Odhalení malířské techniky pod povrchem Vermeerovy dívky s perlovou náušnicí pomocí zobrazování v makro a mikroskopické škále

Plátnová vazba

Podpora Dívka s perlou husté plátno střední hmotnosti s hladkou vazbou, které je viditelné na rentgenovém snímku (obr. 1). Průměrná rozteč nití vodorovných nití je 0,68 ± 0,12 mm, což odpovídá počtu nití 14,8 ± 2,7 nití / cm. Vertikální vlákna mají průměrnou vzdálenost mezi středy 0,68 ± 0,14 mm, což odpovídá počtu vláken 14,6 ± 3,0 vláken / cm, jak je určeno digitálním počítáním vláken. Data z počítačově asistované analýzy plátna byla použita k vytvoření map z digitalizovaného rentgenového rentgenového snímku, zobrazujících odchylky v plátěných vláknech v horizontálním i vertikálním směru. Mapy rozteče vláken ukazují, jak se hustota vláken mění napříč plátnem; když se počet vláken na centimetr liší od průměru, je mu přiřazena specifická barva, která vytváří pro obraz jakýsi „čárový kód“ (obr. 2a, b). Rovnoměrnější rozmístění vodorovných nití ve srovnání s širokými pruhy úzce a široce rozmístěných nití ve svislém směru naznačuje, že svislé nitě jsou útkové nitě a vodorovné nitě jsou osnovní nitě.

Mapy úhlu závitu ukazují odchylky v úhlu závitů , zejména ucpávání kolem okrajů (obr. 2c, d). Vlnovitá zkreslení jsou od sebe vzdálena přibližně 5–7 cm. Prodlužují se více než 5 cm do obrazové roviny na všech stranách, což naznačuje, že jsou primárně přitlačené: body, kde byly zesílené okraje plátna přichyceny na větší konstrukci pomocí šňůry nebo provázku před nanesením základní vrstvy. Řetězec lze utáhnout, aby bylo plátno napnuté během dimenzování plátna a aplikace terénu. Kromě toho existují důkazy o sekundárním narušení vodorovných nití na horním okraji obrazu (přibližně x = 12 cm, 24 cm a 35 cm); odpovídají bodům, kde bylo předem napnuté plátno připevněno k menší konstrukci (sítku). Svislý úhel niti také vykazuje známky takzvaných „útkových hadů“: anomálie vyskytující se v útkových nitích. To je v souladu s identifikací vertikálního směru jako směru útku z map rozložení nití.

Počet vláken z nedávné analýzy plátna na úrovni vláken je podobný nálezům projektu Counting Vermeer. Provedením digitálního počítání nití na starých rentgenových filmech Dívka s perlovou náušnicí (rentgenové snímky pořízené před léčbou v roce 1994, přesné datum neznámé), Johnson a Sethares zjistili, že průměrná hustota nití je 14,66 ± 1,46 (horizontálně) × 14,50 ± 1,58 (vertikální) nitě / cm. Identifikovali cusping zasahující více než 5 cm do malby na všech čtyřech stranách, ale nerozlišovali mezi primárním a sekundárním cuspingem. Dále neidentifikovali indikátory hadího útku.

Diskusní část tohoto článku popisuje, jak plátno Dívka s perlovou náušnicí zapadá do Vermeerova díla.

Přízemní vrstva

Vizuální prohlídka zbytků původních lepivých okrajů – rozložených kolem všech čtyř stran – ukázala, že nejsou namalované, ale pouze pokryté světle teplou našedlou zemí. To naznačuje, že půda byla aplikována, zatímco plátno bylo na velké konstrukci, poté přesunuto do sítka s menšími rozměry, než začal Vermeer malovat. Na rentgenovém snímku nebo filmu ukazují slabé zakřivené tahy blízko spodního okraje malby, kde je země o něco silnější; to naznačuje, že půda měla konzistenci husté pasty a byla nanesena zakřiveným základním nožem.

Bylo zjištěno, že půda Dívky s perlovou náušnicí byla silná asi 100 µm (v jednom vzorku z okraj, až 200 um silný), odhadovaný z 18 průřezů, které byly znovu prozkoumány jako součást této studie.Složení půdy bylo poprvé zkoumáno v rámci průzkumu Hermanna Kühna z roku 1968 o pigmentech a půdách v obrazech Vermeera. Vzorky analyzované pomocí světelné mikroskopie a SEM-EDX v 90. letech zjistily, že půda dívky se skládá z křídy, olovnatého bílého, červeného a žlutého pigmentu oxidu železa (zeminy) a velmi jemného tmavého pigmentu. Tmavý pigment popsali Groen et al. jako „trochu velmi jemné saze, případně černá lampa“. Kühn navrhl přítomnost umberu, olovnaté běloby a křídy v zemi pomocí emisní spektrografické analýzy a světelné mikroskopie průřezu od pravého okraje. Pro současnou studii byly průřezy znovu analyzovány pomocí SEM-EDX a FIB- STEM. Analýza dvou vzorků (14 a 34) z roku 2018 potvrdila, že některé z tmavých částic v zemi jsou umber – tmavě hnědý pigment obsahující oxid železitý a oxid manganičitý – který již dříve navrhl Kühn, ale nenašel jej Groen et al. Analýza SEM-EDX těchto tmavých částic ve vzorku 14 detekovala železo a mangan (výsledky nejsou uvedeny). Na základě technik použitých v této studii nebylo možné ani potvrdit, ani vyloučit přítomnost velmi jemných sazí.

Velký objem interakce elektronů v hromadném vzorku použitém pro SEM-EDX znamená, že rozlišení mapy EDX je v nejlepším případě několik mikrometrů. Toto omezení je, podle definice, odstraněno, když je připraven tenký řez se zaměřením iontový paprsek (FIB): tenký la mella je odstraněna z konkrétního místa ve vloženém průřezu a přenesena na membránu (obr. 3d – g). Pomocí rastrovací transmisní elektronové mikroskopie (STEM) je každá lamela zkoumána při velmi vysokém zvětšení (zde 20 000 ×) a prvky jsou mapovány detektorem EDX (obr. 3h). Rozlišení mapy prvků je nyní mnohem blíže velikosti elektronového paprsku, který byl nominálně 2 nm. V praxi bude stále existovat určité rozšíření paprsku kvůli konečné tloušťce vzorku, takže odhadujeme rozlišení mapy STEM-EDX na řádově 5 nm, což je velikost pixelu použitá pro mapovací data. Schopnost zkoumat strukturu vzorků v tomto měřítku délky je ukázána na obr. 3h, i, kde je v měřítku pod 100 nm viditelná řada funkcí, které nebylo možné vyřešit na mapách SEM-EDX.

Pomocí FIB-STEM byly analyzovány také hlavní součásti země. Mapa STEM-EDX při zvětšení 20 000 × naznačuje, že největším podílem země je křída (modrá na obr. 3h), s menším množstvím olověné bílé (červená na obr. 3h). Způsob, jakým bílá olovo vyplňuje mezery mezi velkými křídovými částicemi, ukázal, že základní vrstva je velmi kompaktní. Měnící se velikost částic olovnaté běloby v zemi a její distribuce ve formě hrudkovitých agregátů a malých částic je v souladu s pigmentem vyrobeným takzvaným nizozemským procesem.

Výsledky nové analýzy průřezy od přízemní vrstvy Dívky s perlovou náušnicí nalezly křídu, olovo bílou a umber. Světelná mikroskopie také naznačuje přítomnost žlutých a červených zemních pigmentů a sazí.

Podkladové vrstvy, obrysy a pentimenty odhalené multispektrálním infračerveným odrazem (MS-IRR)

V tomto papír, podkladové vrstvy jsou definovány jako: vrstvy barvy, které Vermeer aplikoval v přípravné fázi, které byly před nanesením horní vrstvy barvy ponechány zaschnout. Pod povrchem se obvykle skrývá podklad, ale v některých oblastech mohl být ponechán odkrytý nebo tence pokrytý povrchovými vrstvami. V této souvislosti jsou kontury definovány jako hranice mezi různými částmi kompozice, kde se jedna barva blíží jiné.

Byla provedena multispektrální infračervená reflektografie s vysokým rozlišením (MS-IRR), aby byla získána úplnější vizualizace o tom, jak byly tmavé podložky použity. MS-IRR (50 µm / pixel) bylo provedeno pomocí dvou kamerových systémů, z nichž první sestával z Si CCD digitální kamery a filtru, který nastavil spektrální citlivost na 900–1100 nm. Na výsledném snímku (obr. 4b) byly odhaleny některé tahy štětce absorbující infračervené záření pod povrchem, ale hlavně v oblastech, kde jsou vrchní vrstvy barvy opticky docela tenké. V dívčím šátku a žluté bundě se některé záhyby zobrazené v horních vrstvách barvy objevují na infračervené fotografii světlé, na rozdíl od některých barev absorbujících infračervené podklady, které vypadají tmavé. U většiny obrazů však tahy štětce absorbující infračervené záření pod povrchem zůstávají částečně nebo úplně zakryty opticky silnějším povrchovým nátěrem.

Spektrální rozsah byl rozšířen směrem k 2500 nm s cílem zviditelnit prvky v tmavých podložkách. To bylo provedeno pomocí infračerveného kamerového systému InSb se spektrální citlivostí od 1000 do 2500 nm, se snímky shromážděnými ve třech spektrálních pásmech (1100–1400 nm, 1500–1800 nm a 1900–2500 nm) a také při stejném vysokém rozlišení ( 50 μm / pixel). Úspěch tohoto přístupu závisí částečně na zvýšené transparentnosti pigmentů ve spektrální oblasti 1 000–2500 nm v důsledku snížení intenzity absorpčního koeficientu elektronických přechodů mnoha umělcových pigmentů. Opírá se také o snížení množství rozptylu světla v důsledku vysokého optického indexu lomu pigmentových částic. To výrazně zlepšuje průhlednost pigmentů, jako je olovnatá bílá, které postrádají jakékoli elektronické absorpční pásy ve viditelné a infračervené oblasti (400–2500 nm). Zatímco tradičně se infračervená reflektografie shromažďuje v jednom širokém spektrálním pásmu, nedávný výzkum ukázal, že sběr obrazů v užších spektrálních pásmech může pomoci izolovat různé fáze procesu malování: například rozlišit přípravný výkres – často aplikovaný pomocí infračerveného absorbéru materiál – z částečně proniklých vrstev barvy. Tyto užší spektrální pásma (3–300 nm) také umožňují oddělit od sebe určité pigmenty ve vrstvách barvy. Vysoké prostorové rozlišení může navíc odhalit úplné tahy štětcem v nátěru spodních vrstev, což umožňuje identifikovat rané fáze procesu malování. Prostorovou registrací těchto spektrálních obrazů MS-IRR s obrazem viditelného světla lze rozbalit vztah mezi podkladovými vrstvami a finální malovanou kompozicí.

Porovnání obrazu MS-IRR od 900 do 1100 nm (obr. 4b) s obrazem od 1900 do 2500 nm (obr. 4c) ukazuje zlepšenou penetraci při delších vlnových délkách, jak se očekávalo. Potíž s monochromatickými obrazy IRR spočívá ve schopnosti oddělit spodní vrstvu od částečně proniklých horních vrstev barvy. Toho lze snadno dosáhnout sledováním kompozitního obrazu falešných barev vytvořeného ze spektrálních obrazů MS-IRR, přičemž tři barevné kanály odpovídají posledně uvedeným třem spektrálním pásmům (obr. 4d). V tomto obrazu s falešnými barvami jsou oblasti, které se zdají tmavé (černé), z barvy, která absorbuje všechny tři spektrální oblasti, a barevné oblasti představují vrstvy barvy, jejichž odrazivost se mezi infračervenými spektrálními oblastmi liší. Navzdory skutečnosti, že MS-IRR může obecně pronikat pigmenty, jako je olovnatá bílá, některé oblasti dívky – jako její náušnice, límec a zvýraznění v oděvu – vypadají na obrázcích MS-IRR světle, což naznačuje, že byly aplikovány silně (červená šipky na obr. 5 a 8).

Obrázek MS-IRR ve falešných barvách odhaluje tmavé spodní vrstvy pod částmi dívčí bundy a modrým šátkem, které jsou chtěl být ve stínu. Pod pravou stranou modrého šátku jsou výrazné tahy štětce v podkladové vrstvě – které se na obr. 5 (zelená šipka) – v detailu falešných barev jeví tmavé (zelená šipka) – jsou široké a byly aplikovány neurčitě vodorovným směrem. Podobné široké vodorovné tahy štětcem byly detekovány pod jejím žlutým pláštěm (obr. 6b). Na zadní straně ramene se uprostřed mírně překrývají dva svislé průchody vodorovných tahů štětce; pravá strana je tmavší, protože obsahuje více uhlíku a / nebo okolí. Přední část bundy, která směřuje ke světlu, má podobné energické tahy štětce ve spodní vrstvě, i když jsou intenzivnější, protože obsahují méně pigmentů absorbujících infračervené záření.

Vermeer provedl jemné změny nebo úpravy (pentimenti) během procesu malování. Pokud počáteční fáze obsahuje saze, lze některé změny detekovat pomocí MS-IRR.Vermeer posunul dívčí ucho nahoru a znovu natřel ušní lalůček a zvukovod hnědou barvou, která neabsorbuje infračervené záření (obr. 5). Posunul stín podél její čelisti, aby se přizpůsobil nové poloze ucha, a narovnal linii mezi její tváří a šátkem v závěrečné fázi malování (žluté šipky na obr. 5). Zmírnil také definici zadní části krku dívky. V každém z dívčiných očí je na obrázku falešných barev MS-IRR viditelná malá černá tečka (obr.7). Každá tečka je menší a dále vlevo než konečná poloha zornice a je mírně překryta bílým zvýrazněním, které vytváří odraz v oku. Možná pro ně Vermeer chtěl naznačit hrubé umístění žáka nebo zvýraznění, které později posunul.

Obrázek MS-IRR ve falešných barvách také odhaluje překrývající se vrstvy podél obrysu v zadní části šátku (zelená šipka na obr.8). Okraj žluté vázané látky – od její hlavy až po „ocas“ šátku – byl namalován na horní vrstvu sazí pod pozadím. Není jasné, zda se jedná o pentimento, které má šátek rozšířit, nebo zda Vermeer záměrně chtěl, aby tmavá barva byla mírně viditelná, aby se vytvořil jemný přechod tam, kde se šátek setkává s pozadím.

MS-IRR také odhalila další přípravnou fázi v dívčím oděvu: černé obrysy aplikované krátkými tahy jemným štětcem (obr. 8). Tyto čáry absorbující infračervené záření byly dosud detekovány pouze kolem obrysů a záhybů, obvykle blízko obvodu různých barevných oblastí. Ve žluté části jejího šátku mají jemné čáry kvalitu „korálků“ (žluté šipky na obr.8), což naznačuje, že buď kapičky barvy odolávaly suché vrstvě pod ní, nebo mohly být použity pomocí štětce, který nebyl naložen barvou, takže čáry „přeskočí“ přes povrchovou topologii vrstvy pod ní. Zdá se, že naznačují oba záhyby látky a obvod postavy; Vermeer však ne vždy sledoval tyto řádky přesně, když nakonec namaloval konečné vrstvy. Tyto krátké černé obrysy jsou také viditelné na obrázcích MS-IRR kolem levého obvodu žluté bundy a krku dívky a v modrých částech jejího šátku. Mohou být také přítomny jinde v obraze, ale přítomnost jiných barev absorbujících infračervené záření by mohla bránit jejich detekci. Některé z těchto čar lze zobrazit pomocí vysokého zvětšení pomocí digitálního mikroskopu Hirox 3D.

Vermeer používá podložky k modulaci světla a stínu v dívčí bundě

Dívčí žlutá bunda je příklad toho, jak Vermeer využil vizuální efekt podkladové vrstvy k určení rozdílu mezi světlem a stínem. Na fotografii ve viditelném světle je patrný kontrast mezi předním (osvětleným) sklíčkem bundy a zadním (stínem) (obr. 6a). Na přední straně pláště má horní vrstva barvy neprůhlednou žlutohnědou barvu. Na zádech dívky a tam, kde jsou záhyby látky ve stínu, se barevné odstíny pohybují od nazelenalé po namodralé. Tam jsou horní vrstvy barvy tenčí a průsvitnější a spodní vrstvy jsou skrz ně mírně viditelné.

V roce 1994 prošla Dívka s perlovou náušnicí restaurátorskou a konzervační úpravou na Mauritshuis. Odstranění starých retuší odhalilo podkladové vrstvy, které měly být (částečně) skryty pod povrchem, zejména v jejím oblečení. Ochranáři si všimli, že spodní vrstva pod jejím žlutým pláštěm byla na levé (osvětlené) straně světlejší než na pravé (stínové). V pozdější fázi léčby byly některé poškozené oblasti retušovány tenkou průsvitnou barvou; pravděpodobně se to blíží původnímu záměru Vermeera. Ve středních a tmavých tónech by spodní vrstvy byly mírně viditelné přes horní vrstvy, aby poskytovaly různé barevné nuance.Rozdíly v pigmentovém složení a tloušťce podkladových vrstev ve světlé a stínové části dívčí bundy byly vyjasněny zkoumáním vzorků z každé oblasti, připojených jako průřezy (viz níže).

Jako součást 2018 Projekt Girl in the Spotlight byl celý povrch obrazu zachycen 3D digitálním mikroskopem v prostorovém rozlišení 4,4 μm / pixel (zvětšení 35 ×) a konkrétní oblasti zájmu byly zachyceny v rozlišení 1,1 μm / pixel (140 × ). Při vysokém zvětšení jsou podkladové vrstvy někdy viditelné podél okrajů trhlin nebo tam, kde je horní vrstva barvy tenká nebo obroušená. V jejím plášti je na levé straně, kde je horní barva světle žluté barvy, spodní vrstva světle teple hnědá (obr. 9a). Naproti tomu stíny záhybů a směrem k zadní části oděvu je spodní vrstva tmavší (obr. 9b). Vyšetření pomocí 3D mikroskopu potvrdilo, že hnědočerná podkladová vrstva se mění v tónu. Také odhalil způsob, jakým Vermeer vytvořil měkkou konturu mezi postavou dívky a pozadím.

Při zvětšení je v horních vrstvách laku „mezera“ přibližně 1– Mezi okrajem obrázku (obr. 10d) a pozadím (obr. 10a) je viditelná šířka 2 mm. V této mezeře byla hnědá podkladová vrstva ponechána odkrytá (obr. 10b); mírně přesahuje hranici postavy, kterou Vermeer založil v horních vrstvách barvy. Některé ze zmíněných jemných černých obrysů (čáry široké přibližně 250 um) jsou také viditelné (obr. 10c), i když není jasné, zda byly černé čáry namalovány před nebo po hnědé podkladové vrstvě. Díky tomu, že hnědá spodní vrstva oděvu mírně přesahovala obvod postavy a nechala ji viditelnou v mezeře mezi postavou a pozadím, vytvořil Vermeer difúzní obrys, který přechod zjemňuje.

Chemické složení podkladových vrstev dívčí bunda

V roce 1994 byly vzorky odebrány ze světlé (vzorek 25) a tmavé (vzorek 14) části dívčí bundy, upevněny jako průřezy a vyšetřeny světelnou mikroskopií a SEM-EDX. Tyto vzorky byly znovu přezkoumány v roce 2018 pomocí několika analytických metod, včetně světelné mikroskopie a SEM-EDX. Nové výsledky analýzy průřezu z lehkého záhybu v přední části dívčí bundy (vzorek 25) potvrzují výsledky Groen et al. . Tenká (5 µm) podkladová vrstva (obr. 11a, označená šipkou) obsahuje olověnou bílou, žlutě okrovou, hnědohnědý pigment a uhlí černou. Žlutá barva nahoře obsahuje olověnou bílou, žlutý okr a trochu ultramarínu (obr. 11a). Horní vrstva má tloušťku přibližně 30 µm a pravděpodobně by byla dostatečně neprůhledná, aby zakryla spodní vrstvu; avšak olovnatá bílá v horní vrstvě barvy prošla zmýdelněním, takže se pravděpodobně postupem času stala průsvitnější. To se předpokládá z obrázku zpětného rozptylu SEM-EDX (obr. 11b), který ukazuje, že olověné bílé částice na povrchu jsou amorfní, na rozdíl od zřetelných bílých částic ve zbytku vrstvy.

Ve srovnání jsou vzorky ze stínové části Dívčí bunda má silnější vrstvu: ± 10–12 µm. Světelná mikroskopie vzorku 14 ukázala, že podkladová vrstva je tmavá a obsahuje pigment hnědé zeminy, červené laky a černé pigmenty (obr. 3a). Některé částice černého pigmentu lze na základě jeho typické morfologie rozpoznat jako černé uhlí. Při UV záření vykazují červené částice růžovou luminiscenci, což naznačuje organické jezero. V UV světle vykazují tenké čáry (řádově 1 µm) nažloutlou luminiscenci na rozhraních mezi zemí a podkladem a vrstvou podkladu a barvy (obr. 3b).Tyto nepigmentované mezivrstvy mohou být výsledkem vazebného média oddělujícího se od barvy nebo možná tenké vrstvy, kterou Vermeer záměrně použil k izolaci podkladové vrstvy od vrstev nad a pod ní. Byl učiněn pokus o charakterizaci těchto mezivrstev pomocí hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů (SIMS), ale doposud byly příliš tenké na to, aby je bylo možné identifikovat. Zřetelné oddělení mezi vrstvami ukazuje, že Vermeer nechal podkladové vrstvy zaschnout – a mohl nanést tenkou mezivrstvu – předtím, než nanesl povrchovou barvu na povrch.

Mapování temné podkladové vrstvy SEM-EDX ve vzorku 14 identifikovány: vápník (Ca), olovo (Pb), železo (Fe), síra (S), fosfor (P), hliník (Al) a malé množství sodíku (Na) a draslíku (K). Černý pigment byl většinou kostně černý, ale na obrázku zpětného rozptylu byl také identifikován malý počet částic dřevěného uhlí (rozpoznaných podle morfologie podobné třískám). FIB-STEM byl proveden za účelem charakterizace černých částic a dalších pigmentů v podkladu při vyšším rozlišení a zvětšení. U lamely L09 (obr. 3i) bylo zjištěno, že podkladová vrstva obsahuje jemnou hliníkovou fázi: pravděpodobně substrát oxidu hlinitého z pigmentu jezera. Většina částic, které se ve viditelném světle objevují černé, je bohatá jak na vápník, tak na fosfor, a byla proto identifikována jako kostní černá. Kombinace světelné mikroskopie, SEM-EDX a FIB-STEM ukazuje, že Vermeer použil v tmavé spodní vrstvě dívčího oblečení dva typy černého pigmentu: uhlí a kostní čerň. Překvapivě bylo zjištěno, že některé částice v podkladové vrstvě (označené modře na obr. 3i) obsahují jak síru, tak vápník společně v poměrech, které naznačují sádru. Sádra i křída jsou ve vzorku podkladové vrstvy přítomny ve zhruba stejném množství.

Mikroskopické a elementární analýzy průřezů světlých a tmavých oblastí jejího pláště odhalily, že Vermeer upravil barvu a tloušťka podkladových vrstev i horních vrstev v závislosti na tom, zda oblast měla zobrazovat světlo nebo stín. Konečná vrstva barvy v tmavých oblastech oděvu je o něco tenčí a průsvitnější ve srovnání s osvětlenou stranou. Relativní průsvitnost pigmentů použitých v horní vrstvě tmavých oblastí – žlutý okr, ultramarín a červené jezero – umožnila podkladu zůstat mírně viditelným a poskytovala více vizuálního efektu než ve světlých částech. Podkladové vrstvy zůstávají (částečně) viditelné v oblastech tenké nebo polopropustné barvy, což dává stínům nazelenalý nebo namodralý odstín. Chladný odstín je způsoben rozptylem v modrém odstínu: takzvaný zakalený střední efekt, ke kterému dochází, když je na tmavou podkladovou vrstvu namalována tenká (polo) průsvitná světlá vrstva.