Come svelare i colori nascosti nei dipinti d'epoca senza toccarli?

Le tecniche di imaging hanno cambiato il modo di studiare le opere d'arte, soprattutto quando non è possibile prelevare campioni. Un team di ricercatori ha analizzato quattro acquerelli degli anni ’30 conservati nell’Arxiu Valencià del Disseny usando solo strumenti portatili.

Con una fotocamera spettrale hanno creato “cubi di dati” che registrano la luce riflessa in centinaia di bande spettrali per ogni pixel. Dopo aver confrontato i profili di riflettanza con standard noti, hanno prodotto immagini RGB, false‑color infrared e mappe di componenti principali. Un algoritmo chiamato Vector Angle mapper ha permesso di associare ogni pixel a uno spettro di pigmento.

Parallelamente, hanno usato XRF per identificare gli elementi chimici, Raman per le vibrazioni molecolari e FT‑NIR/FT‑MIR per le firme organiche e inorganiche. Grazie a questi dati incrociati, hanno riconosciuto pigmenti del XIX secolo come il blu di Prussia, il giallo di cromo e il rosso alizarina.

Il risultato dimostra che la Reflectance Imaging Spectroscopy, pur con limiti tecnici, è uno strumento chiave per documentare e conservare il patrimonio di design, offrendo una mappa cromatica completa senza danneggiare l’opera.

La Reflectance Imaging Spectroscopy (RIS) si basa sulla misura della radiazione riflessa da una superficie in funzione della lunghezza d'onda. Il sensore iperspettrale acquisisce un volume tridimensionale – il data cube – dove le due dimensioni spaziali (x, y) sono integrate da una terza dimensione spettrale (λ). La risoluzione spettrale tipica di questi sistemi varia tra 2 e 10 nm, consentendo di distinguere piccole variazioni di assorbimento tipiche dei pigmenti organici e inorganici.

Il preprocessing del cube comprende correzione radiometrica, rimozione del rumore e normalizzazione rispetto a un riferimento bianco. Successivamente, le curve di riflettanza vengono confrontate con una libreria di standard mediante metriche di similarità, tra cui il coseno dell'angolo vettoriale (Vector Angle, VA). Il VA mapper calcola l'angolo tra lo spettro del pixel e quello di ciascun riferimento; l'angolo più piccolo indica la migliore corrispondenza, generando mappe di distribuzione dei pigmenti.

L'analisi delle componenti principali (PCA) riduce la dimensionalità del cube, evidenziando variazioni spettrali dominanti e facilitando la visualizzazione di pattern non evidenti a occhio nudo. Le immagini false‑color infrared (IRFC) sfruttano bande nel vicino infrarosso per evidenziare leganti organici o strati di vernice più profondi.

Le tecniche complementari – XRF, Raman, FT‑NIR e FT‑MIR – forniscono informazioni elementari e vibrazionali. XRF rileva elementi come Fe, Cu, Zn, confermando la presenza di pigmenti a base di ossidi o sali metallici. Raman identifica legami molecolari, distinguendo tra pigmenti organici (es. alizarina) e inorganici (es. blu di Prussia). FT‑NIR è sensibile a vibrazioni O‑H, N‑H e C‑H, utile per leganti e pigmenti organici, mentre FT‑MIR copre la regione medio‑infrarossa, rivelando gruppi funzionali tipici di composti inorganici.

Le limitazioni della RIS includono la sensibilità alla topografia della superficie, la necessità di calibrazione accurata e la possibile interferenza di fluorescenza Raman. Tuttavia, l'integrazione di più tecniche portatili consente una caratterizzazione completa, riducendo al minimo l'impatto sull'opera e fornendo dati preziosi per la conservazione preventiva.