У вас есть повреждённая картина? Восстановите её за несколько часов с помощью «цифровой маски», созданной искусственным интеллектом!
Традиционные методы реставрации
Реставрация произведений искусства требует твёрдой руки и проницательного взгляда. На протяжении веков реставраторы восстанавливали картины, выявляя участки, нуждающиеся в ремонте, а затем подбирая точный оттенок для заполнения каждого участка по очереди. Часто на картине могут быть тысячи крошечных участков, требующих индивидуального внимания. Восстановление одной картины может занять от нескольких недель до более чем десяти лет.
Цифровые инструменты реставрации
В последние годы цифровые инструменты реставрации открыли путь к созданию виртуальных копий оригинальных, восстановленных работ. Эти инструменты применяют методы компьютерного зрения, распознавания изображений и подбора цветов, чтобы относительно быстро создать «цифровое восстановление» картины.
Однако до недавнего времени не существовало способа перенести цифровое восстановление непосредственно на оригинальное произведение искусства.
Новое слово в реставрации
В статье, опубликованной сегодня в журнале Nature, Алекс Качкин, аспирант кафедры машиностроения Массачусетского технологического института (MIT), представляет новый метод физического нанесения цифрового восстановления непосредственно на оригинальную картину.
Реставрация печатается на очень тонкой полимерной плёнке в виде маски, которую можно выровнять и приклеить на оригинальную картину. Маску также можно легко снять. Качкин говорит, что цифровой файл маски может быть сохранён и использоваться будущими реставраторами, чтобы увидеть, какие именно изменения были внесены для восстановления оригинальной картины.
«Поскольку существует цифровая запись того, какая маска была использована, через 100 лет, когда кто-то снова будет работать с этим произведением, у него будет чрезвычайно чёткое представление о том, что было сделано для реставрации картины», — говорит Качкин. «И это никогда раньше не было возможно в реставрации».
Демонстрация метода
В качестве демонстрации Качкин применил метод к сильно повреждённой картине XV века. Метод автоматически определил 5 612 отдельных участков, требующих ремонта, и заполнил их 57 314 различными цветами. Весь процесс, от начала до конца, занял 3,5 часа, что, по его оценкам, примерно в 66 раз быстрее, чем традиционные методы реставрации.
Качкин признаёт, что, как и в любом реставрационном проекте, необходимо учитывать этические вопросы, связанные с тем, является ли восстановленная версия подходящим представлением оригинального стиля и замысла художника. Любое применение его нового метода, по его словам, должно осуществляться после консультации с реставраторами, знающими историю и происхождение картины.
Цифровые связи
Новый процесс реставрации начался как побочный проект. В 2021 году, когда Качкин приехал в MIT, чтобы начать свою докторантуру по машиностроению, он проехал по Восточному побережью и посетил как можно больше художественных галерей.
«Я очень давно увлекаюсь искусством, с детства», — говорит Качкин, который занимается реставрацией картин в качестве хобби, используя традиционные техники ручной росписи. Во время посещения галерей он понял, что искусство на стенах составляет лишь небольшую часть работ, которые хранятся в галереях. Большая часть искусства, приобретаемого галереями, хранится в запасниках, потому что произведения состарились или повреждены и требуют времени для надлежащего восстановления.
«Реставрация картины — это весело, и это здорово посидеть и что-нибудь заполнить, а потом приятно провести вечер», — говорит Качкин. «Но это очень медленный процесс».
«Выровняй и восстанови»
Для нового исследования Качкин разработал метод физического нанесения цифрового восстановления на оригинальную картину, используя картину XV века, которую он приобрёл, когда впервые приехал в MIT.
Его новый метод включает в себя сначала использование традиционных техник для очистки картины и удаления любых предыдущих реставрационных усилий. «Эта картина почти 600 лет, и её много раз реставрировали», — говорит он. «В этом случае было немало перекрасок, все они должны быть удалены, чтобы увидеть, что на самом деле там есть».
Он отсканировал очищенную картину, включая участки, где краска выцвела или потрескалась. Затем он использовал существующие алгоритмы искусственного интеллекта для анализа сканирования и создания виртуальной версии того, как картина выглядела в своём первоначальном состоянии.
Затем Качкин разработал программное обеспечение, которое создаёт карту участков на оригинальной картине, требующих заполнения, а также точные цвета, необходимые для соответствия цифровому восстановленному варианту. Эта карта затем переводится в физическую двухслойную маску, которая печатается на тонких полимерных плёнках. Первый слой печатается цветным, а второй слой печатается по тому же шаблону, но белым.
Качкин использовал высококачественные коммерческие струйные принтеры для печати двух слоёв маски, которые он тщательно выровнял и наложил вручную на оригинальную картину и закрепил тонким слоем обычного лака. Печатные плёнки изготовлены из материалов, которые можно легко растворить с помощью растворов для консервации, если реставраторам потребуется обнажить оригинальную, повреждённую работу. Цифровой файл маски также может быть сохранён в виде подробного отчёта о том, что было восстановлено.
Для картины, которую использовал Качкин, метод смог заполнить тысячи утрат всего за несколько часов. «Несколько лет назад я восстанавливал эту итальянскую картину в стиле барокко с, вероятно, таким же порядком величины утрат, и это заняло у меня девять месяцев частичной занятости», — вспоминает он. «Чем больше утрат, тем лучше этот метод».
Он оценивает, что новый метод может быть на несколько порядков быстрее, чем традиционные, написанные вручную подходы. Если метод будет широко принят, он подчёркивает, что реставраторы должны быть вовлечены на каждом этапе процесса, чтобы гарантировать, что окончательная работа соответствует стилю и замыслу художника.
«Потребуются серьёзные размышления об этических проблемах, связанных с каждым этапом этого процесса, чтобы увидеть, как это можно применить таким образом, который наиболее соответствует принципам консервации», — говорит он. «Мы создаём основу для разработки дальнейших методов. По мере того как другие будут работать над этим, мы получим более точные методы».
Это исследование частично финансировалось Мемориальным фондом Джона О. и Кэтрин А. Лутц. Исследования проводились, в частности, с использованием оборудования и средств MIT Nano, при дополнительной поддержке Лабораторий технологий микросистем MIT, кафедры машиностроения MIT и библиотек MIT.