10.6092/issn.1973-9494/1252
application/pdf
1973-9494
1252
en
Chiara Matteucci
Conservation Science in Cultural Heritage
Colorimetry applied to the field of cultural heritage: examples of study cases
Text.Serial.Journal
https://conservation-science.unibo.it/
7
Articles
2008-07-07
2008-07-07
2007-07-08
2015-11-02
CSCH
Chiara Matteucci
2007
10.6092/issn.1973-9494/1252
1973-9494
en
Colorimetry applied to the field of cultural heritage: examples of study cases
https://conservation-science.unibo.it/article/download/1252/671
7
C   OLORIMETRY APPLIED TO THE FIELD OF CULTURAL HERITAGE:
    EXAMPLES OF STUDY CASES

Salvatore Lorusso, Andrea Natali, Chiara Matteucci
Dipartimento di Storie e Metodi per la Conservazione dei Beni Culturali
Alma Mater Studiorum Università di Bologna (sede di Ravenna)




1. Introduction

    For a few years now, the Dipartimento di Storie e Metodi per la Conservazione dei
Beni Culturali of the Alma Mater Studiorum Università di Bologna (sede di Ravenna) has
been creating a Diagnostic Laboratory for the study on the “system: cultural heritage/con-
servation environment”.
    In the present paper the results of different surveys concerning the use of colorimetry
on different typologies of art works are reported:
–   graphic documents (fig. 1);




                                                                                              /
                                                                                              Conservation Science in Cultural Heritage




Figure 1. Graphic documents under study: a) Biblioteca Classense of Ravenna, Tractatus
Hedificationis et Constructionis Ecclesie Johannis Evangeliste de Ravenna; XIV century
(MS 406); b) Record Office of Florence, Manuscript 639; c) “Historical Fund” of
Federazione delle Cooperative della provincia di Ravenna, Code 1, Book board minutes,
from 4th December 1991 till 20th September 1912.
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                        a)                                      b)


                                                                                                                                       – oil painting on board and canvas (fig. 2);
                                                                                                                                       – wall painting (fig. 3);
                                                                                                                                       – stony materials consolidated with ethyl
                                                                                                                                          silicate (fig. 4).
                                                                                                                                          Before describing the experiment
                                                                                                                                       methodology carried out on different works
                                                                                                                                       located in the different environments under
                                                                                                                                       study and before reporting results, we
                                                                                                                                       should first of all emphasize some funda-
                                                                                                                                       mental concepts settled by enforced regu-
                                                                                                                                       lations on measured quantities and on the
                                                                                        c)
                                                                                                                                       most appropriate methodology to use.
                                                                                       Figure 2. Oil painting under study: a) Oil
                                                                                       painting on a wooden board Virgin with Jesus    2. Colorimetry
                                                                                       child and saints ans Catherine of Siena prob-      Without taking into consideration the
                                                                                       ably by Domenico Beccafumi; b) Oil painting
                                                                                       on canvas Young man view at three quarters      common subjective answer of the observ-
                                                                                       probably by Anthony Van Dyck; c) Oil paint-     er, colorimetry refers to the science that
                                                                                       ing on canvas Man that reads at the light of
                                                                                                                                       measures the physical quantities that
                                                                                       lantern by an unknown artist.
characterize the colours. The colours
as we perceive them through the sens-
es don’t represent inner properties of
the elements, but they are sensations
of the nervous system and they also
involve emotional and cultural aspects
of the observer.
    The human eye sensitivity to the
various radiations from the light is not
steady for each wave length and
changes from one person to another.
    The eye is more specifically sensi-
tive to radiations at about 550 nm, cor-
responding to yellow or yellow-green
light. Sensitivity rapidly becomes lighter
towards red and, even more lighter
towards violet.
    The colour as such is not an intrin-
sic property of the light: it is the eye that
                                                Figure 3. Rivera Palace in L’Aquila, mono-
records the stimulations caused by dif-         chrome Naked Woman figure with snake.
ferent visible radiations with different
sensations that are called colours.
    The eye sensitivity cannot detect
each single radiation, but can only do for
some radiating ranges, i.e the colours                                                        Conservation Science in Cultural Heritage

with their specific name (violet, blue,
green, etc.). The eye is also able to
record the superimposition of different
ranges of light that are perceived as dif-
ferent chromatic shades: for instance,
the orange is a sensation that is regis-
tered when the eye is stimulated by
bright radiations on the edge between           Figure 4. Sample of limestone with high
                                                granulometry (HG) 4 days before the consol-
yellow and orange, in other words it is         idation treatment (RC 70 consolidating
the mixture of these two colours.               agent).
                                                                                          It is possible to get all the different shades mixing only “fundamental” colours, such
                                                                                       as: blue, green and red. Thanks to their mixing in different quantities, the other colours
                                                                                       are produced through the process of “additive synthesis”. The additive synthesis of the
                                                                                       three fundamental colours determines a chromatic sensation of saturation called “white”.
                                                                                       On the contrary, the absence of those three colours produces the sensation called
                                                                                       “black”.
                                                                                          The radiations differ from one another both in terms of wave length and amplitude.
                                                                                       The human eye records these differences in amplitude as different light intensities. This
                                                                                       has a great importance in the formation of colours because it produces the very wide
                                                                                       range of shades that we know.
                                                                                          Actually, the elements that are plunged into white light only reflect a part of the radia-
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                       tions composing the light, and as a consequence, we perceive colours on the elements.
                                                                                       As an example, a material is red because it only reflects the radiations of the spectrum’s
                                                                                       range corresponding to the red light. If we refer to the three fundamental colours that con-
                                                                                       stitute the white, such a material absorbs the blue and the green from the white.
                                                                                          The colour shade resulting from the mixing of pigments arises from a synthesis that
                                                                                       is different from the additive one and that is called “subtractive synthesis”.
                                                                                          The colour therefore depends on the subjective perception and interpretation. It also
                                                                                       depends on the type of illuminating agent: indeed different results are reached whether the
                                                                                       illuminating agent is the sun light, an incandescent lamp or a fluorescent lamp (variations
                                                                                       also depend on the greater or smaller quantity of infrared and ultraviolet components).
                                                                                          Taking into account the sole standardized method useful to define colours, their defi-
                                                                                       nition becomes immediate and objective.

                                                                                       2.1. Colour parameters

                                                                                          The parameters that allow the identification of a colour are the tint, the saturation and
                                                                                       the brightness:
                                                                                       ¾ tint or colour (y), i.e the particular visual sensation produced in the observer by a
                                                                                          bright radiation. Insofar as the light is made up with a mixture of different wave
                                                                                          lengths, the tint corresponds to a specific intermediate wave length, called dominant
                                                                                          wave length. Among all the possible tints, the human eye is able to perceive about
                                                                                          200 of them, because tints that are too close to each other tend to become indistinct.
                                                                                          The colours that have one tint are called chromatic colours. On the contrary, white,
                                                                                          black and grey (obtained for all its hues by a mixture of the first two colours) are called
                                                                                          achromatic colours.
¾ quaver or saturation (x), i.e the sensation of the tint concentration degree as regards
   the content of white (or of grey or black). The saturation is variable from values near
   0% – in the case of very pale colours, even almost white – up to 100%, limit level
   where the colour is given by the specific pure chromatic component;
¾ brightness or luminance (Y or L*), it corresponds to the sensation we have of a colour;
   it can be very dark or very bright and can be measured independently from the tint.
   The luminance indicates the intensity of the sensation.
   The other dimensions define the chromatic or qualitative characteristics of the colour
and are sometimes all put together through the name of chromaticity.
   Two colours are identical if these three indicators, i.e tint, saturation and luminance,
are the same.

2.2. The CIE diagram

   In 1931 the Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) (International Commission
of the Lighting) has defined a standard chromaticity diagram that includes all the tints vis-
ible to the human eye (fig. 5). Such a
diagram is based, as other codifica-
tions previously described, on the use
of three primary colours, mixed
together in additive synthesis, which
allow to obtain all the existing colours.
However, unlike the methods RGB or
CMY (additive or subtractive synthe-
sis), the diagram of chromaticity put
forward by the CIE doesn’t depend on                                                            Conservation Science in Cultural Heritage
that or on the visualisation or printing
device, but it is founded on the con-
cept of “Standard Observer”. The
Standard Observer is defined from the
inner property of our visual system         Figure 5. CIE chromaticity diagram.
and is based on the systematic analy-
sis carried out on a large sample of human observers. According to numerous studies
carried out in the first post-war period, the impossibility to manage to reproduce, by addi-
tive synthesis, all the colours, was emphasized, no matter the choice of the three real pri-
mary colours to be mixed. Adding a primary colour to the tint to codify was the only solu-
                                                                                       tion to define three chromatic colours able to reproduce it faithfully: this is how it was sup-
                                                                                       posed that the answer of our retinal photoreceptors (the cones) was negative for some
                                                                                       frequencies of the visible spectrum. The primary colours chosen by the CIE to generate
                                                                                       all the visible colours are hyper-saturated tints, that is to say colours (as they are not vis-
                                                                                       ible, they should not be actually indicated as colours) that are more saturated than what
                                                                                       our retinal photoreceptors are capable of perceiving. The three “imaginary primary”
                                                                                       colours were called X, Y and Z.
                                                                                          X corresponds to a hyper-saturated violet red marked by two peaks in the chromatic
                                                                                       spectrum respectively around 450 nm and 600 nm; Y and Z correspond to spectral tints
                                                                                       – still unreal hyper-saturated – with a dominant wave length respectively of 520 and 477
                                                                                       nanometres. Moreover, the Y tint (that corresponding to the “hyper-saturated green”) has
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                                                                                       a trend that is proportional to our sensitivity to the brightness of the tints. After choosing
                                                                                       the primary colours with which we can obtain, by additive synthesis, any possible real tint,
                                                                                       it is possible at this point to use a three-dimensional space to “catalogue” all of them, hav-
                                                                                       ing as axis the three primary colours used.
                                                                                          At the centre of the CIE diagram, a point (a colour) is present and referred to with the
                                                                                       “C” letter. It is the so-called “CIE illuminating agent” that stands as a reference point and cor-
                                                                                       responds to the radiation emitted by a white surface lit up by an average day light. Along
                                                                                       the curved perimeter of the bell area, all the spectral tints are to be found with their maxi-
                                                                                       mum saturation. In the upper part of the diagram, there are the greens; in the left lower part
                                                                                       the blues can be seen, and in the right lower part the reds can be found. The more they get
                                                                                       close to the illuminating agent C, the less saturated the colours are. According to how the
                                                                                       diagram is constructed, if we take two tints at random, the segment that joins them togeth-
                                                                                       er represents all the possible additive mixtures of the two selected colours and the relative
                                                                                       position along the junction segment represents the percentage of the tint mixture. In the
                                                                                       middle of the segment, we can thus find the tint constituted exactly by 50% of the first colour
                                                                                       and 50% of the second one. But, if we reach three-quarters of the segment, the tint corre-
                                                                                       sponds to 75% of the first colour and 25% of the second one. The process is the same with
                                                                                       the additive synthesis of three or more chromatic components: the tints that we get from
                                                                                       their mixture are those to be found in the convex polygon area that bears as vertexes the
                                                                                       points of the diagram corresponding to the used colours. If we consider the case with only
                                                                                       two tints, if the segment that joins them together goes through the point C, the concerned
                                                                                       colours are complementary to one another. If the point C “is located” at the barycentre of
                                                                                       the segment, the two tints both have the same saturation (the distance separating them
                                                                                       from the CIE illuminating agent is the same) and if we add them, we get the white colour.
2.3. The CIE diagram L*a*b*

    The chromaticity CIExy diagram (that may also be called CIE x, y) it is not “linearly
compatible”: in the upper parts of the diagram, under the same distance, the colours are
more similar to each other in comparison with the lower parts of the diagram, and in par-
ticular at the beginning of the pure spectral colour (blue-violet zone).
    In 1976 the CIE has created a new diagram called L*a*b* (fig. 6). In this specific case,
the colours are located inside of
a three-dimensional space the
axis of which are “L”, “a” and
“b”. “L” indicates the luminance
and can only have positive val-
ues from 0 to 100. “a” and “b”
are the chromatic characteris-
tics: the first one goes from
green to red, the second one
from blue to yellow. Their val-
ues range is usually included
from – 50 to + 50, but different
resolutions may be used in this
case too. Once a chromatic
space is defined as uniform, it
is possible to measure quite         Figure 6. L*a*b* chromaticity diagram.
easily how distant two colours
are, or how different they are from one another. The ΔE, that represents the Euclidean         Conservation Science in Cultural Heritage
distance between two tints – no matter which ones – of the CIELab chromatic space (fig.
7), is then defined.

3. The Standard UNI 8941 Coloured surfaces. Colorimetry

    The surveys were carried out according to what was fixed by the Standard of the
Italian Unification Office (UNI) 8941: coloured surfaces – Colorimetry. The standard reg-
ulation provides the methods for instrumental determination of the three-chromatic coor-
dinates and of the differences in colour of coloured surfaces. The aims may be:
–   the objective description of differences in colour between a sample and a reference
    sample;
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                                                                                       Figure 7. Representation of the ΔE in the chromaticity diagram L*a*b*.



                                                                                       –   the evaluation of variations in colour in the production of coloured surfaces;
                                                                                       –   the objective description of alterations in colour caused by exposure to atmospheric
                                                                                           agents or other chemical or physical factors;
                                                                                       –   the objective control of reference samples of colour and colour atlas.
                                                                                           The regulation presents the field of colorimetry and the methods useful to the deter-
                                                                                       mination of the three-chromatic coordinates of a coloured surface.
                                                                                           Considering the possible coordinate systems, the present regulation recommends the
                                                                                       use of the following systems:
                                                                                       ¾ CIE 1931 colorimetric system
                                                                                       ¾ CIE 1964 colorimetric system
                                                                                           The colorimetric functions in both systems cannot be converted into one another,
                                                                                       because the two systems have different physiological bases.
                                                                                           As previously mentioned, insofar as the distances in the colorimetric spaces of the
two aforesaid systems are not proportional to the differences of visual perception in the
whole space, it is advisable to use the three-chromatic coordinates of the CIELAB colori-
metric space (also called CIE 1976 L*a*b*) that result more uniform than the two previ-
ous ones and that are calculated with the appropriate formulas.
    As concerns the illuminating agents, it is important to remind that 3 types of nor-
malised illuminating agents may be used:
a) C illuminating agent: it represents the spectral distribution of day light with a colour
    temperature of 6774 K.
b) D65 illuminating agent: it represents day light with a colour temperature of 6500 K.
c) A illuminating agent: it represents the emission of the blackbody at 2856 K.
    Among the various possible spectral characteristics that the reflecting proprieties of a
surface describe, the standard regulation provides the following points:
–   spectral factor of radiance;
–   spectral factor of reflection;
–   spectral factor of diffuse reflection.
    Among the various measuring procedures of reflecting radiation, the standard regula-
tion imposes four modalities, according to the lighting and observation conditions
(45°/normal, normal/45°, diffuse/8°, 8°/diffuse).
    The standard regulation defines the method to use to determinate the three-chromat-
ic coordinates of coloured surfaces that is seen with the naked eye as a uniform colour.
    The surfaces that are either luminescent, fluorescent or catadioptric (road signs for
instance), transparent, translucent, or else metallized are not considered in the field of
application of the standard regulation.
    The spectral photometric characteristics must be chosen according to the type of
sample and according to the aim of the measures (smooth, rough, mirror-like and non            Conservation Science in Cultural Heritage

mirror-like surface).
    We may emphasize at this point the possibility to preferably give the observer the
extra colorimetric reference CIE 1964 and the D65 normalised illuminating agent.
    The sampling must be carried out according to what was settled by the specific stan-
dards of the product. A reference sampling must be used in order to set the tools during
normal use: it is usually composed of a tablet of barium sulphate or a disk of opal glass
with adequate characteristics (secondary reference sample).
    Follow the directions provided by the constructor of the tool.
    In order to point out in each measure the presence of an error, the latter process must
be repeated.
                                                                                          In the report of the test, state the mean of the value of the chromatic component Y
                                                                                       and the three-chromatic coordinates x and y, the CIE 1976 colour coordinates (if
                                                                                       required), the type of tool, the indication of the normal colorimetric observer and of the
                                                                                       standardised illuminating agent, the indication of illumination and observation conditions
                                                                                       specifying if the mirror-like component was used.
                                                                                          Many formulas may be used in order to calculate the difference in colour, starting from
                                                                                       the colour coordinates of a reference sample and of a test.
                                                                                          For many a reason, the results obtained with each formula don’t always correspond
                                                                                       to the visual perception.
                                                                                          The standard regulation highlights a method for quantitative determination of small
                                                                                       colour differences between the coloured surfaces (not exceeding 6 unities), using the CIE
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                                                                                       1976 formula (L*,a*,b*), which proved to be useful to represent colorimetric evaluations
                                                                                       (CIELAB formula of colour difference).
                                                                                          The colour differences in brightness, saturation and tint are calculated by the three-
                                                                                       chromatic coordinates of the CIELAB colorimetric space.

                                                                                                                                X Y     Z
                                                                                                                                   ,  ,
                                                                                                                                X n Yn Z n


                                                                                          The colour difference between two coloured surfaces is the geometric distance
                                                                                       between the two points of colour calculated in the CIELAB space and is calculated by the
                                                                                       following formula:

                                                                                                                   ΔLCIELAB = [(ΔL)2 + (Δa)2 + (Δb)2]

                                                                                       where
                                                                                                                             ΔL = Lp – Lr
                                                                                                                             Δa = ap – ar
                                                                                                                             Δb = bp – br

                                                                                       and Δp, ap, bp are the chromatic coordinates of the test sample1.
                                                                                       Lr, ar, br are the chromatic coordinates of the reference sample.
                                                                                          The difference in brightness is defined by

                                                                                                                             ΔL = Lp – Lr

                                                                                          The difference in saturation is defined by
                                      ΔC = Cp – Cr


where Cp = (ap2 + bp2 ) and Cr = (ar2 + br2 )



   The difference in tint is defined by




4. The spectrophotometric colorimeter Minolta model CM-2600 D

   The measuring of the chromatic parameters on the studied works which, as described,
refer to the CIE L*a*b* chromaticity diagram and to the UNI 8941 Standard, were carried
out with the Minolta spectrophotometric colorimeter model CM-2600 D (fig. 8).
   The tool was set with the following operative parameters:
9 colour space: L*a*b*ΔE
9 auto mean 3: it is the number of measures carried out on the same sample, the tool
   directly gives the mean of the measured levels;




                                                                                          Conservation Science in Cultural Heritage




         Figure 8. Spectrophotometric colorimeter Minolta CM-2600 D model.
                                                                                       9 measure time 0,4 s: time in second that passes from when the measurement key is
                                                                                           pressed till the measurement moment (it is useful to avoid any kind of influences on
                                                                                           the measurement that may be due to a moving hand);
                                                                                       9 M reading area: it means an area of reading of 8 mm;
                                                                                       9 SCI: mirror-like component included;
                                                                                       9 UV 100%: ultraviolet component activated;
                                                                                       9 Illumination 1: D65;
                                                                                       9 Illumination 2: switched off.
                                                                                           Before carrying out any measure, the tool must be calibrated by two different types of
                                                                                       setting that reproduce the maximum reflection (white setting) and the maximum absorb-
                                                                                       ing level of the light (zero setting).
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                           A tablet of barium sulphate, contained in the proper cap of white setting that protects
                                                                                       it from dust and alteration caused by light exposure, is used to carry out the first calibra-
                                                                                       tion.
                                                                                           The zero setting is carried out to compensate the effects of indirect light correlated to
                                                                                       the characteristics of the optic system of the tool, caused by dust or possible spots
                                                                                       appeared in the optic system. To set the zero, the measurement opening of the tool is
                                                                                       directed toward the outer side. The presence of objects in the radius of one metre will
                                                                                       then be avoided. The tool must not be directed toward a source of light or toward reflect-
                                                                                       ing surfaces.
                                                                                           The used colorimeter is connected to the application “Spectramagic 3.6”. In each of
                                                                                       the representations carried out by the aforesaid application (fig. 9) different points are
                                                                                       indicated:
                                                                                       –   the mean reflection values corresponding to each wave length are to be found in the
                                                                                           left table;
                                                                                       –   the mean reflecting spectrum is in the diagram;
                                                                                       –   the L* values (luminosity or luminance), a* (value along the red-green axis), b* (value
                                                                                           along the yellow-blue axis), C* (saturation), h (tint).
                                                                                           The reflecting spectrum is calculated from the mean reflection values corresponding
                                                                                       to each wave length. If we consider the left table, we can see that the wave lengths rep-
                                                                                       resented by the black column are included between 400 and 700 nm, with an interval
                                                                                       every 20 nm; a specific reflection value corresponds to each wave length (in green colour
                                                                                       for the Target2, in blue to indicate the reflection values of a measure). In some cases, the
                                                                                       reflection values show a peak, or else a value from which the trend, usually constantly
                                                                                       increasing, actually decreases and then goes up again: this value represents the domi-
  Figure 9. Graphic representation of the program “Spectramagic 3.6”.


nating wave length. The diagram linked to the reflection spectrum shows the values of the
wave lengths between 400 and 700 nm on the abscissa axis and the reflection values
expressed in percentage on the ordinate axis.

5. Colorimetric surveys on the studied objects                                                     Conservation Science in Cultural Heritage

   In order to point out possible phenomenon of chromatic alteration and in order to
understand to which extent the current condition of conservation are at the basis of alter-
ations/degradations of the cultural heritage, different measurements of the chromatic
parameters were carried out – in time – on the same studied surface. The main problem
that appears in the colorimetric survey is linked to the repeatability of the measurement,
that is the possibility to reproduce the same measurement conditions in time. The char-
acteristics of the studied works don’t allow us to directly lean the tools on the documents
to delimit the surfaces to study. This is a specific problem which is quite common in the
field of surveys for works of historical-artistic interest, and that also regards the shots car-
ried out with image analysis videomicroscopy or with a tool3 that sometimes could
                                                                                        a)                                            b)
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                       Figure 10. Videomicroscopic surveys (a) and colorimetry (b) carried out by means of
                                                                                       some masks put between the tool and the art work.



                                                                                       strengthen colorimetric analysis and diagnostic analysis. In order to have appropriate
                                                                                       conditions of repeatability of the surveying conditions, some “masks” were made up with
                                                                                       non acid paper sheet previously perforated and delimited. Such masks are placed
                                                                                       between the work and the tool supports allowing us to carry out measurements without
                                                                                       any direct interaction with the work and providing at the same time reference points so as
                                                                                       to repeat the measurements in the same areas. In fig. 10, an example of study carried
                                                                                       out with the use of the aforesaid masks is showed.
                                                                                          The reference measurements (targets) were carried out on every typology of works.
                                                                                       These targets have regarded areas of the art works considered as significant and testi-
                                                                                       fying to the current condition of conservation. It is then possible to check and quantify the
                                                                                       trend of the possible chromatic alteration as an effect of the interaction between the loca-
                                                                                       tion-conservation environment on the work itself and consequently to define the causes
                                                                                       and the environmental factors-agents. In this paper, only a few measurement examples
                                                                                       carried out on graphic documents are presented (fig. 11-13).
                                                                                          As previously mentioned, colorimetric surveys allow to obtain a database of the ref-
                                                                                       erence measurements (target) testifying time 0. The comparison of such values with
                                                                                       those obtained in the same studied zones of each art work will also allow, as soon as they
                                                                                       will be located in the appropriate conservation environment, to check the possible phe-
                                                                                       nomenon of alteration-degradation that could happen in time for sometimes unpre-
                                                                                       dictable causes.
                                                                                          For graphic documents and wall paintings, the measurement of the chromatic param-
Figure 11. Tractatus Hedificationis and Constructionis Ecclesie Santi Johannis
Evangeliste of Ravenna, colorimetric survey and graphic representation: target red minia-
ture, page 1 front side.




                                                                                              Conservation Science in Cultural Heritage




Figure 12. Record Office of Rimini, pergamena n. 17: colorimetric survey in a degraded
area upper part on the left of the back side of the document and graphic representation.


eters has also allowed to establish if the modifications, caused by an inappropriate envi-
ronment, refer to irreversible or reversible effects and if they can eventually be removed.
It is, moreover, possible to emphasize the efficiency of restoration actions for the works
for which this intervention is advisable.
   As an example, the results of the colorimetric survey carried out before and after the
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                       Figure 13. Code 1, Book board minutes, from 4th December 1991 till 20th July 1912,
                                                                                       graphic representation of the colorimetric survey: target page 71 on the bottom part of the
                                                                                       page on the right.


                                                                                       restoration intervention executed by the “Laboratorio di Restauro del Libro Abbazia di
                                                                                       Santa Maria del Monte” on the code 1, Book board minutes, from December the 4th 1911
                                                                                       till July the 20th 1912 are reported in this paper. Such restoration regards:
                                                                                       9 the dusting with soft bristle spatula of every double sheet;
                                                                                       9 the repair of the binding or back covers;
                                                                                       9 the repair of the back cover.
                                                                                          The software “Spectromagic 3.6” automatically executes the aforesaid comparison
                                                                                       and reports the variations of the single components: L* → the degree of luminosity; + a*
                                                                                       → the red degree; – a* → the green degree; + b* → the blue degree; C* → the satura-
                                                                                       tion degree; h → the tint.
                                                                                          The analysis of the graphic in relation to the aforesaid survey (fig. 14) highlights that
                                                                                       the quantity of gathered and removed dust was very limited and did not cause colour
                                                                                       modification. Such colouration with a high yellow component (value b*), is linked to the
                                                                                       paper oxidation.
                                                                                          The same survey was carried out on the monochrome Naked Woman figure with
                                                                                       snake of Rivera Palace in L’Aquila. In this case too, the restoration intervention was only
                                                                                       limited to the cleaning.
                                                                                          The graphic that regards the right leg of the aforesaid art work (fig. 15) shows that the
                                                                                       intervention is quantifiable with a ΔE of 20,14.
                                                                                          The information regarding the variation of the parameters + b* (yellow degree) is sig-
      Figure 14. Code 1, Book board minutes, from 4th December 1991 till 20th
      July 1912, graphic representation of the colorimetric survey: comparison
      page 71 before and after the restoration intervention.


nificant: this may show that the removing process of the dirty layer was too excessive,
also because the so-called “noble patina” was taken off. Such a patina was actually the
layer of varnish that was spread on the work of art with the double aim to make the paint-
ing surface uniform and to protect it. Such a patina that is at the beginning transparent
strives towards yellow in time through an oxidizing process. The decreasing of the param-
eter + b* (yellow degree) from 23,66 before the intervention down to a value of 10,69 after
the intervention testifies in this case to the removal of the layer of oxidized varnish that
had striven towards a yellowish coloration. Such a removal has brought the monochrome
back to the original colour, but it has contributed to removing forever the testimony of the   Conservation Science in Cultural Heritage

past time (fig. 15).
   The studies made on stony works consolidated with various products of ethyl sili-
cate (Antares 80, RC 90, Phase 70) aimed at the evaluation of the chromatic alteration
on samples of stone and mortar after the treatment. The survey has regarded samples
of clear stones (limestone from Vicenza and corresponding mortars), samples of stones
with intermediate tone (Tuscan sandstone) and samples of dark stones (Bolivian
stone).
   Before starting any treatment and two months before impregnating the samples, the
CIE-LAB coordinates of the stone and mortar samples were first measured. The obtained
results have proved different in the consolidated systems according to the different gran-
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                            Figure 15. Monochrome, Naked Woman figure with snake, right leg: compari-
                                                                                            son before and after the restoration.


                                                                                       ulometry of the sandstone samples with maximal non cohesion. The higher granulome-
                                                                                       try (HG) (fig. 16) shows an important decreasing of the reflectance (darker colour, “wet”
                                                                                       effect) and a light enrichment of the spectrum towards a “warmer” tone (relative increase
                                                                                       of the spectral part with ⎣ > 550 nm). As regards the samples with a finer granulometry
                                                                                       (LG) (fig. 17), a smaller attenuation of the reflectance and a lower deviation of the dynam-
                                                                                       ics of the reference spectrum (“dry” effect and light colour change towards warm tones)
                                                                                       were recorded thanks to a better neutrality of the system. The comparison between fig.
                                                                                       16 (samples HG without cohesion) and fig. 17 (samples LG without cohesion) shows that,
                                                                                       before and after two months’ treatment, the reflectance variation of the samples under the
                                                                                       same consolidation treatment is greater in the samples with high granulation (HG) than
                                                                                       in those with little granulation (LG).
                                                                                          The obtained results are significant as far as the choice of a product of consolidation is
                                                                                       concerned: in fact, for the same quantity of consolidation product and substrate (incoher-
                                                                                       ent material obtained from the same stony material), we can obtain different results from
                                                                                       one case to another, because of a different degree of stony incoherence. In effective cases
                                                                                       of conservation – that is when anisotropy and different factors linked with the environment
                                                                                       make the superficial conditions of the art work various –, we could advise a treatment that
                                                                                       would the surface a different aspect, even after the consolidation. In this case, in terms of
                                                                                       aesthetic point of view, acceptability problems of the chosen treatment may appear.
Figure 16. Spectrum of reflectance of incoherent samples HG.




Conservation Science in Cultural Heritage
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




Figure 17. Spectrum of reflectance of incoherent samples LG.
6. Conclusion

     Colorimetry applied to the field of cultural heritage and, as it is the case in this study,
to graphic documents, oil painting on board and canvas, wall paintings, consolidated
stony materials with ethyl silicate, has allowed us to assess (according to the UNI 8941
Standard Coloured surfaces – Colorimetry) and to quantify the trend of the chromatic
alteration as an effect of the interaction of the environment of location-conservation with
the art work and, then, to determine the causes, i.e the environmental factors.
     Moreover, as far as graphic documents and wall paintings are concerned, the meas-
ures of the chromatic parameters have also allowed to know if the modifications caused
by an inappropriate environment are to be linked with irreversible and reversible effects
and then with the possibility of being removed.
     As regards wall paintings, the respect of the “noble patina” was showed, as estab-
lished by the Card of Restoration, by means of the measurement of the + b* parameters
(yellow degree).
     The studies on stony materials aimed at the evaluation of the chromatic alterations of
the art works previously consolidated with various products based on ethyl silicates: dif-
ferent results were reached according to the different degree of stone cohesion,
anisotropy of the material and different exposure conditions of the works.
     Such researches may contribute to applying colorimetry in the field of cultural her-
itage.



Notes
1   In the diagrams obtained with the Minolta spectrophotometer (CM-2600 model), the test sample         Conservation Science in Cultural Heritage

    is marked with Target and the reference sample with Sample.
2   The target indicates a reference measure that could be used to draw a comparison with another
    measure. The target could be recorded in the tool or in the computer and could be recalled to draw
    a comparison in time with the same studied surface.
3   The image analysis videomicroscope is a mobile tool equipped with a software useful to the stor-
    age and image processing. It is useful to identify the three-chromatic components of the colors R,
    G, B (Red, Blue, Green) and to carry out surveys on works, with qualitative and quantitative
    enlargement up to 200x.
                                                                                       Bibliography
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                                                                                           Ambiente:alcune applicazioni nel settore dei beni culturali, Bologna, Pitagora
                                                                                           Editrice.
                                                                                       [6] RINALDI S., QUARTULLO G., MILANESCHI A., PIETROPAOLI R., OCCORSIO S.,
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                           COSTANTINI SCALA F., MINUNNO G. 1995, La Fabbrica dei colori, pigmenti e colo-
                                                                                           ranti nella pittura e nella tintoria, Roma, Bagatto Libri.
                                                                                       [7] FRANCESCHI E., LETARDI P., LUCIANO G. 2006, Colour measurements on pati-
                                                                                           nas and coating system for outdoor bronze monuments, Journal of Cultural Heritage,
                                                                                           vol. 7, Issue 3, July-September, Pages 166-170.
                                                                                       [8] UNI 8941, 1987, Superfici colorate. Colorimetria.
                                                                                       [9] LORUSSO S. 2000, Conservazione e trattamento dei materiali costituenti i Beni
                                                                                           Culturali, Bologna, Pitagora Editrice.
                                                                                       [10] UNI 10586 1997, Condizioni climatiche per ambienti di conservazione di documenti
                                                                                            grafici e caratteristiche degli alloggiamenti.
                                                                                       [11] LORUSSO S., NATALI A. 2002, La conservazione dei documenti grafici: alcune con-
                                                                                            siderazioni sui parametri climatici secondo la normativa vigente, Scienza e Tecnica,
                                                                                            383-384, 2-7.
                                                                                       12) LORUSSO S., PRESTILEO F., GENTILE M.T., NATALI A. 2002, La diagnostica dei
                                                                                           codici delle cronache veneziane e ravvenati inedite (secoli VI-XIX), Conferenza
                                                                                           Organizzativa “La Ricerca Applicata ai Beni Culturali. La chimica, l’ambiente, la dia-
                                                                                           gnostica, il restauro, la conservazione”, Urbino, 3-4/10/2002.
                                                                                       [13] CENTRO DI FOTORIPRODUZIONE LEGATORIA E RESTAURO DEGLI ARCHIVI
                                                                                            DI STATO, 2002, Chimica e biologia applicate alla conservazione degli Archivi,
                                                                                            Roma, Union Printing.
                                                                                       [14] LORUSSO S., MATTEUCCI C. NATALI A. 2007, Anamnesi storica, indagini analiti-
                                                                                            co-diagnostiche e monitoraggio ambientale: alcuni casi di studio nel settore dei beni
                                                                                            culturali, Bologna, Pitagora Editrice.
LE APPLICAZIONI DELLA COLORIMETRIA
AI BENI CULTURALI: ALCUNI CASI DI STUDIO



1. Premessa
   Il Dipartimento di Storie e Metodi per la Conservazione dei Beni Culturali
dell’Alma Mater Studiorum Università di Bologna (sede di Ravenna) da diversi
anni ha allestito un Laboratorio Diagnostico per lo studio sul “Sistema: bene cul-
turale/ambiente di conservazione”.
   Nel presente lavoro sono riportati i risultati di alcune indagini relative all’im-
piego della colorimetria su diverse tipologie di manufatti:
– documenti grafici (fig. 1);
– dipinti ad olio su tavola e tela (fig. 2);
– dipinti murali (fig. 3);
– dipinti materiali lapidei consolidati con silicati di etile (fig. 4).
   Prima di descrivere la sperimentazione condotta sui manufatti collocati nei
diversi ambienti oggetto di studio e riportare i risultati, si ritiene opportuno pre-
mettere alcuni concetti fondamentali presenti nella normativa vigente sulle
grandezze che sono oggetto di misura e sulla metodologia da impiegare.
2. La colorimetria
    Con il termine colorimetria si indica la scienza che misura le grandezze fisi-
che caratterizzanti il colore, prescindendo dalla risposta soggettiva dell’osser-
vatore: i colori come noi li percepiamo, non sono proprietà intrinseche dei corpi
ma sensazioni del sistema nervoso che coinvolgono anche aspetti emotivi e
culturali dell’osservatore.
    La sensibilità dell’occhio umano alle varie radiazioni della luce non è costan-
te per ogni lunghezza d’onda e varia inoltre da individuo a individuo.
    L’occhio è soprattutto sensibile alle radiazioni collocate intorno a 550 nm,
corrispondenti alla luce gialla o giallo-verde. La sensibilità diminuisce rapida-
mente sia in direzione del rosso che, ancor più, del violetto.
    Il colore come tale non è una proprietà intrinseca della luce: è l’occhio che
registra gli stimoli provocati dalle diverse radiazioni visibili con differenti sensa-
zioni che vengono chiamate colori.
    La sensibilità dell’occhio non è tale da poter discriminare ogni singola radia-
zione, ma solo certi intervalli: i colori appunto, a ciascuno dei quali viene asso-
ciata una denominazione (violetto, blu, verde, etc.).
                                                                                          Conservation Science in Cultural Heritage
    L’occhio è capace di registrare anche le sovrapposizioni dei diversi interval-
li di luce che vengono recepite sotto forma di diverse tonalità cromatiche: ad
esempio l’arancio è una sensazione che si registra quando l’occhio viene sti-
molato da radiazioni luminose al confine tra il giallo ed il rosso, in pratica quin-
di da una mescolanza di questi due colori.
    È possibile ottenere tutte le differenti tonalità miscelando solo alcuni colori,
detti fondamentali, che sono: il blu, il verde e il rosso. Dalla loro combinazione
in differenti proporzioni si formano per “sintesi additiva” gli altri colori. La sinte-
si additiva dei tre colori fondamentali determina una sensazione cromatica di
saturazione chiamata “bianco”. D’altra parte l’assenza di questi tre colori pro-
duce la sensazione definita come “nero”.
    Le radiazioni differiscono, oltre che per la lunghezza d’onda, anche per l’am-
piezza. L’occhio umano registra tali differenze di ampiezza come differenti
intensità di luce. Ciò ha molta importanza nella formazione dei colori poiché
produce quella gamma vastissima di sfumature cui siamo normalmente abitua-
ti.
    In pratica, le sostanze, investite da luce bianca, riflettono solo una parte
delle radiazioni di cui questa è composta e, di conseguenza, ci appaiono colo-
rate. Così, ad esempio, una sostanza è rossa poiché riflette solo le radiazioni
                                                                                       dell’intervallo dello spettro corrispondenti alla luce rossa. Riferendosi ai tre colo-
                                                                                       ri fondamentali che complessivamente formano il bianco, tale sostanza sottrae
                                                                                       dal bianco il blu e il verde.
                                                                                           Le tonalità di colore risultanti dalle mescolanze di pigmenti derivano da una
                                                                                       sintesi diversa da quella additiva, che viene chiamata “sintesi sottrattiva”.
                                                                                           Il colore è dunque dipendente dalla percezione e dall’interpretazione sog-
                                                                                       gettiva. Esso dipende anche dal tipo di illuminante: risultati diversi si hanno a
                                                                                       seconda che esso sia la luce solare, una lampada ad incandescenza o una lam-
                                                                                       pada a fluorescenza (variazioni si hanno anche in base alla maggiore o minore
                                                                                       componente infrarossa e ultravioletta).
                                                                                           Solo facendo riferimento ad un metodo normalizzato con cui poter esprime-
                                                                                       re i colori, la definizione degli stessi diventa immediata ed oggettiva.
                                                                                       2.1. I parametri del colore
                                                                                          I parametri che consentono l’identificazione di un colore sono la tinta, la satu-
                                                                                       razione e la luminosità:
                                                                                       ¾ tinta o colore (y), ovvero la particolare sensazione visiva prodotta nell’osser-
                                                                                          vatore da una radiazione luminosa. Dal momento che la luce è composta da
                                                                                          una miscela di più lunghezze d’onda, la tinta corrisponde ad una specifica
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                          lunghezza d’onda intermedia, detta lunghezza d’onda dominante. Tra tutte le
                                                                                          tinte possibili, l’occhio umano riesce a percepirne circa 200, perché tinte
                                                                                          troppo vicine tra loro tendono ad essere confuse. I colori che possiedono una
                                                                                          tinta sono detti cromatici; sono invece detti acromatici il bianco, il nero e il
                                                                                          grigio che viene ottenuto, in tutte le sue gradazioni, da una miscela dei primi
                                                                                          due;
                                                                                       ¾ croma o saturazione (x), ovvero la sensazione del grado di concentrazione
                                                                                          della tinta rispetto al contenuto di bianco (o di grigio o di nero). La satura-
                                                                                          zione varia da valori prossimi allo 0%, nel caso di colori pallidissimi, quasi
                                                                                          bianchi, fino al 100%, limite in cui il colore è dato dalla specifica componen-
                                                                                          te cromatica pura;
                                                                                       ¾ luminosità o brillanza (Y o L*), corrisponde all’impressione che si ha di un
                                                                                          colore: essa può essere molto cupa o molto brillante e può essere misurata
                                                                                          indipendentemente dalla tinta.
                                                                                          La luminosità indica l’intensità della sensazione.
                                                                                          Le altre dimensioni ne definiscono le caratteristiche cromatiche o qualitative
                                                                                       e vengono talvolta riunite sotto il nome di cromaticità.
                                                                                          A parità di queste tre grandezze, cioè tinta, saturazione e luminosità, due
                                                                                       colori sono identici.
                                                                                       2.2. Il diagramma CIE
                                                                                           Nel 1931 la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) (Commissione
                                                                                       Internazionale per l’Illuminazione) ha definito un diagramma di cromaticità stan-
                                                                                       dard che comprende tutte le tinte visibili dall’occhio umano (fig. 4). Tale dia-
                                                                                       gramma si basa, come altre codifiche di cui abbiamo parlato in precedenza, sul-
                                                                                       l’utilizzo di tre colori primari che, opportunamente miscelati tra loro in sintesi
                                                                                       additiva, permettono di ottenere tutti i colori esistenti in natura. A differenza,
                                                                                       però, dei metodi RGB o CMY (sintesi additiva e sottrattiva), il diagramma di cro-
                                                                                       maticità proposto dalla CIE non dipende dal comportamento di questo o quel
                                                                                       dispositivo di visualizzazione o stampa bensì è basato sul concetto di
                                                                                       “Osservatore Standard”. L’Osservatore Standard è definito a partire dalle pro-
                                                                                       prietà del nostro sistema visivo e si basa su analisi sistematiche effettuate su
                                                                                       un vasto campione di osservatori umani. Da numerosi studi effettuati nel primo
                                                                                       dopoguerra, fu notata l’impossibilità di riuscire a riprodurre per sintesi additiva
                                                                                       tutti i colori comunque si scegliesse la terna di primari reali da miscelare. Solo
                                                                                       aggiungendo un colore primario alla tinta da codificare era possibile individua-
                                                                                       re una terna cromatica che la riproducesse fedelmente: fu ipotizzato così che la
                                                                                       risposta dei nostri fotorecettori retinici (i coni) avesse un andamento negativo
                                                                                       per alcune frequenze dello spettro visibile. I primari scelti dalla CIE per genera-
                                                                                       re tutti i colori visibili sono tinte ipersature: colori (in realtà, non essendo visibi-
li, non dovrebbero essere indicati come tali) più saturi di quanto i nostri fotore-
cettori retinici siano in grado di decifrare. I tre “primari immaginari” sono stati
denominati X, Y, e Z.
     X corrisponde a un rosso violaceo ipersaturo contraddistinto da due picchi
nello spettro cromatico rispettivamente intorno ai 450 nm e ai 600 nm, Y e Z
corrispondono a tinte spettrali – sempre irrealisticamente ipersature – con lun-
ghezza d’onda dominante rispettivamente di 520 e 477 nanometri. Inoltre la
tinta Y (quella corrispondente al “verde ipersaturo”) ha un andamento propor-
zionale alla nostra sensibilità alla luminosità delle tinte. Scelti i tre primari tra-
mite i quali è possibile ottenere, per sintesi additiva, qualsiasi tinta reale è pos-
sibile a questo punto utilizzare uno spazio tridimensionale, avente per assi i tre
primari utilizzati, per “catalogarle” tutte.
     In corrispondenza del centro del diagramma CIE è presente un punto (un
colore) indicato con la lettera “C”. È il cosiddetto “Illuminante CIE”, assunto
come riferimento e corrispondente alla radiazione emessa da una superficie
bianca illuminata da luce diurna media. Lungo il perimetro curvo della campa-
na si trovano tutte le tinte spettrali alla loro massima saturazione. Nella parte
alta del diagramma si trovano i verdi; in basso a sinistra i blu, in basso a destra
i rossi. Più ci si avvicina all’illuminante C, più i colori sono sempre meno saturi.
Per come è costruito il diagramma, prendendo due tinte qualsiasi, il segmento
che le unisce rappresenta tutte le possibili mescolanze additive dei due colori
prescelti e la posizione relativa lungo il segmento di congiunzione rappresenta
la percentuale di mescolanza delle tinte. Così a metà del segmento troviamo la
tinta esattamente formata dal 50% del primo colore e dal 50% del secondo
colore. Spostandoci ad esempio ai “tre quarti” del segmento, la tinta individua-
ta corrisponde alla somma del 75% del primo colore e del 25 % del secondo
colore e così via. Lo stesso discorso vale per la sintesi additiva di tre o più com-
ponenti cromatiche: le tinte ottenibili dalla loro mescolanza sono tutte quelle
delimitate dal poligono convesso che ha come vertici i punti del diagramma che
corrispondono ai colori utilizzati. Tornando al caso di due sole tinte, se il seg-
mento che le unisce passa per il punto C, i colori presi in considerazione sono
tra loro complementari. Se il punto C “cade” nel baricentro del segmento, le due
tinte hanno la medesima saturazione (è uguale la loro distanza dall’illuminante
CIE) e sommandole tra di loro si ottiene il colore bianco.
2.3. Il diagramma CIE L*a*b*
    Il diagramma di cromaticità CIExy (che può essere definito anche come CIE
x,y) non è, tuttavia, linearmente compatibile: nelle zone alte del diagramma, a
parità di distanza, i colori sono assai più simili tra solo di quanto succeda nelle
zone basse, in particolar modo verso l’inizio dei colori spettrali puri (zona del
                                                                                         Conservation Science in Cultural Heritage
blu-violetto).
    Nel 1976 la CIE ha formulato un nuovo diagramma denominato L*a*b* (fig.
5). In questo caso i colori vengono disposti all’interno di uno spazio tridimen-
sionale i cui tre assi sono “L”, “a” e “b”. “L” identifica la luminosità e può avere
solo valori positivi, da 0 a 100. “a” e “b” sono le caratteristiche cromatiche: la
prima spazia dal verde al rosso, la seconda dal blu al giallo. Il loro range di valo-
ri varia di norma da – 50 a + 50, ma anche in questo caso possono essere uti-
lizzate risoluzioni differenti. Definito uno spazio cromatico percettibilmente uni-
forme è possibile misurare in maniera piuttosto agevole quanto siano “distanti”
tra loro due colori, ovvero quanto siano tra loro diversi. Nasce così il ΔE che
rappresenta la distanza euclidea tra due qualsiasi tinte dello spazio cromatico
CIElab (fig. 6).
3. La Norma UNI 8941 Superfici colorate. Colorimetria
    Le indagini sono state effettuate nel rispetto di quanto stabilito dalla Norma
dell’Ente Italiano di Unificazione (UNI) 8941: Superfici colorate – Colorimetria.
La norma stabilisce i metodi per la determinazione strumentale delle coordina-
te tricromatiche e delle differenze di colore di superfici colorate. Le finalità pos-
sono essere:
                                                                                       – la descrizione oggettiva di differenze di colore tra un campione ed un cam-
                                                                                           pione di riferimento;
                                                                                       – la valutazione di variazione di colore nella produzione di superfici colorate;
                                                                                       – la descrizione oggettiva di alterazioni del colore causate da esposizione agli
                                                                                           agenti atmosferici o ad altri fattori chimici o fisici;
                                                                                       – il controllo oggettivo di campioni di riferimento di colore e atlanti di colore.
                                                                                           Essa contiene i termini colorimetrici ed i metodi necessari per la determina-
                                                                                       zione delle coordinate tricromatiche di una superficie colorata.
                                                                                           Tra i possibili sistemi di coordinate, la presente norma raccomanda i seguen-
                                                                                       ti:
                                                                                       ¾ sistema colorimetrico CIE 1931
                                                                                       ¾ sistema colorimetrico CIE 1964
                                                                                           Le funzioni colorimetriche nei due sistemi non sono reciprocamente conver-
                                                                                       tibili, in quanto i due sistemi hanno differenti basi fisiologiche.
                                                                                           Poiché, come già fatto presente, le distanze negli spazi colorimetrici dei due
                                                                                       sistemi sopra riportati non sono proporzionali alle differenze di percezione visiva
                                                                                       in tutto lo spazio, è consigliabile usare le coordinate tricromatiche dello spazio
                                                                                       colorimetrico CIELAB (indicato anche come CIE 1976 L*a*b*) che risultano più
                                                                                       uniformi dei due precedenti e che sono calcolate con le appropriate formule.
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                           Per quanto riguarda gli illuminanti si fa presente che possono essere impie-
                                                                                       gati 3 tipi di Illuminanti normalizzati:
                                                                                       a) Illuminante C: rappresenta la distribuzione spettrale della luce del giorno con
                                                                                           una temperatura di colore di 6774 K.
                                                                                       b) Illuminante D65: rappresenta la luce del giorno con una temperatura di colo-
                                                                                           re di 6500 K.
                                                                                       c) Illuminante A: rappresenta l’emissione del corpo nero a 2856 K.
                                                                                           Tra le varie possibili caratteristiche spettrali che descrivono le proprietà riflet-
                                                                                       tenti di una superficie, la norma adotta le tre seguenti:
                                                                                       – fattore spettrale di radianza;
                                                                                       – fattore spettrale di riflessione;
                                                                                       – fattore spettrale di riflessione diffusa.
                                                                                           Tra le varie modalità di misura della radiazione riflessa, nella norma vengo-
                                                                                       no adottate quattro modalità, in funzione delle condizioni di illuminazione e di
                                                                                       osservazione (45°/normale, normale/45°, diffusa/8°, 8° /diffusa).
                                                                                           La norma specifica il metodo per determinare le coordinate tricromatiche di
                                                                                       superfici colorate che appaiono ad occhio nudo di colore uniforme.
                                                                                           Non rientrano nel campo d’applicazione le superfici luminescenti, fluore-
                                                                                       scenti o catadiottriche (per esempio, segnali stradali), trasparenti, traslucide e
                                                                                       metallizzate.
                                                                                           Le caratteristiche fotometriche spettrali devono essere scelte in relazione al
                                                                                       tipo di campione ed allo scopo della misura (superficie liscia, rugosa, specula-
                                                                                       re, non speculare).
                                                                                           Si fa presente l’opportunità di fornire preferibilmente all’osservatore il riferi-
                                                                                       mento colorimetrico supplementare CIE 1964 e l’illuminante normalizzato D65.
                                                                                           Il campionamento deve essere effettuato secondo quanto prescritto nelle
                                                                                       specifiche norme di prodotto.
                                                                                           Si deve utilizzare un campione di riferimento per la taratura della strumenta-
                                                                                       zione durante il normale impiego: esso è solitamente costituito da una pasticca
                                                                                       di solfato di bario o da un disco di vetro opale avente caratteristiche adeguate
                                                                                       (campione di riferimento secondario).
                                                                                           Seguire le istruzioni d’uso fornite dal costruttore dello strumento.
                                                                                           Per rilevare la presenza di un errore in ogni misura, la stessa dovrà essere
                                                                                       ripetuta.
                                                                                           Nel resoconto di prova bisogna riportare, tra l’altro, la media del valore della
                                                                                       componente cromatica Y e le coordinate tricromatiche x e y, le coordinate di
                                                                                       colore CIE 1976 (se richiesto), il tipo di strumento, l’indicazione dell’osservato-
                                                                                       re colorimetrico normale e dell’illuminante normalizzato, delle condizioni di illu-
                                                                                       minazione e di osservazione, precisando se sia stata considerata la compo-
                                                                                       nente speculare.
    Esistono molte formule per calcolare una differenza di colore a partire dalle
coordinate del colore di un campione di riferimento e di una prova.
    Per varie ragioni i risultati ottenibili per ciascuna formula non concordano
sempre in modo soddisfacente con la percezione visiva.
    La norma specifica un metodo per la determinazione quantitativa di piccole
differenze di colore (non superiore a 6 unità) tra le superfici colorate, utilizzan-
do la formula CIE 1976 (L*,a*,b*), che si è dimostrata utile per rappresentare le
valutazioni colorimetriche (formula di differenza di colore CIELAB).
    Le differenze di colore in chiarezza, saturazione e tinta sono calcolate dalle
coordinate tricromatiche nello spazio colorimetrico CIELAB.
                                         X Y     Z
                                            ,  ,
                                         X n Yn Z n

  La differenza di colore tra 2 superfici colorate è la distanza geometrica tra i
2 punti di colore calcolati nello spazio CIELAB e viene determinata con la
seguente formula:

                          ΔLCIELAB = [(ΔL)2 + (Δa)2 + (Δb)2]

dove
                                        ΔL = Lp – Lr
                                        Δa = ap – ar
                                        Δb = bp – br
e Lp, ap, bp sono le coordinate cromatiche del campione di prova1.
Lr, ar, br sono le coordinate cromatiche del campione di riferimento.
    La differenza di chiarezza è definita da

                                        ΔL = Lp – Lr
   La differenza di saturazione è definita da

                                       ΔC = Cp – Cr

dove Cp = (ap2 + bp2 ) e Cr = (ar2 + br2 )

   La differenza di tinta è definita da:

                                                                                       Conservation Science in Cultural Heritage



4. Il colorimetro spettrofotometrico Minolta modello CM-2600 D
    Le misurazioni dei parametri cromatici sui manufatti oggetto di studio che,
come descritto, fanno riferimento al diagramma di cromaticità CIE L*a*b* ed alla
Normativa UNI 8941, sono state effettuate con il colorimetro spettrofotometrico
Minolta modello CM-2600 D (fig. 7).
    Lo strumento è stato impostato con i seguenti parametri operativi:
9 spazio colore: L* a* b* ΔE
9 Media auto 3: è il numero delle misure eseguite su uno stesso campione, per
    cui lo strumento fornisce direttamente la media delle letture;
9 Tempo di misura 0,4 s: tempo in secondi che intercorre da quando si preme
    il tasto di misura al momento della misura (serve per evitare influenze sulla
    misurazione dovute a movimenti della mano);
9 area di lettura M: significa un’area di lettura di 8 mm;
9 SCI: specular componed included;
                                                                                       9 UV 100%: componente ultravioletta attiva;
                                                                                       9 Illuminazione 1: D65;
                                                                                       9 Illuminazione 2: non inserita;
                                                                                           Prima di effettuare qualsiasi misurazione, lo strumento deve essere calibra-
                                                                                       to mediante due diversi tipi di taratura che ripropongono la massima riflessione
                                                                                       (taratura del bianco) e il massimo assorbimento della luce (taratura dello zero).
                                                                                           Per la prima calibrazione si fa uso di una pasticca di solfato di bario conte-
                                                                                       nuta nell’apposito cappuccio di taratura del bianco che la protegge dalla polve-
                                                                                       re e dai cambiamenti dovuti ad esposizioni alla luce.
                                                                                           La taratura dello zero si esegue per compensare gli effetti della luce indiret-
                                                                                       ta, legati ai cambiamenti delle caratteristiche del sistema ottico dello strumento,
                                                                                       dovuti alla polvere o ad eventuali macchie formatesi nel sistema ottico stesso.
                                                                                       Per la taratura dello zero si dirige l’apertura di misurazione dello strumento
                                                                                       verso l’esterno, evitando la presenza di oggetti nel raggio di un metro e avendo
                                                                                       cura di non dirigere lo strumento verso una fonte luminosa o verso delle super-
                                                                                       fici riflettenti.
                                                                                           Il colorimetro impiegato è collegato al programma “Spectramagic 3.6”. In
                                                                                       ognuna delle rappresentazioni effettuate tramite il suddetto programma (fig. 8)
                                                                                       vengono riportati:
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                       – nel tabulato di sinistra, i valori medi di riflessione corrispondenti ad ogni lun-
                                                                                           ghezza d’onda;
                                                                                       9 nel diagramma, lo spettro di riflessione media;
                                                                                       9 nel tabulato di destra, i valori di L* (chiarezza o luminosità), a* (valore lungo
                                                                                           l’asse rosso-verde), b* (valore lungo l’asse giallo-blu), C* (saturazione), h
                                                                                           (tinta).
                                                                                           Lo spettro di riflessione si ottiene dai valori medi di riflessione corrispon-
                                                                                       denti ad ogni lunghezza d’onda. Analizzando il tabulato di sinistra, si vede che
                                                                                       le lunghezze d’onda rappresentate dalla colonna in carattere nero vanno da
                                                                                       400 a 700 nm, con un intervallo ogni 20 nm; ad ogni lunghezza d’onda corri-
                                                                                       sponde un determinato valore di riflessione (in verde per il Target2, in blu per
                                                                                       indicare i valori di riflessione di una misura). In alcuni casi i valori di riflessio-
                                                                                       ne presentano un picco, ovvero un valore a partire dal quale l’andamento, di
                                                                                       solito crescente, decresce, per poi risalire: questo valore costituisce la lun-
                                                                                       ghezza d’onda dominante. Il diagramma relativo allo spettro di riflessione pre-
                                                                                       senta sull’asse delle ascisse i valori relativi alla lunghezza d’onda compresi tra
                                                                                       400 e 700 nm, sull’asse delle ordinate i valori di riflessione espressi in per-
                                                                                       centuale.
                                                                                       5. Le indagini colorimetriche sui manufatti oggetto di studio
                                                                                           Al fine di evidenziare, in maniera oggettiva, eventuali fenomeni di alterazio-
                                                                                       ne cromatica e in che misura le attuali condizioni di conservazione sono causa
                                                                                       di alterazioni/degradazioni per i beni culturali, si è ritenuto opportuno effettuare
                                                                                       misurazioni, da ripetere a distanza di tempo, dei parametri cromatici relativi alla
                                                                                       medesima superficie oggetto dell’indagine.
                                                                                           Il problema principale che si presenta nella conduzione dell’indagine colori-
                                                                                       metrica è quello inerente alla ripetibilità della misurazione, cioè la possibilità di
                                                                                       riproporre le stesse condizioni di misurazione nel corso del tempo. Le peculia-
                                                                                       rità dei manufatti oggetto di studio non consentono di poggiare direttamente gli
                                                                                       strumenti sui documenti per delimitare, sugli stessi, le superfici da indagare.
                                                                                       D’altra parte questo è un problema che, presentandosi spesso nell’ambito delle
                                                                                       indagini relative ai manufatti di interesse storico-artistico, ha riguardato anche
                                                                                       le riprese effettuate con il videomicroscopio ad analisi di immagine ovvero con
                                                                                       uno strumento3 che opportunamente può a volte completare l’indagine colori-
                                                                                       metrica e, in genere, le analisi diagnostiche. Allo scopo di porsi nelle condizio-
                                                                                       ni più idonee di ripetibilità delle condizioni di sperimentazione, sono state rea-
                                                                                       lizzate delle “maschere” ricavate da fogli di carta non acida appositamente fora-
                                                                                       ti e delimitati, che si interpongono fra il manufatto ed i supporti dello strumento,
                                                                                       permettendo le misurazioni senza interagire direttamente con il manufatto e for-
                                                                                       nendo, allo stesso tempo, punti di riferimento per ripetere le misurazioni sulle
stesse zone. In fig. 8 è riportato un esempio di rilevazione condotto con l’utiliz-
zo di dette maschere.
    Le misure di riferimento (target) sono state effettuate su tutte le tipologie di
manufatti. Tali target, hanno riguardato zone dei manufatti ritenute significative
e testimonianti della attuale condizione di conservazione. È così possibile con-
trollare e quantificare l’andamento della eventuale alterazione cromatica quale
effetto dell’interazione dell’ambiente di collocazione-conservazione sul manu-
fatto e, conseguentemente, risalire alle cause ovvero ai fattori-agenti ambien-
tali.
    Per motivi di spazio si riportano soltanto alcuni esempi di misurazioni effet-
tuate su documenti grafici (fig. 9-11)
    Come già fatto presente le indagini colorimetriche permettono di ottenere
una banca dati delle misure di riferimento (target) testimonianti il tempo 0. Il
confronto di tali valori, con quelli ottenuti nelle stesse zone indagate di ciascun
manufatto, permetterà anche, quando saranno collocati nell’idoneo ambiente di
conservazione, di controllare gli eventuali fenomeni di alterazione-degradazio-
ne, che possono intervenire nel corso del tempo per cause a volte anche impre-
vedibili.
    Per i documenti grafici e per i dipinti murali le misure dei parametri cromatri-
ci hanno anche permesso di stabilire se le modificazioni, a causa dell’ambien-
te non idoneo, sono da ricondursi ad effetti di carattere irreversibile o reversibi-
le e, quindi, alla possibilità di essere rimosse. In tal modo, inoltre, è possibile
evidenziare l’efficacia delle azioni di restauro per quei manufatti per i quali tale
intervento è opportuno.
    A scopo esemplificativo si riportano, nel presente lavoro, i risultati dell’inda-
gine colorimetrica prima e dopo l’intervento di restauro effettuato dal
“Laboratorio di Restauro del Libro dell’Abbazia di Santa Maria del Monte” sul
codice 1, Libro verbali consiglio d’amministrazione, dal 4-12-1911 al 20-7-1912.
Tale restauro ha riguardato:
9 la spolveratura con spatola a setole morbide di tutti i bifogli;
9 il risarcimento della cucitura e dei dorsetti;
9 il risarcimento del piatto posteriore.
9 Il programma “Spectramagic 3.6” che effettua, in maniera automatica, il sud-
    detto confronto e riporta anche le variazioni delle singole componenti: L* →
    il grado di luminosità; + a* → il grado di rosso; – a* → il grado di verde; + b*
    → il grado di giallo; – b* → il grado di blu; C* → il grado di saturazione; h →
    la tinta.
    L’esame del grafico relativo alla suddetta indagine (fig. 12) evidenzia che la
quantità di polvere che si era accumulata e che è stata asportata era molto limi-
tata non causando, quindi, modificazione del colore. Tale colorazione, con
                                                                                        Conservation Science in Cultural Heritage
un’alta componente gialla (valore b*), è da ricondursi, pertanto, all’ossidazione
della carta.
    Analoga indagine è stata effettuata sul monocromo Figura femminile nuda
con serpente di Palazzo Rivera a L’Aquila. Anche in questo caso l’intervento di
restauro si è limitato alla pulitura.
    Dalla lettura del grafico relativo alla gamba destra del monocromo (fig. 13),
si nota come l’intervento sia quantificabile con un ΔE pari a 20,14.
    Un dato significativo è quello relativo alla variazione del parametro + b*
(grado di giallo): ciò può significare una eccessiva rimozione dello strato di
sporco che ha interessato anche la cosiddetta “patina nobile”. Tale patina
riguarda lo strato di vernice che veniva steso sull’opera d’arte con il duplice
scopo di uniformare la superficie pittorica e di proteggerla. Inizialmente traspa-
rente, attraverso processi ossidativi nel corso degli anni, la suddetta patina
ingiallisce. La diminuzione del parametro + b* (grado di giallo) da 23,66 prima
dell’intervento, ad un valore 10,69 dopo l’intervento, testimonia, in questo caso,
la rimozione dello strato di vernice ossidata che aveva assunto, nel tempo, una
colorazione giallognola. Tale rimozione ha riportato il monocromo alla colora-
zione originaria, tuttavia ha tolto, in maniera definitiva, la testimonianza del
tempo trascorso (fig. 13).
                                                                                           Le indagini sui manufatti lapidei consolidati con vari prodotti a base di silica-
                                                                                       ti di etile (Antares 80, RC 90, Phase 70) sono state rivolte alla valutazione delle
                                                                                       alterazioni cromatiche su campioni di pietre e malte dopo il trattamento. La spe-
                                                                                       rimentazione ha riguardato campioni di pietre chiare (calcare vicentino e corri-
                                                                                       spondenti malte), campioni di pietre di tono intermedio (arenaria toscana) e
                                                                                       campioni di pietre scure (pietra Boliviana).
                                                                                           Si è proceduto innanzitutto col misurare le coordinate CIE-LAB dei provini di
                                                                                       pietra e di malte prima di qualsiasi trattamento e a due mesi dall’impregnazio-
                                                                                       ne. I risultati ottenuti hanno mostrato un comportamento diverso dei sistemi
                                                                                       consolidati in relazione alla differente granulometria dei provini di arenaria a
                                                                                       massima decoesione. La granulometria maggiore (HG) (fig. 14) mostra una
                                                                                       notevole diminuzione della riflettanza (colore più scuro, effetto “bagnato”) ed un
                                                                                       leggero arricchimento dello spettro verso un tono più “caldo” (aumento relativo
                                                                                       della porzione spettrale con ⎣ > 550 nm). Per quanto riguarda i provini a granu-
                                                                                       lometria più fine (LG) (fig. 15) si è registrata una minore attenuazione della riflet-
                                                                                       tanza ed uno scostamento inferiore dalla dinamica dello spettro di riferimento
                                                                                       (effetto “asciutto” e minore viraggio verso toni caldi) per una migliore neutralità
                                                                                       del sistema. Dal confronto fra la fig. 14 (provini decoesi HG) e la fig. 15 (provi-
                                                                                       ni decoesi LG) si evidenzia che la variazione della riflettanza dei provini a pari-
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                       tà di trattamento consolidante, prima e a due mesi dal trattamento, è maggiore
                                                                                       nei provini ad alta granulazione (HG) rispetto a quelli a bassa granulazione
                                                                                       (LG).
                                                                                           I risultati ottenuti sono significativi per quel che riguarda la scelta di un pro-
                                                                                       dotto consolidante: infatti a parità di consolidante e di substrato (materiale
                                                                                       incoerente ricavato dalla stesso materiale lapideo) si possono avere risultati
                                                                                       discosti dovuti al diverso grado di decoesione della pietra. In casi reali di con-
                                                                                       servazione, dove l’anisotropia e differenti fattori espositivi rispetto all’ambiente
                                                                                       rendono molto varie le condizioni superficiali del manufatto, si potrebbe avere
                                                                                       un trattamento che, alla prova dei fatti, lascerebbe la superficie con un aspetto
                                                                                       diversificato anche dopo il consolidamento, ponendo problemi di accettabilità –
                                                                                       stavolta dal punto di vista estetico – del trattamento adottato.
                                                                                       6. Conclusioni
                                                                                           Le applicazioni della colorimetria ai beni culturali e, per quanto qui compete
                                                                                       a documenti grafici, dipinti ad olio su tavola e tela, dipinti murali e materiali lapi-
                                                                                       dei consolidati con silicati di etile, hanno permesso di valutare in maniera oppor-
                                                                                       tuna – nel rispetto della Normativa UNI 8941 Superfici colorate. Colorimetria –
                                                                                       e di quantificare l’andamento dell’alterazione cromatica quale effetto dell’intera-
                                                                                       zione dell’ambiente di collocazione-conservazione con il manufatto e, conse-
                                                                                       guentemente, di risalire alle cause ovvero ai fattori-agenti ambientali.
                                                                                           Inoltre per i documenti grafici e per i dipinti murali le misure dei parametri
                                                                                       cromatrici hanno permesso di stabilire se le modificazioni, a causa dell’ambien-
                                                                                       te non idoneo, sono da ricondursi ad effetti di carattere irreversibile o reversibi-
                                                                                       le e, quindi, alla possibilità di essere rimosse.
                                                                                           Per i dipinti murali è stato altresì verificato il rispetto della “patina nobile”, sta-
                                                                                       bilito dalle Carte del Restauro, attraverso la misurazione del parametro + b*
                                                                                       (grado di giallo).
                                                                                           Le indagini sui manufatti lapidei sono state rivolte alla valutazione delle alte-
                                                                                       razioni cromatiche sui manufatti consolidati con vari prodotti a base di silicati di
                                                                                       etile: sono stati registrati risultati diversi in base al diverso grado di coesione
                                                                                       della pietra, all’anisotropia dei materiali e alle differenti condizioni espositive dei
                                                                                       manufatti.
                                                                                           Tali ricerche possono, a ragione, fornire un valido contributo alle applicazio-
                                                                                       ni della colorimetria nel settore dei beni culturali.
                                                                                       Note
                                                                                       1   Nei diagrammi ottenuti con il colorimetro spettrofotometrico Minolta (modello CM-
                                                                                           2600 D) impiegato nella presente indagine, il campione di prova è indicato con
                                                                                           Target ed il campione di riferimento con Sample.
                           2   Il target indica una misura di riferimento che può essere utilizzata per un confron-
                               to con un’altra misura. Il target può essere memorizzato nello strumento o nel
                               computer e può essere richiamato per effettuare un confronto, nel tempo, della
                               stessa superficie oggetto di indagine.
                           3   Il videomicroscopio ad analisi di immagine è uno strumento portatile corredato di
                               programma per la memorizzazione e per la conseguente elaborazione delle imma-
                               gini. Esso permette la determinazione delle componenti tricromatiche del colore R,
                               G, B (Red, Blue, Green) e l’effettuazione di indagini conoscitive sui manufatti, con
                               ingrandimenti fino a 200x, a livello sia qualitativo che quantitativo.




Summary
For a few years now, the Dipartimento di Storie e Metodi per la Conservazione dei Beni Culturali of
the Alma Mater Studiorum Università di Bologna (sede di Ravenna) has been creating a Diagnostic
Laboratory for the study on the “system: cultural heritage/conservation environment”.
In the present paper the results of different surveys concerning the use of colorimetry on different
typologies of art works are reported: graphic documents (fig. 1); oil painting on board and canvas
(fig. 2); wall painting (fig. 3); stony materials consolidated with ethyl silicate (fig. 4).
Measurements of the chromatic parameters, according to the CIE L*a*b* chromaticity diagram and
to the UNI 8941 Standard Coloured surfaces, were carried out with the spectrophotometric col-
orimeter Minolta CM-2600D model.
The reference measurements (targets) were carried out on every typology of works. Such targets,
recorded on the tool or in the computer, could be considered in order to draw a comparison in time
on the same studied surface. It is then possible to check the trend of the chromatic alteration as an
effect of interaction of the environment of location-conservation with the art work and, then to deter-
mine the causes, i.e the environmental operating-factors.
The measurements of the chromatic parameters for graphic documents and for wall paintings have
also allowed us to establish if the modifications, caused by an inappropriate environment, must be
linked to irreversible or reversible effects and, then, with the possibility of being removed.
As regards wall paintings, the respect of the “noble patina” was showed, as established by the Card
of Restoration, by means of the measurement of the + b* parameters (yellow degree).
The studies on stony materials aimed at the evaluation of the chromatic alterations of the art works
previously consolidated with various products based on ethyl silicates: different results were reached
according to the different degree of stone cohesion, anisotropy of the material and different expo-
                                                                                                                      Conservation Science in Cultural Heritage
sure conditions of the works.
Such researches may contribute to applying colorimetry in the field of cultural heritage.


Riassunto
Il Dipartimento di Storie e metodi per la Conservazione dei Beni Culturali Alma Mater Studiorum
Università di Bologna (sede di Ravenna) da diversi anni ha allestito un Laboratorio Diagnostico per
lo studio sul “sistema: bene culturale/ambiente di conservazione”.
Nel presente lavoro sono riportati i risultati di alcune indagini relative all’impiego della colorimetria su
diverse tipologie di manufatti: documenti grafici, dipinti ad olio su tavola e tela, dipinti murali, mate-
riali lapidei consolidati con silicati di etile.
Le misurazioni dei parametri cromatici, che fanno riferimento al diagramma di cromaticità CIE L*a*b*
ed alla Normativa UNI 8941 Superfici colorate. Colorimetria, sono state effettuate con il colorimetro
spettrofotometrico Minolta modello CM-2600 D.
A tal proposito, per tutte le tipologie di manufatti sono state effettuate misure di riferimento (target).
Tali target, memorizzati nello strumento o nel computer, possono essere richiamati per effettuare un
                                                                                       confronto, nel tempo, della stessa superficie oggetto di indagine. È possibile così controllare e quan-
                                                                                       tificare l’andamento dell’alterazione cromatica quale effetto dell’interazione dell’ambiente di colloca-
                                                                                       zione-conservazione sul manufatto e, conseguentemente, risalire alle cause ovvero ai fattori-agenti
                                                                                       ambientali.
                                                                                       D’altra parte per i documenti grafici e per i dipinti murali le misure dei parametri cromatici hanno
                                                                                       anche permesso di stabilire se le modificazioni, a causa dell’ambiente non idoneo, sono da ricon-
                                                                                       dursi ad effetti di carattere irreversibile o reversibile e, quindi, alle possibilità di essere rimosse.
                                                                                       Per i dipinti murali inoltre è stato verificato il rispetto della “patina nobile”, stabilito dalle Carte del
                                                                                       Restauro, attraverso la misurazione del parametro + b* (grado di giallo).
                                                                                       Le indagini sui manufatti lapidei sono state rivolte alla valutazione delle alterazioni cromatiche sui
                                                                                       manufatti consolidati con vari prodotti a base di silicati di etile: sono stati registrati risultati diversi in
                                                                                       base al diverso grado di coesione della pietra, all’anisotropia dei materiali e alle differenti condizio-
                                                                                       ni espositive dei manufatti.
                                                                                       Tali ricerche possono fornire un valido contributo alle applicazioni della colorimetria nel settore dei
                                                                                       beni culturali.
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage




                                                                                       Résumé
                                                                                       Depuis quelques années, le Département Storie e Metodi per la Conservazione dei Beni Culturali de
                                                                                       l’Université Alma Mater Studiorum de Bologne (division de Ravenne) a créé un laboratoire de dia-
                                                                                       gnostic pour l’étude sur le “système: patrimoine culturel / environnement de conservation”. Dans cet
                                                                                       article, les résultats de différents travaux effectués sur l’utilisation de la colorimétrie dans différentes
                                                                                       typologies d’oeuvre sont reportés: documents graphiques (fig. 1); peinture à l’huile sur support ou
                                                                                       toile (fig. 2); peinture murale (fig. 3); matériaux en pierre consolidés avec de l’éthyle silicate (fig. 4).
                                                                                       Des mesures des paramètres chromatiques, selon le diagramme de chromaticité CIE L*a*b* et la
                                                                                       législation UNI 8941 Standard Coloured surfaces ont été effectuées avec le spectromètre spectro-
                                                                                       photométrique Minolta CM-2600D model.
                                                                                       Les mesures de référence (appelés targets) ont été menées sur chaque typologie d’œuvre. Ces tar-
                                                                                       gets enregistrés sur l’instrumentation ou sur l’ordinateur peuvent être pris en considération afin d’ef-
                                                                                       fectuer des comparaisons dans le temps sur la même surface étudiée. Il est ainsi possible de véri-
                                                                                       fier le rythme de l’altération chromatique en tant qu’effet direct de l’ interaction entre l’environnement
                                                                                       de localisation-conservation et l’œuvre d’art; cela permet également de déterminer les causes, c’est-
                                                                                       à-dire les facteurs environnementaux de ces altérations.
                                                                                       Les mesures de paramètres chromatiques pour les documents graphiques et les peintures murales
                                                                                       ont aussi permis de déterminer si les modifications – causées par un environnement peu approprié
                                                                                       – sont liées à des effets irréversibles ou non et donc à la possibilité d’être éradiquées.
                                                                                       En ce qui concerne les peintures murales, le respect de la patine noble a été souligné, comme éta-
                                                                                       bli par la Charte de Restauration, par le biais de mesures des paramètres + b* (degré de jaune).
                                                                                       Les études sur les matériaux en pierre ont pour but l’évaluation des altérations chromatiques des
                                                                                       œuvres d’art consolidées au préalable à l’aide de produits variés basés sur l’éthyle de silicate: dif-
                                                                                       férents résultats sont atteints selon les différents degrés de cohésion de la pierre, l’anisotropie des
                                                                                       matériaux et les conditions d’exposition.
                                                                                       De telles recherches peuvent contribuer à l’application de la colorimétrie dans le domaine du patri-
                                                                                       moine culturel.


                                                                                       Zusammenfassung
                                                                                       Der Fachbereich von Storie e Metodi per la Conservazione dei Beni Culturali der Universität Alma
                                                                                       Mater Studiorum in Bologna (Stadt Ravenna) hat seit vielen Jahren ein diagnostischen Labor für das
                                                                                       Studium über das “System: kultureller Gut/Erhaltungsumgebung” herrichtet.
                                                                                       In diesem Werk werden die Ergebnisse von einigen auf die Verwendung der Farbmetrik über ver-
                                                                                       schiedene Typologien von Manufakturen bezüglichen Untersuchungen wiedergegeben: graphische
Dokumenten, Ölgemälde über Tafel und Leinwand, Wandgemälde, durch Ethylsilikaten gefestigte
Grabstoffen.
Die Messungen der chromatischen Parameter, die sich auf das chromatischen Diagramm CIE L
*a*b* und auf die Normativ UNI 8941 gefärbte Oberflächen beziehen, sind durch den spektrphoto-
metrischen Farbmeter Minolta CM-2600 D Modell durchgeführt worden.
In dieser Hinsicht, für alle Typologien von Manufakturen sind Bezugmaßen (Targets) durchgeführt
worden. Wenn im Instrument oder im Computer gespeichert, können diese Targets zurückgerufen
werden, um einen Vergleich der selben Oberfläche Gegenstand der Untersuchung durchzuführen.
Auf diese Weise ist es möglich den Fortgang der chromatischen Veränderung als Effekt der
Interaktion der Erhaltungsumgebung über den Manufaktur zu kontrollieren und zu bestimmen, und
folglich ist es möglich den Veranlassungen oder den Umweltagenten nachzugehen.
Außerdem für die graphischen Dokumenten und die Wandgemälde haben die Messungen der chro-
matischen Parameter auch erlaubt es festzusetzen, wenn die Veränderungen, wegen der nicht befä-
higten Umgebung, auf unwiderrufliche oder widerrufliche Effekten zurückgeführt werden können, die
abgerungen werden können.
Für die Wandgemälde ist die Beachtung der bei den Karten der Restaurierung festgesetzten “nobel
Patina” durch die Messung der Parameter + b* (Gelb Grad) überprüft worden.
Die Untersuchungen über die Grabmanufakturen sind auf die Bewertung der chromatischen
Veränderungen über die durch verschiedene Produkte auf der Grundlage von Ethylsilikaten gefest-
igten Manufakturen gerichtet worden: verschiedene Ergebnisse sind auf Grund des verschiedenes
Grad von Kohäsion des Steines, der Anisotropie der Stoffen und der verschiedenen
Ausstellungzustande der Manufakturen aufgezeichnet worden.
Diese Untersuchungen können einen wirksamen Beitrag den Anwendungen der Farbmeter im
Abschnitt der kulturellen Guten beliefern.


Resumen
Ya desde hace unos años, el Departamento de Historia y Métodos para la Conservación de Bienes
Culturales de la Universidad de Bolonia (sede de Rávena) ha creado un Laboratorio de Diagnóstico
para el estudio del “sistema: bien cultural/medio ambiente de conservación”.
En la presente nota se han presentado los resultados de aquellas investigaciones relacionadas con
el utilizo de la colorimetría en diferentes tipos de obras artísticas: documentos gráficos, pinturas al
óleo sobre tabla y lienzo, pinturas murales, materiales lapídeos consolidados con silicatos de etilo.
Las mediciones de los parámetros cromáticos, que hacen referencia al diagrama de cromaticidad
CIE L*a*b* y a la Normativa UNI 8941 Superficies coloreadas – Colorimetría, se han realizado con
el colorímetro espectrofotómetro Minolta CM-2600 D.
Para todas las tipologías de obras artísticas se han realizado medidas de referencia (target), que,       Conservation Science in Cultural Heritage
memorizadas en un aparato o en el ordenador, se pueden volver a utilizar para hacer una compa-
ración, en el tiempo, de la misma superficie objeto de la investigación. De este modo es posible con-
trolar y calificar el curso de la alteración cromática como efecto de la interacción del medio ambien-
te de colocación-conservación sobre la obra artística y, en consecuencia, remontar a las causas, es
decir a los factores-agentes medioambientales.
Además, las medidas de los parámetros cromáticos también han permitido determinar para los
documentos gráficos y las pinturas murales si las modificaciones causadas por un medio ambiente
inadecuado tienen efectos irreversibles o reversibles y por lo tanto si se pueden remover.
Con respeto a las pinturas murales, también se ha averiguado el respeto de la “pátina noble” deter-
minado por las Cartas del Restauro, a través de la medición del parámetro +b* (grado de amari-
llo).
Las investigaciones sobre las obras lapídeas se ha centrado en la evaluación de las alteraciones
cromáticas en obras consolidadas con diferentes productos a base de silicatos de etilo: se han
registrado diferentes resultados según el diferente grado de coesión de la piedra, la anistropia de
los materiales y las diferentes condiciones expositivas de las obras.
S Lorusso A Natali C Matteucci Colorimetry applied to the field of cultural heritage
