Phục chế tranh cổ bằng AI chỉ trong vài giờ với mặt nạ kỹ thuật số

Phục chế tranh cổ nay có thể thực hiện nhanh chóng nhờ mặt nạ kỹ thuật số - một lớp phim in chính xác màu, có thể dán lên tranh và tháo gỡ dễ dàng khi cần.

Khôi phục tranh nghệ thuật đòi hỏi bàn tay vững vàng và con mắt tinh tường. Suốt nhiều thế kỷ, các chuyên gia bảo tồn đã phục hồi tranh bằng cách xác định những vùng cần sửa chữa, sau đó pha trộn các sắc màu chính xác để tô từng khu vực một. Thông thường, một bức tranh có thể có hàng nghìn điểm nhỏ cần chăm chút riêng biệt. Việc phục hồi một tác phẩm có thể kéo dài từ vài tuần đến hơn một thập kỷ.

Trong những năm gần đây, các công cụ phục chế kỹ thuật số đã mở ra khả năng tạo ra phiên bản ảo của các tác phẩm gốc sau khi được phục hồi. Các công cụ này sử dụng kỹ thuật thị giác máy tính, nhận dạng hình ảnh và phối màu để tạo ra bản phục hồi kỹ thuật số của một bức tranh một cách tương đối nhanh chóng.

Tuy nhiên, chưa có cách nào để chuyển trực tiếp những phục hồi kỹ thuật số này lên chính tác phẩm gốc cho đến nay. Trong một công trình được công bố trên tạp chí Nature, Alex Kachkine - nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật cơ khí tại MIT đã giới thiệu một phương pháp mới do anh phát triển, cho phép áp dụng phục hồi kỹ thuật số lên bề mặt tranh thật.

Quá trình phục hồi này được in lên một lớp phim polymer cực mỏng dưới dạng một “mặt nạ”, có thể căn chỉnh và dán lên tranh gốc. Mặt nạ này cũng có thể tháo ra dễ dàng. Theo Kachkine, tệp kỹ thuật số của mặt nạ có thể được lưu trữ để các chuyên gia bảo tồn trong tương lai tra cứu, hiểu rõ những gì đã được chỉnh sửa trên tác phẩm.

Để minh họa, anh đã áp dụng phương pháp này lên một bức tranh sơn dầu thế kỷ XV bị hư hại nghiêm trọng. Phương pháp đã tự động xác định 5.612 khu vực cần sửa chữa và tô điểm bằng 57.314 màu khác nhau. Toàn bộ quy trình từ đầu đến cuối chỉ mất 3,5 giờ, nhanh hơn khoảng 66 lần so với các phương pháp truyền thống.

Kachkine cũng thừa nhận rằng, như bất kỳ dự án phục hồi nào, phương pháp này đặt ra những vấn đề đạo đức - liệu phiên bản phục hồi có thực sự phản ánh đúng phong cách và ý đồ của nghệ sĩ hay không. Việc áp dụng phương pháp mới, theo anh, cần có sự tham vấn của các chuyên gia bảo tồn hiểu rõ lịch sử và nguồn gốc của tác phẩm.

“Căn chỉnh và phục hồi”

Trong nghiên cứu mới, Kachkine đã phát triển phương pháp đưa bản phục hồi kỹ thuật số lên tranh thật, sử dụng một bức tranh thế kỷ XV mà anh mua được khi mới đến MIT. Phương pháp bắt đầu bằng việc làm sạch bức tranh bằng các kỹ thuật truyền thống và loại bỏ các lớp phục hồi cũ.

“Bức tranh này đã gần 600 năm tuổi và từng được bảo tồn nhiều lần”, anh nói. “Trong trường hợp này, có rất nhiều lớp tô đè không chính xác - tất cả phải được gỡ bỏ để xem được nguyên bản thực sự.”

Anh quét toàn bộ tranh sau khi làm sạch, bao gồm các vùng sơn bị phai hoặc nứt. Sau đó, sử dụng thuật toán AI hiện có để phân tích bản quét và tạo ra một phiên bản ảo thể hiện hình ảnh có thể có ban đầu của bức tranh.

Tiếp theo, Kachkine phát triển phần mềm tạo bản đồ các vùng cần tô lại trên tranh gốc, kèm theo mã màu chính xác để khớp với phiên bản phục hồi kỹ thuật số. Bản đồ này sau đó được chuyển thành “mặt nạ” vật lý hai lớp, in trên các tấm phim polymer mỏng. Lớp thứ nhất in màu, lớp thứ hai in cùng mẫu nhưng chỉ dùng mực trắng.

“Để tái tạo đầy đủ màu sắc, cần cả mực trắng và mực màu để tạo phổ màu hoàn chỉnh. Nếu hai lớp bị lệch nhau, sẽ rất dễ phát hiện. Vì vậy tôi cũng phát triển một số công cụ tính toán dựa trên hiểu biết về nhận thức màu của con người để xác định mức độ nhỏ nhất có thể căn chỉnh chính xác”, Kachkine giải thích.

Anh sử dụng máy in phun thương mại có độ chính xác cao để in hai lớp của mặt nạ, sau đó tự căn chỉnh và dán thủ công lên tranh, dùng một lớp vec-ni truyền thống mỏng để dính. Các lớp phim này có thể dễ dàng loại bỏ bằng dung dịch chuyên dụng dùng trong bảo tồn, nếu cần trả lại trạng thái gốc của tranh. Bản kỹ thuật số của mặt nạ cũng được lưu lại làm hồ sơ chi tiết cho quá trình phục hồi.

Với bức tranh được sử dụng, phương pháp đã lấp đầy hàng nghìn điểm hư hỏng chỉ trong vài giờ. “Cách đây vài năm, tôi từng phục hồi một bức tranh baroque Ý với mức độ hư hỏng tương đương - và mất 9 tháng làm việc bán thời gian. Càng nhiều tổn thất, phương pháp này càng hiệu quả”, Kachkine hồi tưởng.

Kachkine ước tính phương pháp mới nhanh hơn hàng chục lần so với các kỹ thuật vẽ tay truyền thống. Nếu được áp dụng rộng rãi, Kachkine nhấn mạnh rằng các chuyên gia bảo tồn cần được tham gia ở mọi giai đoạn, để đảm bảo kết quả cuối cùng phù hợp với phong cách và ý định nghệ thuật gốc.

“Cần có sự cân nhắc kỹ lưỡng về những vấn đề đạo đức ở mọi bước của quy trình để xem nên áp dụng thế nào cho phù hợp với nguyên tắc bảo tồn. Chúng tôi đang xây dựng một nền tảng để phát triển thêm nhiều phương pháp mới. Khi có thêm người nghiên cứu, ta sẽ có được các phương pháp ngày càng chính xác hơn”, anh nói. 

Công trình này được hỗ trợ một phần bởi Quỹ tưởng niệm John O. và Katherine A. Lutz. Nghiên cứu được thực hiện một phần tại MIT.nano, với sự hỗ trợ thêm từ Phòng thí nghiệm Công nghệ Vi mô MIT, Khoa Kỹ thuật Cơ khí MIT, và Thư viện MIT.

(Theo MIT News)