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、確かな手腕と鋭い観察眼が求められます。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。絵画には、個別に修復が必要な小さな斑点が何千個も存在することがよくあります。1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。

記事53(1)の写真.jpg — 15世紀の油絵、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することを可能にする新たな手法を開発したと述べています。

修復物は薄いポリマーフィルムに「マスク」として印刷され、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保存でき、将来の修復家が作品のどの部分が編集されたかを調べて理解するのに役立ちます。

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箇所の領域を自動的に特定し、57,314色の異なる色で修正しました。作業開始から完了までの全工程はわずか3.5時間で、従来の方法の約66倍の速さでした。

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画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た。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述べた。

「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、何層にも渡って誤った上塗りが施されており、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、元の絵画で再描画が必要な箇所のマップと、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番目の層には同じ模様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。もし二つの層がずれていると、すぐに見破られてしまいます。そこで私は、人間の色覚に関する知識に基づいて計算ツールも開発し、達成可能な最小精度レベルを決定しました」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で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、特殊な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。

この手法を用いた絵画では、わずか数時間で数千もの損傷箇所が修復されました。「数年前、私は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ました。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。