Синий, которого не видно: как древняя краска выдаёт себя в инфракрасном свете

На древнем портрете можно найти синий пигмент там, где глаз видит обычную человеческую кожу. Иногда его не удаётся разглядеть даже под увеличением. Но достаточно правильно осветить картину и снять её в невидимом для нас диапазоне, чтобы на изображении проступили яркие точки или целые мазки. Так реставраторы обнаруживают египетский синий: краску, которая отвечает на видимый свет собственным инфракрасным излучением.

Этот ответ помогает узнать, чем художник смешивал телесные тона, как намечал лицо и где на побелевшем рельефе уцелели частицы краски. Чтобы понять такие снимки, важно разобраться, что именно на них светится.

Синяя краска, которую изготовили в печи

Египетский синий относится к древнейшим синтетическим пигментам. Его получали нагреванием смеси кремнезёма, кальцийсодержащего сырья, источника меди и щелочной добавки, помогавшей реакции. При температуре примерно 850–1000 °C образовывался силикат кальция и меди, известный как купрориваит, CaCuSi₄O₁₀. После обжига материал измельчали. Это технология получения нового вещества, а не просто растирание найденного синего камня.

За необычный световой отклик отвечают ионы меди Cu²⁺ в кристалле. Поглощённый видимый фотон переводит электронную систему в возбуждённое состояние. При возвращении к состоянию с меньшей энергией часть энергии может уйти в новый фотон. У купрориваита максимум этого излучения расположен около 910 нанометров: уже за красным краем видимого света. Поэтому глаз свечения не замечает, а подходящий датчик регистрирует его.

Энергия испущенного фотона меньше энергии поглощённого; остальная рассеивается в материале. Такой процесс называют фотолюминесценцией. Краска не хранит солнечный свет со времён фараонов: её возбуждает лампа, работающая во время съёмки. И это не тепловизионная фотография нагретой картины. Долговечность здесь означает, что старые кристаллы сохранили способность снова отвечать на освещение.

Условная схема переходов энергии: видимый свет возбуждает пигмент, при возвращении он испускает менее энергичный инфракрасный фотон. — Египетский синий превращает часть поглощённой световой энергии в ближнее инфракрасное излучение

Как отделить слабый ответ от света лампы

Если просто направить на предмет фонарь и сфотографировать его, в кадр попадёт главным образом отражённый свет. Для люминесцентной съёмки разделяют два диапазона: видимым светом возбуждают пигмент, а принимают только ближний инфракрасный.

Перед чувствительной к нему камерой ставят фильтр, который задерживает видимое излучение и пропускает нужную инфракрасную область. Источник освещения тоже выбирают внимательно. Если лампа сама испускает много инфракрасного света, его отражение может смешаться с ответом краски. Поэтому удобны подходящие светодиоды с малым паразитным инфракрасным излучением. Джованни Верри описал такую съёмку с модифицированной цифровой камерой и стеклянными фильтрами в работе 2009 года.

Метод обычно обозначают VIL: люминесценция, возбуждённая видимым светом. На итоговой чёрно-белой карте светлые участки означают зарегистрированный сигнал. Предмет в действительности не побелел. Камера лишь перевела невидимое излучение в яркость пикселей, которую мы способны рассмотреть.

Для сравнения: при инфракрасной отражательной съёмке предмет освещают инфракрасным светом и ловят отражённый инфракрасный свет. В VIL диапазон возбуждения и диапазон регистрации различаются. Из-за этой разницы два внешне похожих музейных снимка отвечают на разные вопросы.

Видимая подсветка падает на краску; фильтр перед камерой задерживает отражённый видимый свет и пропускает инфракрасную люминесценцию. — В VIL разделяют диапазоны подсветки и регистрации. Это позволяет увидеть слабое излучение пигмента на фоне отражённого света.

Зачем синий добавляли в белки глаз

В 2015 году мультиспектральными методами исследовали 26 погребальных портретов из собрания Британского музея. Египетский синий обнаружили на шестнадцати. Однако в качестве самостоятельной синей краски в этой выборке он встречался лишь на одном портрете, в одежде женщины. Куда чаще художники включали его в смеси.

С жёлтым он участвовал в изображении зелёных драгоценностей; с белым встречался в белках глаз и складках ткани. Его добавляли в телесные тона, использовали для светотени и ощущения объёма. Значит, светлое лицо на люминесцентной карте не доказывает, что древний художник написал синекожего человека, а позднее краски изменились. Синий мог с самого начала быть небольшой частью сложного оттенка.

Результат касается именно изученного собрания, а не всех мастерских римского Египта. Но он хорошо показывает, что название пигмента не ограничивает его художественную работу. Искать египетский синий только в синих одеждах означало бы пропустить значительную часть следов кисти.

Лицо, нарисованное дважды

На женском погребальном портрете II века из музея Нельсона — Аткинса в Канзас-Сити люминесцентная съёмка выделила чёткие линии у глаз, бровей, головы и шеи. В тех же местах рентгенофлуоресцентный анализ показал медь. Сопоставление изображений позволило исследователям увидеть две роли египетского синего: предварительную разметку и примесь в верхних слоях живописи, моделирующих кожу.

Тот же женский погребальный портрет в обычном видимом свете: телесный цвет лица, красная туника и украшения. — Один и тот же портрет женщины около 131–160 годов, музей Нельсона — Аткинса (37-40): первое изображение снято в обычном свете, второе — методом VIL. Яркие участки второго снимка показывают люминесцентный отклик египетского синего, а не видимый цвет кожи. S. Spence и K. Hamilton, courtesy of the Nelson-Atkins Museum of Art.

Настоящий VIL-снимок женского погребального портрета: лицо и шея выделяются ярким инфракрасным люминесцентным сигналом. — Один и тот же портрет женщины около 131–160 годов, музей Нельсона — Аткинса (37-40): первое изображение снято в обычном свете, второе — методом VIL. Яркие участки второго снимка показывают люминесцентный отклик египетского синего, а не видимый цвет кожи. S. Spence и K. Hamilton, courtesy of the Nelson-Atkins Museum of Art.

Особенно выразительны линии над глазами: вместе они образуют подобие буквы M. Их положение не вполне совпадает с поверхностными светлыми мазками. Это помогает отделить работу по намечанию формы от позднейшего уточнения бликов. Так анализ вещества приближает нас к последовательности действий художника, которую готовое лицо обычно скрывает.

На том же портрете нарисованные синие камни ожерелья тоже содержат медь, но авторы исследования связывают их с другим, пока не определённым медьсодержащим пигментом. Это важная проверка: обнаруженная медь ещё не равна обнаруженному египетскому синему. Элементная карта показывает химический элемент, а люминесцентная съёмка — особое оптическое поведение материала. Совпадение независимых признаков делает вывод убедительнее.

Два условных образца содержат медь, но только смесь с египетским синим даёт показанный инфракрасный люминесцентный сигнал. — Элементный анализ и люминесцентная съёмка отвечают на разные вопросы. Учебная схема показывает, зачем сопоставлять их результаты; это не снимок реального экспоната.

Когда синего не видно даже под увеличением

Исторический пигмент не обязательно состоял из одного чистого вещества. Вместе с купрориваитом в нём могли оставаться кварц, стекловидные и другие фазы. Состав, условия изготовления и размер частиц влияли на видимый цвет: материал мог быть ярко-синим или очень бледным.

При исследовании девяти портретов Метрополитен-музея египетский синий нашли на пяти. В сером фоне одного из них люминесцентный сигнал был заметен, хотя элементный анализ обнаружил лишь следы меди, а синих частиц под увеличением не увидели. Высокая чувствительность к свечению позволяет найти небольшую примесь, почти не влияющую на то, каким цвет кажется человеку.

Исследователи допускают, что некоторые очень бледные разновидности добавляли ради свойств красочной смеси, а не ради синевы. Это интерпретация художественного приёма, а не прямое признание древнего мастера. Между наблюдением «пигмент присутствует» и объяснением «зачем его положили» остаётся исследовательская работа.

Что можно вернуть побелевшему рельефу

Похожим способом в Йельской художественной галерее изучали два ассирийских рельефа из дворца Ашшурнацирапала II, относящихся к IX веку до нашей эры. Синий цвет на них уже не различался невооружённым глазом. Съёмка выявила его следы, в частности, в глазу фигуры придворного и в бороде крылатого духа. Исследователи предположили, что там пигмент смешивали с чёрным или белым, добиваясь более холодного оттенка.

Такие находки позволяют обсуждать древнюю полихромию, опираясь на сохранившийся материал. Но по нескольким светящимся частицам нельзя автоматически восстановить насыщенность всей бороды, пропорции смеси или цвет соседних участков, где краска полностью утрачена. Утраченному веществу уже нечем ответить на свет.

Есть и ограничение самой диагностики: инфракрасной люминесценцией обладают также ханьский синий и ханьский пурпурный. Поэтому яркую точку оценивают вместе с происхождением предмета, возможной палитрой и результатами других анализов. Яркость двух снимков тоже нельзя напрямую превращать в количество пигмента без учёта условий съёмки.

Главная ценность метода в том, что он обнаруживает уцелевшие следы там, где обычная фотография их не различает. Затем начинается более медленная работа: сопоставить слои, смеси, мазки и состояние поверхности. Именно она превращает эффектный светящийся снимок в рассказ о том, как была написана картина.