基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法分析

综述与专论

Modern Chemical Research

当代化工研究

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基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法分析

＊王俊杰

（山西彩塑壁画研究保护中心 山西 037006）

摘要：基于可见光谱对古代壁画颜料进行鉴别有助于更好地了解古代画家的颜料使用情况，帮助当代画家学习和分析古代的绘画技法，

便于有效保护和复原当前所发现的壁画。本文通过构建参考数据库，对古代壁画光谱原位无损测量，进而分析了古代壁画的颜料使用方法及差异性。

关键词：可见光谱；古代壁画颜料；无损鉴别

中图分类号：T 文献标识码：A

Analysis of Nondestructive Identification of Ancient Mural Pigments Based on Visible Spectra

Wang Junjie

(Shanxi Coloured Sculpture Mural Research and Protection Center, Shanxi, 037006)

Abstract：Identification of ancient murals pigments based on spectra is helpful to understand the pigment usage of ancient artists better, help

contemporary artists to learn and analyze ancient painting techniques, and facilitate effective protection and restoration of the murals found at present. By constructing a reference database, this paper makes in-situ non-destructive measurement of the spectra, of ancient murals, and then analyses the use methods and differences of the ancient mural pigments.

Key words：visible spectra；ancient mural pigments；nondestructive identification

1.引言

随着经济发展，在当前国家发展中针对文化自强、文化上接第20页

接头处材料的选择；制定TIE-IN点分布图；初步规划ISO草图；

基于初步规划ISO草图与工艺，结构和仪器专业的接口；计算说明和新管道的支架；

升版工艺管道列表和TIE-IN列表（根据实际安装需要添加或删除TIE-IN连接点数量）。定义过程，施工和预先/通讯的方法以及实现的时机（停工前，停工中，停工后）；

与改造计划工程师合作，制定改造计划。

(3)调查阶段

自信有着极高的要求，为此对我国的文物进行保护已经成为了十分重要的研究方向，作为非物质文化遗产的古代壁画，

下转第22页要花费非常多的时间才能做出最终施工的文件，并且随着设计、施工的进程，根据现场的实际情况的变化，不断进行升版更新；鉴于国内绝大多数项目都是短平快的特点，TIE-IN文件是应用范围很狭窄；然而对于国际项目来讲，在长设计周期的前提下，这个文件的作用就非常显著了。可以采用这个文件，一方面体现出设计院的设计能力以及工程技术水平；另一方面也可以通过整个编制过程，增加对改造现场的了解，提高设计文件质量；在国内的一些建设周期比较长的大型工程上，TIE-IN文件的使用也是可以的：这样既可以锻炼队伍，提高自身的影响力，向国际化大型工程公司靠拢。还可以通过这个过程，加深对现场情况的了解，为后续设计提供更严谨的依据，为完善设计而服务；从长远方面来看，设计公司如果想要有大的发展，就需要向国际大型工程公司靠拢，向他们学习。学习要一点一点的进行，首先弥补自身没有的东西，而TIE-IN文件就是我们国内设计公司技术文件薄弱的部分，因此加大力度进行该项文件的研究和使用，是一个必须经过的过程；此外，在设计院出TIE-IN文件的时候，还需要包括三维模型、三维扫描系统等在内的技术手段来辅助；同时在设计初期对于设计周期、设计收费等要给予足够的考虑，避免后期跟业主出现经济纠纷。

另外该文件的实施，也需要业主以及监理的参与，对于以后减免设计责任来说，也是一个不错的选择，还可以减少施工过程中很多的设计变动。

•【参考文献】

[1]《Tie-in plug for pipeline》MCSORLEY DAVID 国外专利.

验证管道的连接方式，在考虑到新管线的管道布置的同事，要从工艺和施工的角度验证TIE-IN点的位置/方向。

在调查过程中，研究阶段A就开始的优化工作还可以继续推进。

验证施工的可操作性；

验证施工性（如起重机进入和焊工进入）；验证可能的管道或设备等支撑点。

(4)研究阶段B

更新TIE-IN列表（工艺，安全，仪表）；更新TIE-IN点分布图；

更新现有GAD上的标记，显示确切的TIE-IN点位置；更新连接到现有管道上新管道的ISO图，显示TIE-IN点位置和方向以及管道支架位置；

更新ISO图（如果有的话）；更新材料MTO列表；

其他的复核检查以及壁厚检测等，就不做赘述了。

•【作者简介】

代卫岩（1980-），男，中石油华东设计院有限公司 配管室； 研究方向：石油化工管道设计。

5.文件使用局限性

通过上面的TIE-IN文件的编制过程可知，TIE-IN文件需

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2019·05

对颜料进行鉴别有助于更好了解在古代生活中画家对于颜料的使用情况，帮助当代画家学习和分析古代的绘画技法，同时有效对当前所发现的壁画进行保护和复原，这对于今天文化发展有重要意义。基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法分析能够在保证壁画不受损的前提下，对壁画进行学习，本文主要对可以应用的方式方法进行简单的叙述。

2.构建参考数据库

在基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法分析中，很多研究室都缺乏研究的标准样本，也就是没有可以参考的数据库，这一问题导致在对壁画颜料光谱研究中出现很多问题。根据当前已有的研究发现，在我国古代进行壁画的绘画过程中，壁画在创作中会选用麦秸以及少量砂砾的粗泥来将岩壁中存在凹陷的地方填平，确保创作过程中不会因为凹凸不平而导致创作出现问题，当粗泥层完全涂干燥之后，利用棉麻纤维细泥进行抹平。为了更好地研究古代壁画的创作，同时为加大数据库的资料，需要最大程度的接近壁画创作，选用3mm厚度的工业装裱卡纸来作为基底，选取边长为2.5cm的方形模块进行叠加，将其表层揭去形成毛刺表面覆在工业装裱卡纸上，作为粗泥层尽可能还原古代壁画的基地，利用当前已知的22种古代壁画常用的颜料分析作画还原颜料的光谱，使用羊毫白云笔来辅助壁画还原，要求涂制的表面为自然干燥形成的白底，将提取得到的壁画颜料作为参考样本，在本次颜料还原过程中，所需要绘制的样本数量为144个，多次实验来保证实验数据的误差减少，应用的分光光度计为爱色丽公司的spectro eye，在第一次测量结束后可以得到参加实验的144个样本其光谱反射率范围在360-750mm之间，但是这个范围是包括了由于系统误差而造成的实验结果，为此需要对实验误差进行缩小，除去光谱曲线两端的样本。在实验完成之后，只需要收取整个实验中在400-700nm范围内的光谱反射率的144个颜料样本，将这些数据作为整个研究的古代壁画颜料参考数据库，帮助古代壁画颜料无损鉴别分析。

3.对古代壁画光谱原位无损测量

由于时间久远，古代壁画受到了自然和人为等等多种不同因素的影响，其壁画外观相对脆弱，为此任何一种接触式的测量分析方法都不可以应用在古代壁画的测量中，以敦煌壁画作为实例，选择非接触式光谱辐射度计型号为PR705进行光谱测量。采用的角度以及光源都有着严格的要求，为了保证实验的准确性需要将角度调整至45°，双光源对称照明，在实验后还需要进行0°测量。光源所选用的为scanlite 1000光源，必须将整个光源在需要测量的系统两侧对称放置，只有光源在测量过程中能够和所需要测量的壁画平面形成符合实验要求角度为45°的夹角才能保证实验的准确性，整个实验中需要针对测量的点逐一测量。在测量过程中，需要根据实验进度对所得到的光谱反射率记录在案，利用已知的计算方式计算，其中标准白板光谱辐射谱用prefλ表示，然后测量壁画颜料的辐射谱Pλ，利用计算公式得到Ｒλ，也就是壁画颜料测量点的标准白板光谱反射率用prefλ表示。利用PR705所带的光谱测量精度以及测量稳定性复检，通过将PR705所得到的数据与spectro eye分光光度计所得到的数据进行对比，同时利用color checker色卡中不同的色块其本身的测量精度不同，按照颜色不同分为红、绿、蓝、黄、品、青六个色块，在任一两个不同的仪器间，其最

大的光谱测量误差约为0.0083-0.0087之间，其平均误差为0.0085；因此在进行古代壁画颜料无损鉴别方法应用时，为了解决所存在的测量误差较大的问题，出现测量不稳定等多种情况导致的测量错误，可以选用PR705光谱辐射度计保证壁画颜料的光谱精度。

4.古代壁画颜料使用方法及差异性分析

对古代壁画颜料无损鉴别方法过程中，还存在一个严重的问题就是没有对不同朝代的颜料差异性进行分析，很多研究人员认为所有朝代的颜料光谱一致，为此需要针对不同的朝代、不同画家所使用的颜料方法其差异性进行分析，即使是用一幅壁画其不同位置所使用的颜色，颜料的粒径大小都存在一定的差异。以莫高窟220窟壁画中石绿颜料作为研究和分析对象，并且分别在220窟的甬道北壁以及主室南壁的壁画测量点进行光谱反射率的测定，在测量过程中发现在壁画中较大颗粒的石绿颜料在经过检测之后，所得到的光谱曲线分布与小颗粒石绿颜料光谱曲线分布不同，大颗粒的石绿颜料主要分布在数据库中的7＃和9＃光谱曲线之间，而小颗粒的石绿颜料主要分布在数据库中的11＃光谱曲线位置，将这一发现结合颜色科学理论，得到结论即使是同一种矿物颜料，由于颜料自身的光谱幅值不同，就会导致颜料在实际展现的亮度以及饱和度均存在一定差异。古代画家利用将矿物颜料按照不同的颜料粒径进行研磨和筛选工艺，在分级之后进行壁画中的颜色阶调。这一点告诉当代工作者，在研究古代壁画颜料中对其颜料的粒径进行鉴别是多么重要。此外，对不同年代的洞窟分析观察，可得同一种矿物颜料在莫高窟的不同朝代均有使用，根据光谱鉴别发现，尽管选用的是同一粒径的颜料年代不同，其反射出的光谱也是不同的，而同一窟内使用不同粒径的颜料反射光谱依旧存在差异，颜料的光谱和时间与粒径皆存在差别。通过光谱曲线的幅值分布情况观察得到，针对壁画的创作，在我国盛唐时期其画家所使用的颜料粒径远大于北朝、五代、宋、西夏、元等时代的画家。在实际壁画绘画中，即使应用的颜料色调相同，由于颜料的颗粒度大小不同，其所反应出的样本光谱幅值不同，颗粒度的大小与样本光谱幅值大小成正比例函数，这对于当代人们研究、分析以及保存壁画有重大意义。从视觉上看，即使是同一颜色其饱和度也是不同的，借用颜色科学理论分析可知，在壁画中光谱幅值越小其颜色反射到肉眼的视觉效果饱和度越高。利用这种检测方式对莫高窟中唐代、北朝、五代、宋、西夏和元代的壁画分析，可得从颜料的颗粒度看唐代壁画的颜料颗粒度更小，从而在色调上更加具有饱和度。也直接反应了不同的朝代、背景、政治理念、经济发展以及文化环境对画家的影响，通过可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别，既可以有效保护文化也可以发现文化背后的故事。

•【参考文献】

[1]梁金星,万晓霞.基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法[J].光谱学与光谱分析,2017(08).

[2]王乐乐,李志敏,马清林,梅建军.高光谱技术无损鉴定壁画颜料之研究——以拉萨大昭寺壁画为例[J].敦煌研究,2015(03).

•【作者简介】

王俊杰（1983-），女，山西彩塑壁画研究保护中心；研究方向：彩塑壁画的研究保护。