A identificação de pigmentos (Berns & Imai, 2002; Berns, et al., 2002; Delaney, et al., 2005; Liang, 2012; Zhao, 2008; Zhao, Berns, et al., 2005; Zhao, et al., 2008) e o seu mapeamento (Casini, et al., 1999; Hardeberg, 1999; Zhao, 2008; Zhao, Berns, et al., 2005; Zhao, et al., 2008) constituí algumas das primeiras aplicações pensadas para a imagiografia espetral, desde que se iniciaram as experiências com este tipo de tecnologia aplicada à pintura artística. Pretendia-se assim, com este tipo de exame não invasivo das obras de arte, auxiliar ou complementar algumas técnicas de diagnóstico.
Inicialmente designada por alguns autores como “imagiografia espetroscópica” (Attas et al., 2003; Casini, et al., 1999; Mansfield et al., 1999) por analogia com a espetroscopia, a diferença para este tipo de análise é que a espetroscopia analisa ponto a ponto, ou seja, áreas muito pequenas do objeto em estudo - recorrendo a equipamentos especializados, como p. ex. os espetrógrafos, espetrómetros, espetrofotómetros, espetroradiómetros - enquanto que a imagiografia espetral, por se basear em detetores ou sensores de tipo fotográfico, ao digitalizar abrange regiões grandes do objeto em análise, ou mesmo a totalidade da obra, que podem ser analisadas posteriormente, na fase de processamento por computador dos dados registados no cubo espetral, como se ilustra na figura seguinte.
Figura 17: Representação esquemática de um cubo espetral - obtido por imagiografia multiespetral - e possível leitura do espetro num ponto na imagem.
É possível escolher um ponto na imagem e realizar um gráfico do espetro, a partir do cubo, que condiz com um pigmento identificado - neste caso como sendo Azurite. Imagens simuladas meramente ilustrativas. Fonte: Liang, H. (2012, p. 310).
Na próxima figura é apresentado exemplo de um exame multiespetral realizado numa pintura de Pontormo, “La strage degli undicimila martiri” (Galeria Palatina, Palácio Pitti, Florença), foi realizado por Andrea Casini, citado por Saunders, et al. (2006, p. 537), em que foi usado um sistema multiespetral com um detetor de PbO-PbS - do tipo câmara de Vidicon35 - com um conjunto de 29 filtros seletores de banda estreita, com picos de transmissão entre 400 nm e 1550 nm. A informação multiespetral foi usada para ajudar a identificar e mapear a distribuição de dois pigmentos amarelos usados pelo pintor, o “amarelo ocre” e “amarelo de chumbo e estanho”. O autor desse estudo mediu a distribuição de reflectâncias espetrais dos pigmentos, de forma independente, e usou as diferenças das curvas espetrais nas bandas entre 440-600 nm e os 800-1000 nm para produzir imagens que apresentam a distribuição dos dois pigmentos nas vestimentas de um dos personagens da pintura (Bacci & Casini, 2005; Casini, et al., 1999; Casini, Lotti, & Stefani, 2003). Uma vez que a radiação na região dos 800-1000 nm penetra mais profundamente nas camadas pictóricas, os mapas de distribuição dos pigmentos nos dois comprimentos de onda diferem também. O mapa para os 440-600 nm mostra a distribuição mais superficial na pintura, enquanto que o mapa dos 800-1000 nm revela um uso mais frequente do amarelo de chumbo e estanho nas camadas mais interiores da pintura, um padrão comprovado com cortes de amostras da camada pictórica observados ao microscópio (Casini, et al., 1999; Saunders, et al., 2006, p. 537).
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Tipo de sensor muito usado em refletografia Infravermelha, como é explicado no subcapítulo “2.4.2.1- Detetores”.
Figura 18: Diferenciação e mapeamento de pigmentos em pintura artística.
Pintura de Pontormo, “La strage degli undicimila martiri” (Galeria Palatina, Palácio Pitti, Florença). (a) imagem visível, onde se observa um pormenor do manto amarelo; (b) imagem da mesma área na região 440-600 nm do espetro EM; (c) imagem da mesma área, mas na região dos 800-1000nm. Imagens por Andrea Casini. Fonte: Saunders, et al. (2006, p. 537).
Num trabalho com algumas parecenças com este, um grupo de investigadores da National Gallery of Art, em Washington (Delaney, et al., 2005), desenvolveram um projeto de um sistema com uma câmara digital de sensor CCD e dois detetores do tipo PtSi, sensíveis à radiação infravermelha entre os 1000 e os 2000 nm, que usaram igualmente para o estudo de mapeamento de alguns pigmentos azuis, em duas pinturas famosas de Vincent van Gogh, “La mousmé” (de 1888) e um “Autorretrato” (de 1889). Tal como no projeto anterior, confirma-se o papel que parece ter a radiação infravermelha em permitir distinguir certos pigmentos, como neste caso os seis pigmentos azuis, que se sabia, por estudos anteriores ou usando exames físico-químicos complementares, existirem nestas pinturas.
Numa primeira fase de calibração, produziram-se curvas de distribuição de reflectância espetral a partir dos pigmentos identificados, num alvo especialmente
preparado como painel de teste, onde os pigmentos foram aplicados; registadas imagens em diferentes comprimentos de onda, que se apresentam no lado esquerdo da figura seguinte, é possível observarem-se as diferentes transparências dos pigmentos, que são crescentes consoante o comprimento de onda da radiação a que se registaram as respetivas imagens. Os gráficos correspondentes às curvas de distribuição das reflectâncias espetrais dos pigmentos em causa observam-se no lado direito da figura.
Figura 19: Imagens multiespetrais e gráficos de distribuições de reflectância de seis pigmentos azuis.
Do lado esquerdo, imagens multiespetrais do painel de teste onde foram aplicados seis pigmentos azuis: Lápis Lazúli, Azurite, Azul da Prússia, Índigo e Azul de Ftalocianina; o comprimento de onda (em µm) central dos filtros passa banda, ao centro.
No lado direito, as curvas das distribuições de reflectância espetrais, medidas nos referidos pigmentos em pó compactado (linhas pretas) ou em aglutinante de óleo (linhas azuis); os valores de reflectância medidos com o sistema de imagens multiespetrais (círculos), foram obtidos usando filtros passa banda especiais. Fonte: Delaney, et al. (2005).
Com este sistema, foi possível elaborar, por exemplo, um mapa de distribuição de dois pigmentos azuis, visualmente similares, usados por Vincent van Gogh na sua obra “La mousmé”, observável na figura seguinte. Este mapa foi obtido pelas diferenças de reflectância entre as duas imagens - obtidas através das imagens compostas por refletogramas em duas bandas de infravermelhos -, com valores centrais de bandas aos 1,6 µm e 1,2 µm. As regiões mais claras correspondem, neste mapa, a zonas onde as reflectâncias são maiores a 1,6 µm do que a 1,2 µm, indicando assim não só a presença de Azul da Prússia, como também as
zonas onde a sua concentração é provavelmente maior na pintura (Delaney, et al., 2005, p. 130).
Figura 20: Imagens multiespetrais e gráficos de distribuições de reflectância de pigmentos azuis na pintura “La Mousmé”, de Vincent van Gogh.
Em cima, do lado esquerdo, fotografia da pintura; do lado direito, mapa de diferenças resultante dos mosaicos compostos de refletografia infravermelha a 1,2 µm e 1,6 µm.
Em baixo, do lado esquerdo, pormenor onde se assinalam quatro pontos de cor azul comparados e os alvos padrão de referência (preto, branco e pigmentos Cobalto - duas densidades -, Azul da Prússia, Lápis Lazúli); do lado direito, as curvas das distribuições de reflectância espetrais, medidas nos referidos pigmentos no painel de referência (A) ou na pintura artística (B). Fonte: Delaney, et al. (2005)..
Na linha de baixo da figura anterior, podemos observar um caso de identificação de dois pigmentos azuis, conseguida pela comparação da forma dos gráficos que representam as funções de distribuição das suas reflectâncias, comparando-se estas funções nos pigmentos padrão do painel de referência (assinalado com “A”) com as dos pontos medidos na obra (assinalado com “B”), onde se pode constatar que nas zonas azuis da roupa do personagem representado na pintura
(pontos 3 e 4) o pintor usou predominantemente o Azul Ultramarino, enquanto que no braço da cadeira, este deu preferência ao Azul da Prússia.
Exames deste tipo, em qualquer dos casos referidos neste subcapítulo, devem ser acompanhados de exames de diagnóstico complementares, através nomeadamente da identificação de pigmentos com métodos físico-químicos convencionais, pois uma vez que as cores artísticas resultam da mistura complexa e empírica de diferentes pigmentos, tornam-se difíceis de identificar por simples exame espetroscópico e a análise por imagiografia espetral pode ser insuficiente, se for usada como método único de identificação. Mas quando acompanhada de outros exames, mostra-se muito conveniente e útil na produção de mapas de distribuição dos pigmentos na obra.
Com um sistema de imagiografia hiperespetral resultante do projeto CRISATEL36, a equipa de cientistas da empresa Lumiere Technology tem realizado estudos em pinturas famosas de Leonardo da Vinci, como a “Mona Lisa” (Museu do Louvre) ou “A dama com um arminho” (Museu Czartoryski, na Polónia), trabalhos amplamente divulgados na comunicação social e referidos recorrentemente na mesma, pelo interesse mediático existente quer por estas pinturas, quer pelo seu autor. Na figura seguinte, temos um exemplo tirado de uma press release sobre o último trabalho referido (Lumiere Technology, 2007) em que se mostra num interface informático a marcação de pontos que se pretendem estudar (imagem à esquerda) de forma não destrutiva ou invasiva da obra e, a partir da informação digitalizada com o sistema hiperespetral, os gráficos produzidos por esse interface, representativos das curvas de distribuição de reflectância espetral dos respetivos pontos (imagem à direita), que auxiliam na tarefa de identificação.
Figura 21: Identificação de pigmentos na pintura “A dama com um arminho” (Museu Czartoryski, em Cracóvia).
Pintura de Leonardo da Vinci. Na imagem à esquerda, mostra imagem visível, onde se assinalam pontos a estudar a composição de pigmentos, através de exame não destrutivo da integridade da obra. Na imagem à direita, gráficos representativos das curvas de distribuição de reflectância espetral dos respetivos pontos. Fonte: Lumiere Technology (2007).