Dùng phần mềm tái tạo lại tranh của Leonardo da Vinci, các nhà nghiên cứu chứng minh thiên tài người Ý không vẽ sai

26/05/2020

Khoa học làm sáng tỏ bí ẩn về "bức tranh đắt giá nhất thế giới".
Năm 2017, bức tranh sơn dầu có tên Salvator Mundi (Savior of the World - Người Cứu rỗi Thế giới) được bán với giá 450,3 triệu USD tại một phiên đấu giá tổ chức ở New York; xét theo một số khía cạnh nhất định, Salvator Mundi trở thành bức tranh đắt giá nhất thế giới sau khi giao dịch thành công. Người ta cho rằng đây là một trong số những bức tranh ít ỏi mà Leonardo da Vinci đã vẽ nên, tuy nhiên vẫn nhiều người hoài nghi về nguồn gốc của nó.

Trên tranh vẫn còn một ẩn số nữa: Salvator Mundi mô tả cảnh Chúa Jesus cầm trên tay một khối cầu thủy tinh tượng trưng cho thiên cầu của địa đàng. Đúng ra, khối cầu trong suốt này sẽ phải hoạt động tương tự một gương cầu lồi, sẽ phóng đại và đảo ngược lớp áo đằng sau nó. Thế nhưng áo của Chúa hiện ra trong tranh lại không như vậy, dường như hình ảnh chỉ bị méo đôi chút.

leo1
Salvator Mundi.

Thiên tài Leonardo da Vinci hiểu rõ về khúc xạ ánh sáng, bút tích của ông viết nhiều về cách thức tia sáng phản chiếu trên nhiều bề mặt khác nhau. Ta phải đặt ra câu hỏi: Tại sao da Vinci lại vẽ như vậy?

Nhờ có nhà nghiên cứu Marco Liang và cộng sự đến từ Đại học California, cuối cùng ta cũng có câu trả lời. Nhóm các nhà khoa học sử dụng phần mềm dựng đồ họa máy tính để tái tạo bức họa trong môi trường 3D, nhằm quan sát cách thức ánh sáng đi qua khối cầu thủy tinh.

Sau khi phân tích kỹ các góc quan sát, nhóm nghiên cứu kết luận rằng khối cầu này không làm từ vật liệu rắn. Họ cho thấy bức tranh là khung hình mô tả hình ảnh thực tế của một khối cầu thủy tinh rỗng với đường kính 6,8 centimet, dày 1,3 milimet.

Nói qua một chút về thứ công nghệ được ứng dụng trong nghiên cứu mới. Render ngược là kỹ thuật xử lý đồ họa máy tính dùng trong sản xuất hình ảnh dựa trên thực tế, thông qua giả lập cách thức dòng ánh sáng tương tác với vật thể. Mục đích chính là tái tạo một cách chính xác vật thể trong suốt hay bán trong suốt, như đồ vật được được làm từ thủy tinh hoặc nước.

Ban đầu, các nhà nghiên cứu sẽ tạo ra môi trường 3D của khung cảnh, đưa vào đó các cấu trúc và kết cấu vật thể được ánh sáng chiếu lên. Môi trường 3D sẽ được nhìn từ một góc nhất định và bao gồm một nguồn sáng cụ thể. Thuật toán theo dõi đường đi ánh sáng và sẽ vẽ toàn cảnh cách thức ánh sáng lan tỏa trong môi trường, được nhìn từ một góc đã định trước.

Anh Liang và cộng sự tái tạo một phiên bản kỹ thuật số của bức Salvator Mundi để quan sát chi tiết cho rõ. “Chúng tôi dựng lên mô hình hình học của khung cảnh thông qua ước tính kích cỡ cơ thể cũng như những chi tiết của quả cầu thủy tinh và bàn tay đang giữ nó”, nhóm nghiên cứu nói.

So sánh với bàn tay gốc, họ ước tính đường kính khối cầu là 6,8 cm, đặt cách xa cơ thể 25 cm. Nhóm nghiên cứu cũng cải thiện yếu tố hình học của bàn tay để nó giữ khối cầu thủy tinh một cách nhẹ nhàng, thông qua ứng dụng Maya - một công cụ tạo hình và chuyển động 3D.

Phân tích kỹ bóng đổ từ nguồn sáng, đội nghiên cứu kết luận chủ thể bức tranh được chiếu sáng bởi ánh sáng trực tiếp từ phía trên, đây đó là hiệu ứng khuếch tán ánh sáng. Họ cũng ước tính được khoảng cách giữa điểm nhìn và chủ thể là khoảng 90 cm.

“Có được khung cảnh số, chúng tôi thử nghiệm xem khối cầu rắn hay không bằng cách tạo ra hai quả cầu thủy tinh ảo, một rắn một rỗng”, nhóm nghiên cứu nói.

leo2
Hình ảnh cắt từ bức tranh tái tạo bằng máy tính, với hình A là khối cầu thủy tinh đặc, hình B là khối cầu rỗng.

Kết quả rất thú vị: cách duy nhất để đội nghiên cứu tạo ra bức tranh y hệt với bản gốc là sử dụng mối khối cầu rỗng. Chưa hết, khối cầu thủy tinh rỗng sẽ làm méo hình ảnh phía sau theo cách cụ thể. Ví dụ, nhìn thẳng qua tâm khối cầu, ta sẽ không thấy vật thể đằng sau bị biến dạng. Những hình ảnh không đi qua chính tâm sẽ méo theo một cách cụ thể, khiến các cạnh vật thể sẽ không thẳng hàng.

Trong tranh gốc, áo của Chúa bị gập và có 5 nếp gấp xuất hiện phía sau khối cầu. Tuy nhiên, có 4 đường gấp có phần trên xòe ra như quạt giấy, rồi gộp lại thành một khi xuôi xuống dưới phần tâm khối cầu thuỷ tinh. Điều này cho thấy khả năng cao da Vinci hiểu rõ cách thức khối cầu rỗng làm biến dạng hình ảnh ra sao.

Sau khi nhóm nghiên cứu thử nghiệm với khối cầu thủy tinh mang nhiều độ dày khác nhau, họ kết luận lớp kính không thể dày hơn 1,3 milimet.

Phát hiện này lại làm dấy lên một câu hỏi nữa: liệu Leonardo da Vinci có sở hữu một khối cầu như vậy không? Nhìn vào bức tranh, có thể thấy rõ là có. Đọc bút tích của da Vinci, ta thấy ông hiểu rõ cách thức ánh sáng tương tác với vật thể và cách một khối cầu thủy tinh rỗng làm biến dạng hình ảnh ra sao. Bên cạnh đó, cầu thủy tinh rỗng xuất hiện trong nhiều bức tranh đương thời, chưa kể tới việc các nghệ sĩ Phục hưng rất giỏi tái tạo hiệu ứng ánh sáng trên tranh.

Nhóm nghiên cứu kết luận: “Thử nghiệm của chúng tôi cho thấy hình ảnh tái tạo với hiệu ứng ánh sáng chính xác cho thấy việc tạo ra bức tranh là khả thi với vật liệu, nguồn sáng và kiến thức khoa học sẵn có với Leonardo da Vinci thời năm 1500”.

Trước đây, Walter Isaacson- một nhà nghiên cứu về tiểu sử da Vinci cũng từng đề xuất khối cầu trên tay Chúa Jesus là rỗng. Nhưng phải nhờ đến thử nghiệm của nhà nghiên cứu Liang và cộng sự, ta mới chứng minh được điều đó. Kết luận của các nhà khoa học cũng xóa nhòa những nghi ngờ cho rằng da Vinci đã vẽ sai, và lại một lần nữa khẳng định kiến thức khoa học của thiên tài thời Phục Hưng vững chắc vô cùng.

Báo cáo nghiên cứu được đăng tải trên arxiv.org.

Tham khảo MIT Technology Review
Nguồn: Trithuctre