрывают технику и проблемы

При увеличении те же данные выявляют тонкие детали самих красочных слоёв. На панельной картине отфильтрованные изображения высот подчёркивают насечки в грунте и тонкий рельеф мазков, позволяя читать последовательность рабочих приёмов — процарапывание грунта, блокирование форм, лазурирование и добавление светов — по топографии поверхности. На холсте сканер фиксирует резкий перепад толщины между двумя участками, что соответствует скрытому более раннему изображению, спрятанному под видимой композицией, и различает зоны, где ещё видна структура полотна, от участков, доминируют глубокие трещины. На кожаном основании карты выявляют скрытое соединение и декоративные штампованные мотивы в углах — вероятно, выполненные металлическими пуансонами до живописи — а также складки и крошечные утраты, где стареющая кожа сократилась под красочным слоем.

Металлические поверхности и невидимые повреждения

Медная картина даёт иной вид информации. Здесь 3D-рельеф показывает, как по-разному стареют участки различной окраски: особенно плотные сети трещин формируются в тёмных фрагментах, богатых масляным связующим. Возвышающиеся пузыри, едва заметные на обычных фотографиях из‑за последующих реставрационных зарисовок, выделяются в данных высоты как зоны отслоения краски от металла. На обороте пластины сканер фиксирует следы инструмента от шероховки поверхности для улучшения адгезии и даже улавливает случайный отпечаток пальца, вдавленный в медь — интимный след художника, ставший стабильной, измеримой особенностью истории объекта.

Новые глаза для реставраторов и историков

Помимо впечатляющих 3D-изображений, метод даёт специалистам по консервации количественную опору для описания формы картины в данный момент. Поскольку сканер бесконтактный, портативный и быстрый, одни и те же участки можно повторно измерять в течение месяцев или лет, чтобы отслеживать медленные деформации деревянных оснований, ослабление холстов или распространение трещин и отслоений краски. Хотя он не заменяет химические или подсурфейсные анализы, макропрофилометрия добавляет мощный слой информации, связывая широкую визуальную инспекцию и микроскопическое исследование. На практике это помогает музеям раньше диагностировать проблемы, точнее планировать вмешательства и документировать тонкие физические истории, записанные на поверхностях произведений искусства.

Цитирование: Iorio, G., Graziani, V., Merucci, C. et al. Macro laser profilometry scanner applied to paintings on canvas, wood, metal, and leather supports. npj Herit. Sci. 14, 275 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02544-1

Ключевые слова: сохранение произведений искусства, 3D-сканирование поверхности, культурное наследие, лазерная профилометрия, диагностика живописи