藝術品修復需要穩定的雙手和敏銳的眼光。幾個世紀以來，修復師們通過識別需要修補的區域，然后調配精確的色調進行局部填補來完成畫作修復。通常，一幅畫可能包含數千個需要單獨處理的微小區域，修復工作可能耗時數周甚至超過十年。
近年來，數字修復工具為創建原始畫作的虛擬修復版本提供了新途徑。這些工具利用計算機視覺、圖像識別和色彩匹配技術，能夠相對快速地生成畫作的“數字化修復”版本。然而，直到現在，數字修復仍無法直接應用于原作。
在《自然》雜志發表的一篇論文中，麻省理工學院機械工程研究生亞歷克斯·卡奇金提出了一種新方法，可以將數字修復直接應用于原始畫作。修復內容被打印在超薄聚合物薄膜上，形成一種可對齊并附著于原作的“蒙版”，且易于移除。卡奇金表示，蒙版的數字文件可以保存下來，供未來的修復師參考，以了解畫作修復的具體細節。
“由于保留了所用蒙版的數字記錄，一百年后，當其他人處理這幅畫時，他們將非常清楚地知道當時做了什么修復工作，”卡奇金說，“這在文物保護史上是從未有過的。”
作為演示，他將這種方法應用于一幅嚴重受損的15世紀油畫。該方法自動識別出5,612個需要修復的區域，并使用57,314種不同顏色進行填補。整個過程僅耗時3.5小時，據他估計，這比傳統修復方法快了約66倍。
卡奇金承認，與任何修復項目一樣，這種方法也涉及倫理問題，即修復后的版本是否能恰當體現藝術家的原始風格和意圖。他強調，新方法的應用需要與熟悉畫作歷史和背景的修復師共同商討。
“許多受損藝術品被存放在倉庫中，可能永遠無法展出，”卡奇金說，“希望這種新方法能讓更多藝術品重見天日，這將是我最大的欣慰。”
數字連接
這項修復技術最初源于一個業余項目。2021年，卡奇金在前往麻省理工學院攻讀機械工程博士學位途中，沿東海岸自駕旅行，并特意參觀了多家藝術畫廊。
“我從小就對藝術充滿興趣，”卡奇金說，他平時會用傳統手繪技術修復畫作作為愛好。在參觀畫廊時，他意識到展出的作品只是館藏的一小部分，許多藝術品因老化或損壞而被存放起來，需要大量時間進行修復。
“修復畫作很有趣，坐下來填補細節是一個愉快的夜晚，”卡奇金說，“但這個過程非常緩慢。”
他了解到，數字工具可以顯著加快修復速度。研究人員開發的人工智能算法能夠快速處理大量數據，通過學習視覺數據中的關聯，生成與藝術家風格或時代特征高度吻合的數字化修復版本。然而，這些數字修復通常只能以虛擬形式展示或單獨打印，無法直接用于原作修復。
“這讓我思考：如果我們能先數字化修復畫作，再將結果物理化呈現，就能解決傳統手工修復的許多痛點。”卡奇金說。
“對齊與修復”
在這項新研究中，卡奇金開發了一種將數字修復直接應用于原作的方法。他使用了一幅15世紀的油畫作為實驗對象，這幅畫是他剛到麻省理工學院時獲得的。新方法首先采用傳統技術清潔畫作，并清除過去的修復痕跡。
“這幅畫已有近600年歷史，經歷過多次修復，”他說，“這次清理掉了大量覆蓋層，以還原畫作原始狀態。”
清潔完成后，他對畫作進行了掃描，包括顏料褪色或剝落的區域。隨后，他利用現有的人工智能算法分析掃描結果，生成畫作原始狀態的虛擬版本。
接著，卡奇金開發了一款軟件，繪制出原作需要填補的區域及所需顏色的精確圖譜。這張圖譜被轉化為實體雙層蒙版，打印在聚合物薄膜上。第一層為彩色墨水，第二層為相同圖案的白色墨水。
“為了完整呈現色彩，需要同時使用白色和彩色墨水，”卡奇金解釋道，“如果兩層未對齊，效果會非常明顯。因此，我還開發了一些基于人類色彩感知的計算工具，以確定實際可修復的最小區域。”
卡奇金使用高精度商用噴墨打印機打印蒙版的兩層，手工對齊后通過傳統清漆噴霧固定在原作上。這種薄膜材料可以用文物保護級溶劑輕松溶解，便于修復師隨時查看原始受損狀態。蒙版的數字文件也可保存為修復記錄的詳細檔案。
對于實驗畫作，該方法僅用幾小時就填補了數千處缺損。“幾年前，我修復一幅巴洛克風格的意大利畫作，缺損數量相當，花了九個月的業余時間，”他回憶道，“缺損越多，這種方法的優勢越明顯。”
他估計，新方法的速度比傳統手繪修復快幾個數量級。但他強調，如果這種方法被廣泛采用，修復師必須參與每個步驟，以確保最終作品符合藝術家的風格和意圖。
“我們需要深入探討這一過程中涉及的倫理挑戰，確保其應用方式符合文物保護原則，”他說，“我們正在建立一個方法開發框架。隨著更多人的參與，未來會出現更精確的修復技術。”
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