AIによるデジタルマスクで古代絵画をわずか数時間で復元

美術品の修復には、安定した手と鋭い目が必要です。何世紀にもわたり、修復家たちは修復が必要な箇所を特定し、それぞれの箇所を正確に色で塗りつぶすことで絵画を修復してきました。一枚の絵画には、個々の注意を必要とする小さな斑点が何千個もあることがよくあります。一つの作品の修復には、数週間から10年以上かかることもあります。

レッスン53(1)の写真.jpg — 15世紀の油絵の修復前と修復後。写真：MITニュース

近年、デジタル修復ツールの登場により、修復後のオリジナル作品の仮想バージョンを作成できるようになりました。これらのツールは、コンピュータービジョン、画像認識、カラーマッチング技術を駆使し、比較的迅速に絵画のデジタル修復を実現します。

しかし、これまで、これらのデジタル修復を原画に直接転写する方法はありませんでした。MIT機械工学科の大学院生アレックス・カッキネ氏は、ネイチャー誌に掲載された論文の中で、デジタル修復を実物の絵画の表面に適用できる新たな手法を開発しました。

修復作業は「マスク」として非常に薄いポリマーフィルムに印刷され、元の絵画に位置合わせして貼り付けることができます。このマスクは簡単に取り外すことができます。カッキネ氏によると、マスクのデジタルファイルはアーカイブ化できるため、将来の修復作業員が作品のどこが改変されたのかを調べて理解することができます。

例えば、彼はこの手法をひどく損傷した15世紀の油絵に適用しました。この手法は、修復が必要な5,612箇所を自動的に特定し、57,314色の異なる色で塗り直しました。作業開始から完了までの全工程はわずか3.5時間で完了し、従来の方法の約66倍の速度でした。

カッキネ氏はまた、他の修復プロジェクトと同様に、このアプローチは倫理的な問題、つまり修復された作品が真に芸術家の作風と意図を反映しているかどうかという問題を提起することを認めている。新しい手法を適用するには、作品の歴史と来歴を理解している修復専門家との協議が必要だと彼は言う。

「整列と復元」

新たな研究で、カッキネ氏はMITに着任した際に入手した15世紀の絵画を用いて、実物の絵画にデジタル修復を施す手法を開発した。この手法は、まず伝統的な技法を用いて絵画を洗浄し、古い修復層を除去することから始まります。

「この絵画は600年近く前に描かれたもので、何度も修復されています」と彼は言った。「今回の作品には、不正確な上塗りが何層にも重ねられており、真のオリジナルを見るためには、それらをすべて取り除かなければなりません。」

彼は、色あせやひび割れのある部分も含め、絵画全体を洗浄した後、スキャンしました。そして、既存のAIアルゴリズムを用いてスキャンデータを分析し、絵画が本来どのような外観であったかを再現する仮想バージョンを作成しました。

次にカッキネは、元の絵画で再描画すべき箇所のマップと、デジタル修復版と一致する正確なカラーコードを作成するソフトウェアを開発しました。このマップは、薄いポリマーフィルムに印刷された2層の物理的な「マスク」に変換されました。最初の層はカラーで印刷され、2番目の層には同じパターンが白インクで印刷されました。

「フルカラーを再現するには、完全な色彩スペクトルを作り出すために白インクとカラーインクの両方が必要です。2つの層の位置がずれていると、すぐに目立ってしまいます。そこで私は、人間の色覚に関する知識に基づいて、正確に位置合わせできる最小レベルを決定するための計算ツールも開発しました」とカッキネ氏は説明する。

彼は高精度の業務用インクジェットプリンターを用いてマスクの2層を印刷し、それを手作業で位置合わせした後、伝統的なニスの薄い層を使って絵画に貼り付けました。これらのフィルムは、絵画を元の状態に修復する必要がある場合、専用の保存液で簡単に除去できます。マスクのデジタルコピーも、修復プロセスの詳細な記録として保管されています。

この手法は、絵画の修復に数千もの損傷箇所をわずか数時間で補修することができました。「数年前、同じようなレベルの損傷を受けたイタリアのバロック絵画を修復したことがあります。その時はパートタイムで9ヶ月かかりました。損傷が大きいほど、この手法は効果的でした」とカッキネ氏は振り返ります。