1600 -talets konstnärers hemligheter kan nu avslöjas, tack vare signalbehandling från 2000 -talet. Med hjälp av moderna höghastighetsskannrar och avancerade signalbehandlingstekniker, forskare vid Georgia Institute of Technology kollar igenom pigmentlager för att se hur målare förberett sina dukar, applicerade underrockar, och byggde upp lager på lager av färg för att producera sina mästerverk.

Bilderna de producerar med terahertz -skannrarna och bearbetningstekniken - som främst utvecklades för petroleumutforskning - ger en oöverträffad titt på hur konstnärer gjorde sitt arbete för tre århundraden sedan. Detaljnivån som produceras av denna terahertz -reflektometriteknik kan hjälpa konstkonservatorer att upptäcka tidigare restaureringar av målningar, markera potentiella skador - och hjälpa till att verifiera de gamla verken.

Utöver gammal konst, den icke -destruktiva tekniken har också potentiella tillämpningar för att upptäcka hudcancer, säkerställa korrekt vidhäftning av turbinbladbeläggningar och mäta tjockleken på bilfärger. Studien rapporterades 8 november i tidningen Vetenskapliga rapporter .

"Denna teknik tillåter oss att i hög upplösning se vad som finns under ytan på en målning, att på djupet bedöma vilken typ av teknik som har använts, och för att avgöra vilka defekter som kan förekomma, "sa Alexandre Locquet, en adjungerad professor vid Georgia Tech's School of Electrical and Computer Engineering och en forskare vid Georgia Tech-CNRS internationella laboratorium i Metz, Frankrike. "Med hjälp av detta vi kan få information som konsthistoriker tidigare inte hade, och vi kan ge information som kan vara till hjälp för bevarande och restaurering av dessa gamla målningar. "

Forskarna studerade målningen "Madonna in Preghiera" av verkstaden av Giovanni Battista Salvi da Sassoferrato, som var utlånad från Musée de la Cour d'Or, Metz Métropole, Frankrike. Undersökningen började med att placera konstverket med framsidan nedåt på en portalanordning utformad för att stödja duken utan att hänga.

Med en kommersiell terahertz -skanner, målningen undersöktes sedan ungefär var 200 mikron med pulser av terahertz -strålning. Skannern består av en elektromagnetisk våggenerator, som avger signaler som trängt in genom på varandra följande lager av målningen.

Delar av strålen reflekteras tillbaka från färgen, producerar signaler från varje lager när skannern rörde sig över målningen i ett rastermönster som liknar det som användes för att skapa tv -bilder.

En dator som använder en signalbehandlingsteknik som kallas sparsitetsbaserad tidsdomänavveckling bearbetade sedan data, separera signalerna som reflekteras av varje lager för att konstruera en tredimensionell karta över bilden. Canvasstödet, jord, imprimatura, undermålning, bild- och lackskikt identifierades, tillsammans med en tidigare okänd restaurering av lacken.

"Vår teknik liknar det sätt på vilket seismologi kan användas för att identifiera de olika bergskikten i marken, "sa David Citrin, professor vid Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering. "Isåfall, seismologer skickar in en akustisk puls och mäter sedan de resulterande ekona. På ett liknande sätt, vi använder en elektromagnetisk strålningspuls med en frekvens på cirka en terahertz och tittar sedan på reflektionerna från de olika skikten, en vetenskap som kallas stratigrafi. "

Utan signalbehandling, forskare kanske bara kan identifiera lager 100 till 150 mikron tjocka. Men med hjälp av den avancerade behandlingen, de kan skilja lager bara 20 mikron tjocka. Målningar gjorda före 1700 -talet har varit utmanande att studera eftersom deras färglager tenderar att vara tunna, Sa Citrin. Enskilda pigment kan inte lösas med tekniken, även om forskarna hoppas kunna få den informationen i framtiden.

"Det här är verkligen ganska viktigt, eftersom människor i flera år har försökt använda rådata, men du kan verkligen inte se mycket i det utan att bearbeta signalerna, "sa han." Det krävs att koppla terahertz -signalerna till signalbehandlingen för att verkligen göra skillnad. "

Terahertz -strålning, även känd som submillimeterstrålning, fungerar med oerhört höga frekvenser. Det kan enkelt tränga igenom lager av färg, även om det kan blockeras av ledande pigment som kimrök. Terahertz-bildtekniken kan komplettera konventionella tekniker för konstanalys, såsom röntgenstrålar, kärnmagnetisk resonansavbildning, och optisk avbildning.

Forskargruppen, som inkluderade doktoranden Junliang Dong och medarbetaren Marcello Melis, har också studerat andra målningar, och planerar att avbilda en liten del av en träpanelmålning från 1100 -talet. Det arbetet kommer att bli utmanande eftersom färgen är tunn och träytan skadad.

Citrin tror att studien är den första som upptäckte enskilda färglager i ett konstverk från 1700-talet.

"Olika tekniker ger olika information som kan vara användbar för konstbevarare och historiker, "sa han." Terahertz ger oss den kombinerade förmågan att avbilda ett stort objekt relativt snabbt och billigt. Vi har visat att du inte behöver ett fint system för att extrahera användbar information. "

Utöver målningar, Citrins forskargrupp har också avbildat ett bysantinskt mynt genom ett tjockt lager av oxidation, och försöker läsa en inskription i ett medeltida ledbegravningskors som också döljs av ett oxidskikt. De samarbetar också med en forskargrupp i Hongkong för att använda tekniken för att karakterisera hudlagren för hudcancerdetektering och med en annan grupp för att mäta skador i kompositmaterial.

"Terahertz -avbildning är fortfarande ett växande område som måste hitta sina bästa tillämpningar, "sa Locquet." Vi hoppas kunna bidra till det, och är glada över att kunna tillämpa vetenskap och teknik för att stödja humaniora. "