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RÉSUMÉ
La Joconde de Léonard de Vinci a été scannée par une caméra multispectrale : 240 000 000 spectres de réflexion diffuse répartis sur l'ensemble du tableau ont ainsi été enregistrés numériquement. L'analyse de ces spectres a permis dans un premier temps de chiffrer la couleur de chaque pixel et d'obtenir une image de très haute qualité. La prise en compte de l'absorption du vernis, très dégradé, a permis d'obtenir un dévernissage virtuel du tableau et de retrouver ses couleurs originelles. La comparaison des spectres enregistrés avec des bases de données spectrales a conduit à l'identification des pigments utilisés par l'artiste. Enfin, l'étude théorique des spectres a permis de décrire la composition du sfumato de Mona Lisa. Une terre d'ombre a été identifiée dans la couche superficielle de son visage, ainsi qu'un mélange composé de 1 % de vermillon et de 99 % de blanc de plomb dans la sous-couche. A été également mise en évidence la technique artistique du glacis, technique inventée par les Primitifs Flamands et qui était jusqu'alors inconnue en Italie.
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Mady ELIAS : Professeur à l'Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE) - Anime le groupe « Optique et Art » à l'Institut des nanosciences de Paris (INSP) – Université Pierre et Marie Curie (UPMC) – UMR 7588 du CNRS
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Pascal COTTE : Directeur scientifique de Lumière Technology SA - Auteur de la caméra multispectrale présentée ici
INTRODUCTION
La Joconde de Léonard de Vinci a été scannée par une caméra multispectrale en octobre 2004. 240 000 000 spectres de réflexion diffuse répartis sur l'ensemble du tableau ont ainsi été enregistrés numériquement. L'analyse de ces spectres a permis dans un premier temps de chiffrer la couleur de chaque pixel et d'obtenir une image de très haute qualité. L'absorption du vernis, très dégradé, a ensuite été prise en compte pour obtenir un dévernissage virtuel du tableau et retrouver ses couleurs originelles. La comparaison des spectres enregistrés avec des bases de données spectrales a conduit à l'identification des pigments utilisés par l'artiste. Enfin l'étude théorique des spectres a permis de décrire la composition du sfumato de Monna Lisa. Une terre d'ombre a été identifiée dans la couche superficielle de son visage, ainsi qu'un mélange composé de 1 % de vermillon et de 99 % de blanc de plomb dans la sous-couche. La technique artistique du glacis a également été mise en évidence, technique inventée par les primitifs flamands et qui était jusqu'alors inconnue en Italie.
Monna Lisa painted by Leonardo da Vinci has been scanned with a multispectral camera in october 2004. 240 000 000 diffuse reflectance spectra divided on the whole painting have then been digitally recorded. In a first time, the analysis of these spectra allows quantifying the color of each pixel and producing an image with very high quality. The absorption of the aged varnish has then been taken into account. A virtual removing of the varnish has been realized and allows finding again the original colors. The comparison between the recorded spectra and spectral databases allows the identification of the pigments used by the artist. Finally, the theoretical study of the spectra allows depicting the composition of the Monna Lisa's sfumato. An Umber is identified in the upper layer of her face, and a mixture of 1 % vermilion and 99 % lead white is identified in the under layer. An artistic technique of art glaze is also underlined, a technique invented by the flemish primitive painters and unknown in Italy at this period.
Monna Lisa, spectres de réflexion diffuse, caméra multispectrale, sfumato, dévernissage virtuel, équation de transfert radiatif.
Monna Lisa, diffuse reflectance spectra, multispectrale camera, sfumato, virtual varnish removing, radiative transfer equation.
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Visage de la Joconde
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3. La Joconde virtuellement dévernie
Le vernis de la Joconde est très dégradé. Il induit un jaunissement important de l'ensemble du tableau et en modifie la perception de ses couleurs d'origine. D'autre part, aucune analyse de la composition de ce vernis n'a été réalisée. Un prélèvement était évidemment impossible et la technique récemment développée d'identification non destructive des vernis par émission de fluorescence UV n'était pas opérationnelle en 2004. Pour retrouver les « vraies » couleurs de la Joconde, il ne restait que le dévernissage virtuel, réalisable à partir des millions de spectres enregistrés sur le tableau verni. Deux méthodes ont été utilisées pour obtenir des spectres « dévernis ». La première est analytique et s'appuie sur les lois physiques, la seconde est statistique et repose sur l'enregistrement avec la même caméra des spectres d'un nuancier. Les deux méthodes donnent sensiblement les mêmes résultats spectraux.
La méthode analytique prend en compte l'absorption de la lumière par le vernis, supposé non diffusant. Cette absorption suit une loi de Beer-Lambert, où le flux lumineux est atténué selon la loi exponentielle I = I 0 exp (– αh). L'épaisseur h du vernis n'est pas connue et doit être ajustée. Le coefficient d'absorption α dépend de la longueur d'onde et suit une loi logarithmique de la forme lnα = A – Bλ, valable pour λ < 500 nm. Les coefficients A et B dépendent de la nature du vernis, de celle de sa résine, de son médium et de son état de dégradation. Ils possèdent comme valeur moyenne A ≍ 10 et B ≍ 0,02 μm–1 pour h exprimé en μm. Ces valeurs sont issues de l'étude des spectres de transmission de nombreux vernis frais ou vieillis artificiellement ...
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La Joconde virtuellement dévernie
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - site Sagascience du CNRS : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosart/accueil.html
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(2) - ELIAS (M.) - La lumière pour une meilleure connaissance des œuvres d'art. - Numéro spécial de L'Actualité chimique « Interactions Photon-Matière : de la Photochimie aux Photosciences », no 308-309, mai-juin 2007.
-
(3) - * - Projet européen Fingartprint no 022453 « Documentation et identification de peintures et d'objets polychromes, sans contact, à l'échelle micrométrique » Commission européenne FP6 pour la protection de l'héritage culturel. Participants : ICN (Amsterdam), UPMC (Paris), Université de Southampton, Ormylia Art Diagnotic Center (Grèce), Nanofocus (Allemagne) et ELDIM (France), janv. 2006-déc. 2008 Site web : http://www.fingartprint.org/
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(4) - COTTE (P.), DUPOUY (M.) - * - Brevet France No 98 13291 – Patent for high resolution device for digitizing large size documents, oct. 1998.
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(5) - COTTE (P.), DUPOUY (M.) - * - Brevet JumboLux US6,603,582 B1...
ANNEXES
Solution pour la digitalisation de documents grand format – Brevet France/Europe No 98 13291 – Oct. 1998. Brevet US No US6,603,582 6 août 2001.
Solution de capteur CCD multispectral France/Europe No 2 871 325 (0406098). 7 juin 2004.
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Fabricant de la caméra multispectrale :
Lumiere Technology SAS http://www.lumiere-technology.com
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