在被認為15世紀達芬奇的作品之前，《美麗公主》這幅畫一直以《穿文藝復興時裝的19世紀德國少女的肖像》為題出售。牛津大學藝術史教授馬丁·坎普是達芬奇研究專家，也是最早宣稱《美麗公主》是達芬奇作品的專業人士之一。據他推測，畫中的模特是米蘭公爵魯多維科斯佛爾紮的私生女，于是他重新命名這幅作品為《La Bella Principessa》，即《美麗公主》。

《美麗公主》經受了來自多角度、多方位的物理及各種科技方法的檢驗，包括對畫框的碳14測年及其創作和傳世過程中方方面面的各種分析——《美麗公主：達·芬奇“新作”鑒定記》（三聯書店，2015年10月）一書，詳細記錄了這段傳奇的鑒定過程。

澎湃新聞經出版方授權刊發《美麗公主》中《物理與科技證明》章節的內容，它向我們展示了，科學和藝術如何以從前時代未能做到的方法互相推動。

《美麗公主》

我們如今稱之為《美麗公主》的這幅畫像的主人將其带到流明科技公司進行掃描，利用我們發明的多譜圖像系統—這種照相系統制作出一系列空前高分辨率和色彩精度的數碼圖像，每張都有不同的譜带（波段）。當時，我們知道的全部信息就是，這幅畫被當作19世紀一位不知名的德國畫家的作品而成交。雖然完全沒有意識到它有可能出自達·芬奇之手，但還是讓我們一下子就想到，曾經對達·芬奇的《蒙娜麗莎》和《抱銀貂的女子》 兩幅畫作進行復雜技術分析時使用的某些方法，也會同樣適用于這幅作品。

流明多譜照相系統

流明科技公司自1998年始，致力于開發照相技術，以求將檔案材料進行數字化，當時公司有兩項將大版本文檔進行數字化的高分辨率裝置的專利，注冊了第一種。早期多譜成像系統的主要技術挑戰並非來自照相機本身，而是其要求的照明方式。按照以前的產品要求，這類照相機需要的照明水平通常都無法用于這種尺寸且如此脆弱的二維藝術作品。例如，要用傳統手段給一幅4米×3米（12平方米）的油畫照明，就要求130000瓦特的光照強度！流明科技這一專利系統使用的照明儀器僅專注于需要捕獲圖像的部分，不必全面照明，從而解決了這個問題。使用這一系統只需要2400瓦特的強度，畫像只吸收很少的光能（實際上少于50勒克斯/小時［lux/hour］，這是繪畫展覽中所能夠接受的光照水平）。

2000年4月，歐洲資助的CRISATEL計划批准將我們的多譜相機和照明系統用于繪畫遺產的存檔與數字化。在2004年10月和2006年9月相繼將《蒙娜麗莎》（參見圖2）和《西西莉亞·加勒蘭妮》兩幅畫作進行數字化的同時，我們開始建立自己的照相機系統。此後就在世界范圍內用于各類公立和私人收藏，包括阿姆斯特丹的梵高博物館（Van Gogh Museum in Amsterdam）、奧特洛的克勒勒-米勒博物館（Kroller-Muller Museum in Otterlo）、里爾的藝術博物館（Musée des Beaux-Arts de Lille）、芝加哥藝術博物館（Art Institute of Chicago）、克里夫蘭藝術博物館（Cleveland Museum of Art），以及克拉科夫的恰爾托雷斯基博物館（Czartoryski Museum in Kraków）。

多譜成像的工作原理

色彩是光線（例如電磁射線）被物體表面吸收、反射或折射的結果而形成的視覺現象。由于每一處光源散發出的射線數量各不相同，被感知到的顏色也就各不相同。例如，一件物體在陽光下、白熾燈下或日光燈下，會分別呈現不同的顏色。沒有“一個”色階，只有一片無窮盡的色域。

就一幅油畫或者素描來說，要理解並記錄這一現象，我們需要重建構成繪畫表面顏料混合物的光譜反射系數曲線。這就恰好是多譜相機使用十三種不同濾色鏡測量畫面上不同塗層反射光的過程。這時就要一一處理相當于兩億四千萬個像素點的光譜反射數據，無論在何種照明之下，我們都能夠非常精確地計算出每一種顏色會如何被肉眼感知。于是就可以針對畫作在任何光線條件下的視覺效果進行數字化模擬。

這一技術是攝影史上的一次革命，因為它解決了一個已經折磨業內人士一個多世紀的難題：是要准確的（accurate）顏色？還是要真實的（true）顏色？每一個像素點，我們現在都有了一個精確的科學測量。在傳統的攝影（不管是數碼還是溴化銀膠片）中，顏色數據都要受到兩種因素的制約：首先，是常規用來記錄影像的RGB（red-green-blue，紅綠藍）原色系統，以及使用的光源。一個紐約的攝影师得不到與其同行在馬德里或巴黎所得到的相同的光；因此從科學的角度講，他們的攝影不具可比性。

多譜掃描和分析的優勢並未止步于此：這一系統還使我們得以檢測到作品中肉眼所不能見的層面。畫表在電磁波的兩端：近紫外（NUV）光（因波長太短而肉眼不可見）和近紅外（NIR）光（波長長于其他可視光）下接受掃描，而且掃描的是三層而非一層。在每種情況下，我們都保持同樣的清晰度，為藝術作品提供附加信息。在寬波段上的光譜重建使得顏料和混合色料能夠在不受損害的情況下被分辨出來（例如不需要取樣）。

最後，由于流明科技的多譜相機與一項創新的采光系統同步進行—這種系統通過橢球面鏡將光源集中起來，呈線形放射掃描畫表，于是，得以保持了照明空間的同一性，使得作品僅僅曝露在最小限度的光線總量之下。

《美麗公主》的數字化

讓我們來看一下這種多譜技術如何應用于一件藝術作品的數字化，特別是針對《美麗公主》這幅畫像。

畫像以1008dpi（每英寸像素）的分辨率被數字化，達到每平方毫米1570個像素點的超清晰度！作為對照可以了解一下，一台常規的專業相機，根據型號不同，可以記錄每平方毫米面積上不超過100個像素點。我們所獲圖像的每一個像素點僅有25微米。這一分辨率達到的新高度，使得最輕微的差別和最微小的細節——最纖細或最深層的裂紋，粉筆或鉛筆留下的顆粒狀表面介質，甚至指紋——都纖毫畢現。其深入畫表超過2毫米。

一次完整的掃描僅持續一個小時，作品的測量結果被捕捉在十三條光譜带上（圖40），其間多譜相機記錄並產生大約24Gb的數據資料：

《美麗公主》的十三張多譜圖像，以及兩張重新構擬的紅外線和正常光源下的掃描圖。

（1）一幅圖像在近紫外光（波長范圍380—420納米）下

（2）九幅圖像在可視光（440—760納米，增量為40納米）下

（3）三幅圖像在近紅外光（分別為800、900和1000納米，增量為100納米）下

（4）一幅側光下的紅外圖像

（5）一幅側光下的全色片

從這些數據中，通常可以進一步得到十張電腦自動生成的圖像（圖41），其特性將在後文介紹。其中包括：

（6）一幅偽彩色紅外圖（擴展到1050納米波長的“I型”）

（7）一幅側光下的偽彩色紅外圖（“I型”）

（8）一幅偽彩色反色紅外圖（使用藍色濾鏡的“Ⅱ型”/IR［紅外光］ 1050納米）

（9）一幅紅外射線圖

（10）一幅日常光源下的真彩圖（D65: 日光陰影下6500°K）

（11）一幅側光下的D65真彩圖

（12）一幅模擬作品去除光澤面後的圖像（不適用于《美麗公主》）

（13）一幅修復路徑圖

《美麗公主》

多譜圖像系統軟件進一步生成的十張《美麗公主》圖像把這兩套數據合成到一起，一幅完整崭新的數碼圖像就構擬出來了，分辨率達到240000000個真實像素點並覆蓋全部光譜，一言以蔽之，就多譜圖像系統軟件進一步生成的十張《美麗公主》圖像是達到了光學物理所能達到的極限。

《美麗公主》