艺术品修复需要稳定的双手和敏锐的眼光。几个世纪以来，修复师们通过识别需要修补的区域，然后调配精确的色调进行局部填补来完成画作修复。通常，一幅画可能包含数千个需要单独处理的微小区域，修复工作可能耗时数周甚至超过十年。
近年来，数字修复工具为创建原始画作的虚拟修复版本提供了新途径。这些工具利用计算机视觉、图像识别和色彩匹配技术，能够相对快速地生成画作的“数字化修复”版本。然而，直到现在，数字修复仍无法直接应用于原作。
在《自然》杂志发表的一篇论文中，麻省理工学院机械工程研究生亚历克斯·卡奇金提出了一种新方法，可以将数字修复直接应用于原始画作。修复内容被打印在超薄聚合物薄膜上，形成一种可对齐并附着于原作的“蒙版”，且易于移除。卡奇金表示，蒙版的数字文件可以保存下来，供未来的修复师参考，以了解画作修复的具体细节。
“由于保留了所用蒙版的数字记录，一百年后，当其他人处理这幅画时，他们将非常清楚地知道当时做了什么修复工作，”卡奇金说，“这在文物保护史上是从未有过的。”
作为演示，他将这种方法应用于一幅严重受损的15世纪油画。该方法自动识别出5,612个需要修复的区域，并使用57,314种不同颜色进行填补。整个过程仅耗时3.5小时，据他估计，这比传统修复方法快了约66倍。
卡奇金承认，与任何修复项目一样，这种方法也涉及伦理问题，即修复后的版本是否能恰当体现艺术家的原始风格和意图。他强调，新方法的应用需要与熟悉画作历史和背景的修复师共同商讨。
“许多受损艺术品被存放在仓库中，可能永远无法展出，”卡奇金说，“希望这种新方法能让更多艺术品重见天日，这将是我最大的欣慰。”
数字连接
这项修复技术最初源于一个业余项目。2021年，卡奇金在前往麻省理工学院攻读机械工程博士学位途中，沿东海岸自驾旅行，并特意参观了多家艺术画廊。
“我从小就对艺术充满兴趣，”卡奇金说，他平时会用传统手绘技术修复画作作为爱好。在参观画廊时，他意识到展出的作品只是馆藏的一小部分，许多艺术品因老化或损坏而被存放起来，需要大量时间进行修复。
“修复画作很有趣，坐下来填补细节是一个愉快的夜晚，”卡奇金说，“但这个过程非常缓慢。”
他了解到，数字工具可以显著加快修复速度。研究人员开发的人工智能算法能够快速处理大量数据，通过学习视觉数据中的关联，生成与艺术家风格或时代特征高度吻合的数字化修复版本。然而，这些数字修复通常只能以虚拟形式展示或单独打印，无法直接用于原作修复。
“这让我思考：如果我们能先数字化修复画作，再将结果物理化呈现，就能解决传统手工修复的许多痛点。”卡奇金说。
“对齐与修复”
在这项新研究中，卡奇金开发了一种将数字修复直接应用于原作的方法。他使用了一幅15世纪的油画作为实验对象，这幅画是他刚到麻省理工学院时获得的。新方法首先采用传统技术清洁画作，并清除过去的修复痕迹。
“这幅画已有近600年历史，经历过多次修复，”他说，“这次清理掉了大量覆盖层，以还原画作原始状态。”
清洁完成后，他对画作进行了扫描，包括颜料褪色或剥落的区域。随后，他利用现有的人工智能算法分析扫描结果，生成画作原始状态的虚拟版本。
接着，卡奇金开发了一款软件，绘制出原作需要填补的区域及所需颜色的精确图谱。这张图谱被转化为实体双层蒙版，打印在聚合物薄膜上。第一层为彩色墨水，第二层为相同图案的白色墨水。
“为了完整呈现色彩，需要同时使用白色和彩色墨水，”卡奇金解释道，“如果两层未对齐，效果会非常明显。因此，我还开发了一些基于人类色彩感知的计算工具，以确定实际可修复的最小区域。”
卡奇金使用高精度商用喷墨打印机打印蒙版的两层，手工对齐后通过传统清漆喷雾固定在原作上。这种薄膜材料可以用文物保护级溶剂轻松溶解，便于修复师随时查看原始受损状态。蒙版的数字文件也可保存为修复记录的详细档案。
对于实验画作，该方法仅用几小时就填补了数千处缺损。“几年前，我修复一幅巴洛克风格的意大利画作，缺损数量相当，花了九个月的业余时间，”他回忆道，“缺损越多，这种方法的优势越明显。”
他估计，新方法的速度比传统手绘修复快几个数量级。但他强调，如果这种方法被广泛采用，修复师必须参与每个步骤，以确保最终作品符合艺术家的风格和意图。
“我们需要深入探讨这一过程中涉及的伦理挑战，确保其应用方式符合文物保护原则，”他说，“我们正在建立一个方法开发框架。随着更多人的参与，未来会出现更精确的修复技术。”
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