Avslører den malende teknikken under overflaten til Vermeers Girl with a Pearl Earring ved hjelp av makro- og mikroskala bildebehandling

Canvas weave

Støtten til Girl with a Pearl Earring er et tett mediumvekt lerret med en vanlig veving, som er synlig på en røntgenfoto (fig. 1). Gjennomsnittlig gjengeavstand for horisontale gjenger er 0,68 ± 0,12 mm, tilsvarende en trådtelling på 14,8 ± 2,7 gjenger / cm. De vertikale trådene har en gjennomsnittlig avstand mellom sentrum og sentrum på 0,68 ± 0,14 mm, tilsvarende en trådtelling på 14,6 ± 3,0 gjenger / cm, bestemt ved digital trådtelling. Dataene fra datamaskinstøttet lerretanalyse ble brukt til å lage kart fra den digitaliserte røntgenbildet, som viser variasjoner i lerretstrådene i både horisontal og vertikal retning. Trådavstandskartene viser hvordan tettheten til trådene varierer over lerretet; når antall tråder per centimeter varierer fra gjennomsnittet, tildeles den en bestemt farge, og skaper en slags ‘strekkode’ for maleriet (fig. 2a, b). Den mer jevne avstanden mellom de horisontale trådene, sammenlignet med de brede striper av tette og vidt plasserte tråder i vertikal retning, indikerer at de vertikale trådene er skuddtrådene og de horisontale trådene er kettingtrådene.

div>

Johannes Vermeer, Girl with a Pearl Earring, c. 1665. MH670, Mauritshuis, Haag. et synlig lysfoto. b røntgenfoto. René Gerritsen Art and Research Photography

Gjengevinkelkartene viser avvik i gjengevinkelen , spesielt knusing rundt kantene (fig. 2c, d). De bølgeformede forvrengningene ligger mellom 5–7 cm fra hverandre. De strekker seg mer enn 5 cm inn i bildeplanet på alle sider, noe som indikerer at de er primære cusping: punkter der de forsterkede kantene på lerretet ble festet på et større rammeverk ved hjelp av snor eller snor før bakken ble påført. Strengen kan strammes for å holde lerretet stramt under dimensjonering av lerretet og påføring av bakken. I tillegg er det tegn på sekundær knusing av de horisontale trådene på maleriets overkant (omtrent x = 12 cm, 24 cm og 35 cm); disse tilsvarer punkter der det forstrakte lerretet var festet til et mindre rammeverk (sil). Den vertikale trådvinkelen viser også bevis for såkalte weft slanger: en anomali som forekommer i skuddtrådene. Dette stemmer overens med identifiseringen av den vertikale retningen som veftretningen fra trådavstandskartene.

Trådtellingen fra den nylige lerretanalysen på trådnivå er lik funnene i Counting Vermeer-prosjektet. Ved å utføre digital trådtelling på gamle røntgenfilmer av Girl with a Pearl Earring (røntgenbilder tatt før behandlingen i 1994, nøyaktig ukjent dato), bestemte Johnson og Sethares at den gjennomsnittlige trådtettheten er 14,66 ± 1,46 (horisontal) × 14,50 ± 1,58 (vertikale) tråder / cm. De identifiserte cusping som strekker seg mer enn 5 cm inn i maleriet på alle fire sider, men skiller ikke mellom primær og sekundær cusping. Videre identifiserte de ikke skuddslangindikatorer.

Diskusjonsdelen i denne artikkelen beskriver hvordan lerretet til Girl with a Pearl Earring passer inn i Vermeers verk.

Bakken

Visuell undersøkelse av restene av de opprinnelige klebemargene – brettet ut rundt alle fire sider – viste at de ikke er malt, men bare dekket med den lette varme grågrunnen. Dette antyder at bakken ble påført mens lerretet var på et stort rammeverk, og deretter flyttet til en sil med mindre dimensjoner før Vermeer begynte å male. På røntgenbildet eller filmen viser svake buede strøk nær maleriets nederste kant hvor bakken er litt tykkere; dette antyder at bakken hadde konsistensen av en tykk pasta, og ble påført med en buet grunningskniv.

Bakken til Girl with a Pearl Earring ble funnet å være omtrent 100 µm tykk (i en prøve fra kanten, opptil 200 µm tykk), estimert fra de 18 tverrsnittene som ble undersøkt på nytt som en del av denne studien.Grunnens sammensetning ble først undersøkt som en del av Hermann Kühns undersøkelse fra 1968 av pigmenter og grunner i malerier av Vermeer. Prøver analysert ved hjelp av lysmikroskopi og SEM-EDX på 1990-tallet fant at bakken til Girl består av kritt, blyhvite, røde og gule jernoksidpigmenter (jord) og et veldig fint mørkt pigment. Det mørke pigmentet ble beskrevet av Groen et al. som «litt veldig fint karbon svart, muligens lampesvart.» Kühn foreslo tilstedeværelse av umber, blyhvit og kritt i bakken ved hjelp av emisjonsspektrografisk analyse og lysmikroskopi av et tverrsnitt fra høyre kant. For den aktuelle studien ble tverrsnitt analysert på nytt ved hjelp av SEM-EDX og FIB- STEM. 2018-analysen av to prøver (14 og 34) bekreftet at noen av de mørke partiklene i bakken er umbrede – et mørkebrunt pigment som inneholder jernoksid og manganoksid – som tidligere var foreslått av Kühn, men ikke funnet av Groen et al. SEM-EDX-analyse av disse mørke partiklene i prøve 14 oppdaget jern og mangan (resultater ikke vist). Basert på teknikkene som ble brukt i denne studien, kunne tilstedeværelsen av en veldig fin karbon svart verken bekreftes eller utelukkes. / p>

Det store elektroninteraksjonsvolumet i bulkprøven som brukes til SEM-EDX, betyr at EDX-kartoppløsningen i beste fall er noen få mikrometer. Denne begrensningen fjernes per definisjon når en tynn seksjon blir fremstilt med den fokuserte ionestråle (FIB): en tynn la mella fjernes fra et bestemt sted i et innebygd tverrsnitt og overføres til en membran (fig. 3d – g). Ved hjelp av skanningoverføringselektronmikroskopi (STEM) blir hver lamell undersøkt med en veldig høy forstørrelse (her 20.000 ×) og elementene er kartlagt med EDX-detektoren (fig. 3h). Elementkartoppløsningen er nå mye nærmere størrelsen på elektronstrålen, som nominelt var 2 nm. I praksis vil det fremdeles være noe strålebredning på grunn av den endelige tykkelsen på prøven, så vi estimerer oppløsningen til STEM-EDX-kartet til å være i størrelsesorden 5 nm, som er pikselstørrelsen som brukes til kartdataene. Evnen til å undersøke strukturen til prøvene i denne lengdeskalaen er demonstrert i fig. 3h, i, hvor et mangfold av funksjoner er synlige på skalaen under 100 nm som ikke var mulig å løse i SEM-EDX-kartene. / p>

Hovedkomponentene i bakken ble også analysert med FIB-STEM. STEM-EDX-kartet med en forstørrelse på 20000 × indikerer at den største andelen av bakken er kritt (i blått i figur 3h), med en mindre mengde blyhvit (i rødt i figur 3h). Måten blyhvitt fyller tomrommene mellom de store krittpartiklene, viste at bakken er veldig kompakt. Den varierende partikkelstørrelsen på blyhvit i bakken, med distribusjon som klumpete aggregater og små partikler, samsvarer med pigment laget i henhold til den såkalte nederlandske stabelprosessen.

Resultatene av omanalyse av tverrsnitt fra bakken av Girl with a Pearl Earring funnet kritt, blyhvit og umber. Også, lysmikroskopi antyder tilstedeværelsen av gule og røde jordpigmenter og kullsvart.

Underlag, konturer og pentimenti avslørt av multispektral infrarød reflektansavbildning (MS-IRR)

I dette papir, underlag er definert som: malingslag som Vermeer påførte på et forberedende trinn, som fikk tørke før de øvre malingslagene ble påført. Vanligvis er et underlag skjult under overflaten, men i noen områder kan det ha blitt utsatt, eller tynt dekket av overflatelag. I denne sammenhengen defineres konturer som grensen mellom forskjellige deler av sammensetningen, der en farge nærmer seg en annen.

Høyoppløselig multispektral infrarød reflektografi (MS-IRR) ble gjort for å oppnå en mer fullstendig visualisering av hvordan de mørke underlagene ble påført. MS-IRR (50 µm / piksel) ble utført ved hjelp av to kamerasystemer, hvorav det første besto av et Si CCD digitalt kamera og filter som satte spektralfølsomhet til 900–1100 nm. I det resulterende bildet (fig. 4b) ble noen infrarøde absorberende penselstrøk under overflaten avslørt, men hovedsakelig i områder der de øverste malingslagene er optisk ganske tynne. Innenfor jentas skjerf og gule jakke ser noen folder som er avbildet i de øvre malingslagene lys ut i infrarød fotografering, i motsetning til noe infrarødabsorberende maling av underlagene som virker mørke. Imidlertid forblir de infrarøde absorberende penselstrøkene under overflaten i det meste av maleriet delvis eller helt skjult av den optisk tykkere overflatemaling.

Spektralområdet ble utvidet mot 2500 nm med det mål å gjøre funksjonene i de mørke underlagene mer synlige. Dette ble gjort ved hjelp av et InSb infrarødt kamerasystem med spektral følsomhet fra 1000 til 2500 nm, med bilder samlet i tre spektralbånd (1100–1400 nm, 1500–1800 nm og 1900–2500 nm) og også med samme høye oppløsning ( 50 μm / piksel). Suksessen med denne tilnærmingen er delvis avhengig av økt gjennomsiktighet av pigmenter i spektralområdet 1000–2500 nm, på grunn av reduksjonen i intensiteten til absorpsjonskoeffisienten for elektroniske overganger av mange kunstneres pigmenter. Det er også avhengig av reduksjonen i mengden av lysspredning på grunn av den høye optiske brytningsindeksen til pigmentpartiklene. Dette forbedrer gjennomsiktigheten av pigmenter som blyhvit, som mangler elektroniske absorpsjonsbånd i det synlige og infrarøde (400–2500 nm). Mens tradisjonelt infrarød reflektografi er samlet i et bredt spektralbånd, har nyere forskning vist at å samle bilder i smalere spektralbånd kan bidra til å isolere forskjellige faser av malingsprosessen: for eksempel å skille en forberedende tegning – ofte brukt med en infrarødabsorberende materiale — fra de delvis gjennomtrengte malingslagene. Disse smalere spektralbåndene (3–300 nm) tillater også at spesifikke pigmenter kan skilles fra hverandre i malingslagene. Videre kan den høye romlige oppløsningen avsløre komplette penselstrøk i malingen på de nedre lagene, noe som gjør det mulig å identifisere tidlige faser i malingsprosessen. Ved romlig registrering av disse MS-IRR-spektralbildene med det synlige lysbildet, kan forholdet mellom underlaget og den endelige malte komposisjonen pakkes ut.

Sammenligning av MS-IRR-bildet fra 900 til 1100 nm (fig. 4b) med bildet fra 1900 til 2500 nm (fig. 4c) viser den forbedrede penetrasjonen ved lengre bølgelengder, som forventet. Vanskeligheten med monokromatiske IRR-bilder er muligheten til å skille underlaget fra delvis gjennomtrengte øvre malingslag. Dette kan lettere gjøres ved å vise et sammensatt bilde av falsk farge konstruert fra MS-IRR-spektralbilder, med tre fargekanaler som tilsvarer de sistnevnte tre spektralbåndene (fig. 4d). I dette falske fargebildet er områdene som virker mørke (svart) fra maling som absorberes i alle de tre spektrale områdene, og de fargede områdene representerer malingslag hvis reflektans varierer mellom de infrarøde spektrale områdene. Til tross for at MS-IRR generelt kan trenge gjennom pigmenter som blyhvitt, ser noen områder av jenta ut – som hennes ørering, krage og høydepunkter i klærne – lys i MS-IRR-bildene, noe som indikerer at de ble påført tykt (rødt pilene i fig. 5 og 8).

MS-IRR falske fargebilde avslører mørke underlag under deler av jentejakken og det blå skjerfet som er ment å være i skygge. Under høyre side av det blå skjerfet er de utpekte penselstrøkene i underlaget – som ser mørke ut i de falske fargedetaljene i fig. 5 (grønn pil) – brede og ble påført i en svakt horisontal retning. Lignende brede horisontale penselstrøk ble oppdaget under den gule jakken hennes (fig. 6b). På baksiden av skulderen overlapper to vertikale passasjer med horisontale penselstrøk litt i midten; høyre side er mørkere fordi den inneholder mer karbon og / eller umber. Forsiden av jakken hennes som vender mot lyset, har lignende kraftige penselstrøk i et underlag, selv om de er lettere i intensitet fordi de inneholder færre infrarøde absorberende pigmenter.

Vermeer gjorde subtile endringer eller justeringer (pentimenti) under malingsprosessen. Der den innledende fasen inneholder kullsvart, kan noen endringer oppdages ved hjelp av MS-IRR.Vermeer flyttet jentens øre oppover og malte øreflippen og ørekanalen på nytt med en brun maling som ikke absorberer infrarød (figur 5). Han flyttet skyggen langs kjeften hennes også for å imøtekomme den nye posisjonen til øret, og rettet ut linjen mellom kinnet og tørkleet på det siste malingsstadiet (gule piler i figur 5). Han myknet også opp definisjonen av baksiden av Girls neck. Innenfor hvert av jentens øyne er det en liten svart prikk som er synlig i MS-IRR falske fargebilde (fig. 7). Hver prikk er mindre og lenger til venstre enn pupillens endelige posisjon, og overlappes litt av det hvite høydepunktet som skaper refleksjon i øynene hennes. Kanskje Vermeer hadde til hensikt at disse skulle indikere den grove plasseringen av eleven eller høydepunktet, som han senere flyttet.

MS-IRR falske fargebilde avslører også overlappende lag langs konturen på baksiden av tørkleet (grønn pil i figur 8). Kanten av det gule knyttede stoffet – fra toppen av hodet hele veien langs halen på tørkleet – ble malt på toppen av det karbonsvarte underlaget i bakgrunnen. Det er uklart om dette er en pentimento for å gjøre skjerf bredere, eller om Vermeer med vilje ønsket at den mørke malingen skulle være litt synlig for å skape en subtil overgang der skjerf møter bakgrunnen.

MS-IRR avslørte også en annen forberedende fase i jenteklærne: svarte konturer påført i korte streker med en fin børste (fig. 8). Disse infrarøde absorberende linjene har hittil bare blitt oppdaget rundt konturer og folder, vanligvis nær omkretsen av forskjellige fargede områder. Innenfor den gule delen av skjerfet ser de fine linjene ut til å ha en beaded-up kvalitet (gule piler i fig. 8), noe som tyder på at enten malingdråpene har motstått et tørt lag under det, eller at de kunne ha blitt påført ved hjelp av en pensel som ikke var fylt med maling, så linjene «hopper» over overflatetopologien til et lag under. De ser ut til å indikere både folder i stoff og omkretsen av figuren; imidlertid fulgte Vermeer ikke alltid disse linjene nøyaktig når han til slutt malte de endelige lagene. Disse korte svarte omrissene er også synlige på MS-IRR-bildene rundt venstre omkrets av Girls gule jakke og nakke, og i de blå delene av skjerfet. De kan også være til stede andre steder i maleriet, men tilstedeværelsen av andre infrarødabsorberende malinger kan hindre deres påvisning. Noen av disse linjene kan visualiseres under stor forstørrelse med Hirox 3D-mikroskop.

Vermeers bruk av underlag for å modulere lys og skygge i jentejakken

Jentens gule jakke er en eksempel på hvordan Vermeer utnyttet den visuelle effekten av underlaget (e) for å etablere forskjellen mellom lys og skygge. Kontrasten mellom det fremre (tente) lyset på jakken og baksiden (skyggen) er tydelig på fotografiet med synlig lys (fig. 6a). På forsiden av jakken har det øvre malingslaget en ugjennomsiktig gulbrun farge. På jentas rygg, og der brettene i stoffet er i skyggen, varierer fargenyansene fra grønnaktig til blåaktig. Der er de øvre malingslagene tynnere og mer gjennomsiktige, og de nedre lagene er lett synlige gjennom dem.

I 1994 gjennomgikk Girl with a Pearl Earring en restaurerings- og konserveringsbehandling ved Mauritshuis. Fjerning av gamle retusjer avslørte underlag som var ment å være (delvis) skjult under overflaten, spesielt i klærne hennes. Konservatorene bemerket at underlaget under den gule jakken hennes var lysere brun på venstre (opplyst) side enn på høyre (skygge). På et senere stadium av behandlingen ble noen av de skadede områdene retusjert med tynn, gjennomsiktig maling. antagelig er dette nær Vermeers opprinnelige intensjon. I mellom- og mørke fargetoner ville underlaget ha vært litt synlig gjennom de øvre lagene for å gi forskjellige fargenyanser.Forskjeller i pigmentkomposisjonen og tykkelsen på underlaget i lys- og skyggedelene til Girls jacket ble avklart ved å undersøke prøver fra hvert område, montert som tverrsnitt (se nedenfor).

Som en del av 2018 Girl in the Spotlight-prosjektet ble hele overflaten av maleriet tatt med 3D-digitalt mikroskop med en romlig oppløsning på 4,4 μm / piksel (35 × forstørrelse) og spesifikke interesseområder ble fanget med 1,1 μm / pikseloppløsning (140 × ). Ved høy forstørrelse er underlaget (e) noen ganger synlige langs sprekker, eller hvor det øvre malingslaget er tynt eller slipt. Inne i jakken hennes, på venstre side der den øvre malingen er lysegul i fargen, er underlaget en lys varmbrun (figur 9a). I motsetning til skyggen av brettene og mot baksiden av plagget hennes, er underlaget mørkere (fig. 9b). Undersøkelse med 3D-mikroskopet bekreftet at det brunsvarte underlaget varierer i tone. Det avslørte også måten Vermeer skapte en myk kontur mellom figuren til Jenta og bakgrunnen.

Under forstørrelse, et «gap» i de øvre malingslagene omtrent 1– 2 mm bred er synlig mellom kanten på figuren (fig. 10d) og bakgrunnen (fig. 10a). Innenfor dette gapet har det brune underlaget blitt utsatt (fig. 10b); den strekker seg litt utover grensen til figuren som Vermeer etablerte i de øvre malingslagene. Noen av de nevnte fine svarte omrissene (linjer ca. 250 µm brede) er også synlige (fig. 10c), selv om det er uklart om de svarte linjene ble malt før eller etter det brune underlaget. Ved å la det brune underlaget på klærne strekke seg litt utover figurens omkrets og la det være synlig i gapet mellom figuren og bakgrunnen, skapte Vermeer en diffus kontur som myker overgangen.

Kjemisk sammensetning av underlaget til Girls jakke

I 1994 ble det tatt prøver fra den lyse (prøve 25) og mørke (prøve 14) delen av Girls jacket, montert som tverrsnitt, og undersøkt med lysmikroskopi og SEM-EDX. Disse prøvene ble undersøkt på nytt i 2018 ved hjelp av flere analysemetoder, inkludert lysmikroskopi og SEM-EDX. De nye resultatene fra analysen av et tverrsnitt fra en lys fold foran på Girls jacket (prøve 25) bekrefter resultatene fra Groen et al. . Det tynne (5 µm) underlaget (fig. 11a, angitt med en pil) inneholder blyhvit, gul oker, et brunt jordpigment og kullsvart. Den gule malingen på toppen inneholder blyhvit, gul oker og litt ultramarin (fig. 11a). Det øvre laget er omtrent 30 um tykt og ville sannsynligvis ha vært ugjennomsiktig nok til å dekke underlaget; blyhvitt i det øvre malingslaget har imidlertid gjennomgått forsåpning, så det har antagelig blitt mer gjennomsiktig over tid. Dette antas fra SEM-EDX backscatter-bildet (fig. 11b), som viser at blyhvide partikler på overflaten er amorfe, i motsetning til de forskjellige hvite partiklene i resten av laget.

Til sammenligning er prøvene fra skyggedelen av Jentejakken har et tykkere underlag: ± 10–12 µm. Lysmikroskopi av prøve 14 viste at underlaget er mørkt og inneholder et brunt jordpigment, rød innsjø og svarte pigmenter (fig. 3a). Noen av de svarte pigmentpartiklene kan gjenkjennes som kullsvart basert på dens typiske morfologi. I UV viser de røde partiklene en rosa luminescens, noe som tyder på en organisk innsjø. I UV viser tynne linjer (i størrelsesorden 1 µm) en gulaktig luminiscens ved grensesnittene mellom bakken og underlaget, og underlaget og malingslaget (fig. 3b).Disse upigmenterte mellomlagene kan være et resultat av bindingsmedium som skiller seg fra malingen, eller kanskje et tynt lag som Vermeer bevisst påførte for å isolere underlaget fra lagene over og under det. Det ble gjort et forsøk på å karakterisere disse mellomleggene ved hjelp av sekundær ionemassespektrometri (SIMS), men så langt har de vært for tynne til å identifisere. Den distinkte separasjonen mellom lagene viser at Vermeer la underlaget tørke – og kan ha påført et tynt mellomlag – før han påførte overflatemaling på toppen.

SEM-EDX-kartlegging av det mørke underlaget i prøve 14 identifisert: kalsium (Ca), bly (Pb), jern (Fe), svovel (S), fosfor (P), aluminium (Al) og små mengder natrium (Na) og kalium (K). Det svarte pigmentet var stort sett beinsvart, men et lite antall kullpartikler (gjenkjent av deres splinterlignende morfologi) ble også identifisert i tilbakespredningsbildet. FIB-STEM ble utført for å karakterisere de svarte partiklene og andre pigmenter i underlaget med høyere oppløsning og forstørrelse. I lamellen L09 (fig. 3i) ble underlaget funnet å inneholde en fin aluminiumfase: muligens et aluminiumoksidsubstrat fra innsjøpigmentet. De fleste partiklene som ser svart ut i synlig lys er rike på både kalsium og fosfor og ble derfor identifisert som beinsvart. Kombinasjonen av lysmikroskopi, SEM-EDX og FIB-STEM viser at Vermeer brukte to typer svart pigment i det mørke underlaget på Girls Clothing: både kull og bein svart. Overraskende nok ble det funnet at noen partikler i underlaget (merket med blått i figur 3i) inneholdt både svovel og kalsium i proporsjoner som antyder gips. Både gips og kritt er tilstede i prøven på underlaget, i omtrent like store mengder.

De mikroskopiske og elementære analysene av tverrsnitt fra de lyse og mørke områdene av jakken avslørte at Vermeer justerte fargen og tykkelsen på både underlaget og de øvre lagene avhengig av om området var ment å skildre lys eller skygge. Det endelige malingslaget i de mørke områdene på klærne er litt tynnere og mer gjennomsiktig sammenlignet med den opplyste siden. Den relative gjennomskinneligheten av pigmentene som ble brukt i det øvre laget av de mørke områdene – gul oker, ultramarin og rød innsjø – gjorde at underlaget kunne forbli litt synlig og gir mer en visuell effekt enn i de lyse delene. Underlaget forblir (delvis) synlig i områder med tynn eller halvgjennomsiktig maling, noe som gir skyggene en grønn eller blåaktig fargetone. Den kule fargen er forårsaket av blåfarget spredning: den såkalte uklare mediumeffekten som oppstår når et tynt (halv) gjennomsiktig lyslag males på toppen av et mørkt underlag.