Bevaring av visuell kulturarv - Digital Image Enhancement

Vegard L. Bleken

Innledning.

Organisk arkeologisk materiale befinner seg alltid i nedbrytningsprosess og vil med dårlig vedlikehold og konservering til slutt bli helt borte. Freskene i Pompeii og Herculaneum for eksempel falmet raskt etter de var gravd ut av asken på 1800-tallet og mange ble til slutt helt borte etter at de i flere år stod ubeskyttet mot miljøet. Det eneste vi nå har igjen er tegninger og svart/hvitt-bilder. Derfor er det viktig å finne gode alternativer til bevaring, konservering og metoder å «reversere» forringelse på uten nødvendigvis å gjøre noe med det arkeologiske materialet i seg selv. Én måte å gjøre dette på er gjennom digital restaurering. Dette kan for eksempel gjøres gjennom å justere farger og kontraster, legge flere variasjoner av samme bilde lagvis over hverandre, legge sammen flere bilder eller skanninger med en variasjon av lysvinkler til et bilde eller 3d-modell eller ved bruk av infrarødt- og ultrafiolett-lys. Med disse teknikkene kan bilder revitaliseres, bli klarere, detaljene fremskyndes og det ikonografiske verdien i bildet blir bevart. I denne artikkelen vil det presenteres en enkel metode å styrke kontraster i skygge, lys og farger i Adobe Photoshop for å revitalisere og digitalt restaurere en slitt freske fra et hus i Roma. Formålet med dette er å vise at den digitale restaureringsprosessen kan, ved hjelp av et relativt billig og tilgjengelig program som Photoshop, gi veldig gode resultater som kan brukes i forskning og til å hjelpe oss med å illustrere og formidle arkeologi.

Utfordringer med bevaring av fresker og tradisjonelle restaureringsmetoder.

Det finnes mange grunner til at fresker forringes og brytes ned. Gipslaget bak selve malingen er sårbar ikke bare for vann og varme, men også fra forurensning da man har sett at gasser med høye nivåer av syrlige stoffer som svoveldioksid/trioksid, en vanlig industriell avfallsgass, reagerer med kalsiumkarbonatet i gipsen. Denne reaksjonen fører til at gipsen utvider seg og bulkes og malingen på overflaten vil sprekke opp og flasse av (fig. 1). Om overflaten blir fuktig vil dette også fremskynde absorberingen av svoveldioksid/trioksid i gipsen og nedbrytningen vil akselerere. Fuktighet vil også selvfølgelig skade malingen og gjøre ytterligere skade på freskene. Når vann trenger inn i gipsen vil det i tillegg kunne oppstå et hvitt lag av kalsiumsulfat på freskene som også kan forårsake sprekker (Sayre og Majewski 1963:50-51). I tillegg har andre studier vist at de organiske ingrediensene i malingen kan ved eksponering av lys, varme og fukt bli utsatt for mikrober og sopp noe som videre fører til at malingen falmes, avskales og sprekker (Milanesi et al. 2006:7).

Figur 1: Pilene viser hvor freskener skadet av hevelsene skapt av kalsiumkarbonatet og svoveltrioksid (Tintori 1963:39).

Freskene er veldig sårbare for miljøet rundt seg og vil fort forringes uten riktig beskyttelse. Tidligere har det vært begrenset med kunnskap om konservering og vern av organisk materialet og flere har derfor blitt skadet. Det er heller ikke alltid mulig eller ønskelig å flytte freskene fra hvor de opprinnelig tilhører. Dette gjør at kunnskapen og arbeidet rundt restaurering av freskene veldig viktig da det er med på å bevare malerier og kunst som gir oss et unikt blikk på fortiden. I restaureringen av fresker finnes det mange teknikker og metoder med forskjellige formål. En metode for å sjekke freskens overflate for sprekker og skader er Electronic Speckle Pattern Inferferometry (ESPI) er nyttig verktøy hvor overflaten belyses med mange små prikker med bruk at laser. Disse prikkene er spredt tilfeldig utover overflaten slik at ujevnheter skaper forskjeller i laserens optiske bane og fremhever slik skader ((fig. 2) Sfarra et al. 2014:3465-66). Ved hjelp av infrarød termografi (IRT) kan man oppdage temperaturforskjeller i freskens slik at man kan avdekke små hulrom og sprekker under overflaten (Sfarra et al. 2014:3470-71). Nær-infrarød reflektografi (NIR) fungere på lignende måte, men penetrer kun lagene med maling og er nyttig i gjenskapelsen av maleriet da det gir innsikt i maleteknikkene. Det er også nyttig for å forstå ulike faser av freskene og kunstneriske uttrykk (Sfarra et al. 2014:3467-68). Pulset fasetermografi (PPT) fungerer også på lignende måte som IRT, men penetrer dypere inn i strukturen bak fresken og avdekker sprekker og skader med en høyere nøyaktighet (Sfarra et al. 2014:3468). Principal Component Thermography (PCT) brukes for å identifisere et mer komplekst skadeomfang når skadene i fresken er flere og lagdelt da metoden kan variere stort i penetreringsdybden og isolerer termiske mønstre i fresken (Sfarra et al. 2014:3471-72).

Når det kommer til konservering og restaurering av selve maleriet er det flere forskjellige måter metoder og teknikker også her. Akrylharpikser som Rhoplex AC-55 og Acryloid B-72 kan brukes  for å binde sammen løse og pulveriserte farger og stabilisere sårbare områder (Tintori 1963:37). Metoder som hjelper konservatorer med å forstå og analysere malingens pigmenter, bindingsmiddel og lag kan være optisk mikroskopi, elektronmikroskopi (SEM), røntgenmikroanalyse, gasskromatografi og digital bildeanalyse (Vasilescu 2008:39-40). Disse teknikkene bidrar til et bedre kunnskapsgrunnlag for avgjørelsene som må tas med tanke på videre restaurering og konservering av freskene. Dette er viktig da for eksempel forskjellige pigmenter er ikke ideelle å bruk sammen med kalk, gips og basiske flater og miljø med høye PH-verdier (Jiménez-Desmond et al. 2024:179-80). Tradisjonell restaurering innebærer ofte fysiske inngrep og innebære risiko for å endre eller skade det opprinnelige kunstverket. I konservering av fresker kan tradisjonelle metoder inkludere rensing, stabilisering av pigmenter, og påføring av nye lag med kalkmørtel for å reparere skader. Slike metoder krever direkte interaksjon med kunstverket, noe som kan medføre uopprettelige endringer i både struktur og utseende, spesielt når ustabile pigmenter eller eldre bindemidler er involvert.

Fig. 2: Falske fargegjengivelser etter en ESPI undersøkelse som viser freskens skadede overflate i svart (Sfarra et al. 2012:3470).

Digital restaurering og image enhancement.

Digital restaurering, derimot, gir en ikke-destruktiv og reversibel tilnærming til bevaring. Ved hjelp av avanserte teknologier som bildeprosessering, kunstig intelligens og virtuell modellering kan restauratører gjenskape opprinnelige detaljer og farger på freskene uten å berøre dem fysisk. Det er flere forskjellige måter å bevare og restaurere arkeologi digitalt. Populært i dag er 3d-modellering og KI som er fantastiske metoder til å for eksempel lage rekonstruksjoner og sette sammen fragmenterte objekter (Stanco & Tanasi 2011:2-4). En annen metode, kjent som multispectral imaging, hjelper oss å restaurere bilder ved å gi dem bedre fargekvalitet. Denne metodikken har et bredt funksjonsområde og kan inngå i mange teknikker og metoder, men i prinsippet går den ut på å reflektere flere farger og kan brukes til å belyse detaljer som er vanskelig å fange med konvensjonell RGB-avbildning (Bianco et al. 2011:183-84). Det finnes også metoder som virtuell rekonstruksjon som går ut på å lage digitale kopier av kulturminner som har blitt skadet eller ødelagt (Stanco & Tanasi 2011:18). For eksempel kan fargeklustering benyttes for å digitalt gjenskape falmede farger og bringe tilbake opprinnelige nyanser uten å påføre nye lag på kunstverket. Denne tilnærmingen krever kunnskap om hva slags fargepigmenter som ble brukt historisk og gjør det mulig å dokumentere og studere kunstverket på en måte som bevarer originalen intakt (Xiangyang Li et al. 2000:38). I tillegg gir digital restaurering muligheten til å fremvise freskene virtuelt og gi publikum muligheten til å oppleve fresken i dens opprinnelige prakt i sin fysiske innpakning uten noen risiko for ytterligere skade på det fysiske kunstverket (Xu et al. 2024)​. Dette gjør digital restaurering til en verdifull metode for både bevaring og formidling der det opprinnelige verket forblir uberørt og restaureringen kan tilpasses og oppdateres etter hvert som teknologien utvikler seg.

Digital enhancement er en annen metode for å få frem nyanser og farger som forsterker kontrastene i en falmet og utydelig freske. Metoden er ofte brukt på helleristninger og bergkunst og har belyst tidligere oversette detaljer og bidratt med ny kunnskap ((fig. 3)Defrasne 2014:33). Metoden ble utviklet allerede på 1980 tallet av Michael Rip, men da den krevde bruk av skannere og maskinvare med høy prosessorkraft ble metoden revolusjonerende men dyr. Da Photoshop ble utgitt på 90-tallet ble metoden plutselig mer tilgjengelig og mulighetene til å visualisere falmede malerier og forringet bergkunst ble bedre (Brady and Gunn 2012:628). Denne teknikken gjør det mulig å få en mer nøyaktig forståelse av historiske bilder og deres kulturelle kontekst, samtidig som den reduserer behovet for fysisk kontakt med de skjøre overflatene. Dette gjør at digital enhancement kan spille en viktig rolle i moderne arkeologisk metodikk for dokumentasjon og bevaring.

Fig. 3: Digital Image Enhancement brukt til å få frem detaljer skjult for det blotte øyet (Defrasne 2014:34).

Eksempel: Digital image enhancement av freske fra Roma.

Bildet som har blitt valgt ut for å demonstrere denne metoden er av en freske fra et domus som lå under S. Maria Maggiore basilikaen i Roma oppdaget i 1966. Husen ble bygget i første århundre e.Kr. mens kalenderen sannsynligvis kan dateres til slutten av andre – starten av tredje århundre e.Kr. (Mols and Moormann 2010:469). Fresken er et fragment av det som en gang var en kalender som strakk seg langs hele husets gigantiske peristyla og bestod av 12 fresker med avbildninger av sesongaktiviteter og spesifikke festdager relatert til hver måned, hvert panel med en lengde på 325 cm (Mols and Moormann 2010; Salzman 1981:215). Kun fragmenter gjenstår i dag og det er kun freskene som representerer juli, september, oktober, november og desember som er bevart. I denne artikkelen blir fresken av måneden september tatt frem og belyst med digital enhancement. Dette er et godt eksempel da fargene har falmet veldig og deler av fresken er helt eller delvis forringet.

Bildet skal forbedres gjennom flere justeringer for å fremheve detaljer og farger uten store endringer. Først dupliseres det opprinnelige laget for å ha en sikkerhetskopi. Deretter justeres Levels og Curves for å øke kontrasten og lysstyrken. Color Balance og Selective Color brukes for å fremheve jordtoner og detaljer i røde, gule og grønne områder, noe som kan gi freskoen et mer naturlig utseende. Videre lages en infrarød simulering for ekstra dybde ved å konvertere en duplisert versjon til gråtoner og justere blending mode. High Pass-filter benyttes for å fremheve teksturer og detaljer, spesielt i konturer. Med Shadow/Highlight justeres lysnivåene for å utjevne eventuelle ujevnheter i belysningen. For en mer kontrollert forbedring legges det til Layer Masks på justeringslagene, og Dodge og Burn benyttes for å tilføre ekstra kontrast til svake detaljer og falmede partier. En mer detaljert steg-for-steg veiledning legges til i slutten av artikkelen.

Selv om metoden i dette eksempelet ikke bringer frem noen nye figurere eller objekter som ikke kan ses på originalen er det åpenbart at bildet blir friskere og gir oss et nytt uttrykk. Dette gjør det lettere for oss å forstå hva som egentlig er avbildet her da kontrasten mellom fargene i byen i forgrunnen og hagen i bakgrunnen blir forsterket. Detaljene kommer sterkere frem og vi kan tydelig se trærne i hagen og stigene som er satt opp mot de. Vi får bedre frem to kvinner i venstre del av bildet og en mann som står ved en av stigene og en sekk med innhøstet frukt. Litt til høyre for denne figuren ser det ut til at et par bein stikker ut fra det som en gang var overkroppen. Det er også et rødt og hvitt seil langt i bakgrunnen som kan ha fungert som en slags parasoll. Byen er fortsatt veldig utydelig, men metoden får frem det som ser ut som et tempel til venstre, en peristyla eller porticus i midten og til høyre i bildet. Man kan også skimte deler av det som ser ut til å være folk forran noen av bygningene.

Fig. 4: Sammenligning av fresken fra Maria Maggiore før (t.v.) og etter (t.h.) bruken av digital image enhancement.

Konklusjon

Digital restaurering og enhancement av historiske kunstverk som fresker tilbyr en god metode for å bevare og formidle vår felles kulturarv. Ved å kombinere tradisjonell kunstforståelse med moderne teknologi, kan vi nå revitalisere detaljer og farger uten fysisk å berøre eller risikere skader på originalene. Arbeidet med å gjenskape og forbedre falmede fresker har stor verdi, både for forskning og for å skape mer engasjement rundt historisk kunst. Gjennom hele prosessen med digital restaurering er det viktig å bevare autentisiteten og være oppmerksom på tekniske begrensninger, samtidig som man sikrer fleksibilitet ved bruk av ikke-destruktive verktøy. Sammenligningen mellom det opprinnelige og det forbedrede resultatet illustrerer hvordan detaljer kan gjenopplives for en dypere forståelse av freskenes visuelle og historiske verdi. Denne tilnærmingen har mange bruksområder: fra utdanning og museer til digitale arkiver og publikumsopplevelser. Digitalt restaurerte fresker og annen kunst kan gi både studenter, forskere og et bredt publikum en levende forbindelse til fortiden med mulighet til å utforske kunstverkene virtuelt uten å påvirke originalene. Digital kunstrestaurering står nå ved terskelen til videre utvikling. Med stadig mer avanserte verktøy og kunstig intelligens ser vi frem til hvordan teknologien kan åpne nye dører for kunstbevaring i fremtiden. Ved å utforske og respektere fortiden med moderne verktøy som Photoshop, kan vi på en ny måte bidra til å bevare historien for fremtidige generasjoner.

Steg-for-steg veiledning

1. Dupliser laget
Først dupliserer du det originale laget ved å velge det og trykke Ctrl + J (Windows) eller Cmd + J (Mac). På denne måten har du alltid originalen å sammenligne med eller gå tilbake til hvis det trengs.

2. Juster Levels og Curves
Levels: Gå til Image > Adjustments > Levels (eller trykk Ctrl + L / Cmd + L).

• Dra den svarte skyveknappen litt til høyre for å øke kontrasten i skyggene.

• Flytt den hvite skyveknappen litt til venstre for å forsterke høylysene.

• Finjuster midttoneskyveknappen for å justere lysstyrke eller mørkhet etter behov.

Curves: Gå til Image > Adjustments > Curves.

• Lag en forsiktig S-kurve ved å klikke og dra kurven for å gjøre høylysene lysere og skyggene mørkere.

• Vær forsiktig med å overdrive, siden freskoen allerede er ganske bleket. Små justeringer kan utgjøre en stor forskjell.

3. Fargebalanse og Selective Color-justeringer
Color Balance: Image > Adjustments > Color Balance.

• Siden fresker ofte bruker jordtoner, kan du forsterke rødt og gult i Midtones-seksjonen for å gjøre fargene varmere og mer distinkte.

Selective Color: Gå til Image > Adjustments > Selective Color.

• Arbeid med fargene individuelt, spesielt rødt, gult og grønt.

• Forsterk den røde kanalen litt for å gjøre utvaskede rødlige områder mer synlige og få frem jordtonene.

• Juster den grønne kanalen for å definere vegetasjon eller bakgrunnselementer.

4. Simuler infrarødt eller falsk farge-effekt for dybde

• Dupliser det justerte laget igjen for å jobbe separat.

• Konverter dette duplikatet til gråtoner ved å bruke Image > Adjustments > Desaturate (eller trykk Shift + Ctrl + U / Shift + Cmd + U).

• Sett blandingsmodus for dette laget til Overlay eller Multiply. Dette kan skape en høy kontrast-effekt som simulerer IR og fremhever detaljer skjult under skitt eller falmede lag.

• Juster Opacity på laget hvis effekten virker for sterk. Generelt fungerer 30–60 % Opacity godt for subtile effekter.

5. High Pass-filter for å forbedre tekstur og detaljer

• Dupliser forrige lag igjen (Ctrl + J / Cmd + J).

• Gå til Filter > Other > High Pass og sett Radius til ca. 5–10 piksler (eksperimentér her; større radius for brede detaljer, mindre for fine linjer).

• Sett blandingsmodusen for dette laget til Overlay eller Soft Light.

• Juster Opacity for å myke opp eller forsterke teksturen. Dette vil skjerpe detaljer som konturer av objekter, figurer eller arkitektoniske elementer i freskoen.

6. Shadow/Highlight-justering

• Bruk Image > Adjustments > Shadow/Highlight for å gjøre selektive lysjusteringer.

• Øk Shadows-skyveknappen litt for å lysne mørkere områder.

• Senk Highlights-skyveknappen for å jevne ut overeksponerte områder.

• Bruk Tone Width og Radius for finere kontroll, spesielt på falmede deler. Denne justeringen kan bidra til å balansere ujevn belysning, noe som er vanlig på eldre fresker.

7. Bruk Layer Masks for selektiv forbedring

• For ethvert justeringslag, klikk på Layer Mask-ikonet i Layers-panelet.

• Med en myk, svart pensel, maskér ut områder hvor effekten føles for intens, og fokuser kun på deler av freskoen som trenger ekstra klarhet.

• Juster Brush Opacity for å lage gradvise overganger. Dette er nyttig hvis du vil forbedre spesifikke deler uten å påvirke hele bildet.

8. Dodging og Burning for siste detaljer

• Bruk Dodge Tool (lysne) og Burn Tool (mørkne) med lav eksponering (rundt 10–20 %).

• Bruk Dodge på falmede seksjoner for å lysne og avsløre skjulte farger eller linjer.

• Bruk Burn på områder med svake detaljer for å mørkne linjer eller teksturer, og tilføy kontrast der det trengs.

• Vær forsiktig med disse verktøyene for å unngå harde endringer, da subtilitet er viktig i restaureringsarbeid.

Tilleggsråd:

• Sammenlign ofte med originalen ved å slå lagets synlighet av og på for å sikre at justeringene forbedrer uten å gjøre det unaturlig.

• Zoom inn på detaljerte seksjoner som figurer eller arkitektoniske elementer for å finjustere justeringene presist.

• Eksperimentér med Opacity på hvert justeringslag. Lagdelte effekter ser best ut når de ikke er for dominerende, spesielt på historiske fresker.
  
  

Litteraturliste:

Bianco, Simone, Alessandro Colombo, Francesca Gasparini, Raimondo Schettini, and Silvia Zuffi
 2011   Chapter 7: Applications of Spectral Imaging and Reproduction to Cultural Heritage. In Digital imaging for cultural heritage preservation: analysis, restoration, and reconstruction of ancient artworks, edited by Filippo Stanco, Sebastiano Battiato, and Giovanni Gallo. Digital imaging and computer vision series. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton London New York.

Brady, Liam M., and Robert G. Gunn
 2012   Chapter 35: Digital Enhancement of Deteriorated and Superimposed Pigment Art: Methods and Case Studies. In A companion to rock art, edited by Jo McDonald and Peter Marius Veth, pp. 627–643. Wiley-Blackwell, Malden, MA.

Defrasne, Claudia
 2014   Digital image enhancement for recording rupestrian engravings: applications to an alpine rockshelter. Journal of Archaeological Science 50:31–38.

Jiménez-Desmond, D., J.S. Pozo-Antonio, and A. Arizzi
 2024   The fresco wall painting techniques in the Mediterranean area from Antiquity to the present: A review. Journal of Cultural Heritage 66:166–186.

Milanesi, Claudio, Franco Baldi, Rita Vignani, Fabrizio Ciampolini, Claudia Faleri, and Mauro Cresti
 2006   Fungal deterioration of medieval wall fresco determined by analysing small fragments containing copper. International Biodeterioration & Biodegradation 57(1):7–13.

Mols, S. T. A. M., and Eric M. Moormann
 2010   L’edificio romano sotto S. Maria Maggiore a Roma e le sue pitture: proposta per una nuova lettura.

Salzman, M. R.
 1981   New Evidence for the Dating of the Calendar at Santa Maria Maggiore in Rome. Transactions of the American Philological Association (1974-) 111:215.

Sayre, Edward V., and Lawrence J. Majewski
 1963   Technical Investigation of the Deterioration of the Paintings. Studies in Conservation 8(2):42–54.

Sfarra, S., C. Ibarra-Castanedo, D. Ambrosini, D. Paoletti, A. Bendada, and X. Maldague
 2014   Non-Destructive Testing Techniques to Help the Restoration of Frescoes. Arabian Journal for Science and Engineering 39(5):3461–3480.

Stanco, Filippo, and Davide Tanasi
 2011   Chapter 1: Experiencing the Past: Computer Graphics in Archaeology. In Digital imaging for cultural heritage preservation: analysis, restoration, and reconstruction of ancient artworks, edited by Filippo Stanco, Sebastiano Battiato, and Giovanni Gallo. Digital imaging and computer vision series. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton London New York.

Tintori, Leonetto
 1963   The State of Conservation of the Frescoes and the Principal Technical Restoration Problems. Studies in Conservation 8(2):37.

Vasilescu, Elena Ene
 2008   EXAMPLES OF APPLICATION OF SOME MODERN TECHNIQUES OF ICON AND FRESCO RESTORATION AND CONSERVATION. European Journal of Science and Theology 4(3):39–48.

Xiangyang Li, Dongming Lu, and Yunhe Pan
 2000   Color restoration and image retrieval for Dunhuang fresco preservation. IEEE MultiMedia 7(2):38–42.

Xu, Hui, Yonghua Zhang, and Jiawan Zhang
 2024   Frescoes restoration via virtual-real fusion: Method and practice. Journal of Cultural Heritage 66:68–75.