Vermeers wereldberoemde Meisje met de Parel onderging in 2018 een totale bodyscan: met de modernste technieken werd het schilderij van onder tot boven in de kleinste details onderzocht. Het leverde een schat aan nieuwe inzichten op over schilderij en schilder. Vier Delftse faculteiten werkten mee aan het onderzoek.

‘Het meisje in de schijnwerpers’ heette de operatie. In het voorjaar van 2018 kreeg een team van internationale specialisten twee weken lang toegang tot het werk. Op initiatief van het Mauritshuis onderwierpen zij het schilderij aan een diepgaand onderzoek, terwijl het toegankelijk bleef voor het publiek: afgescheiden door een glazen ombouw werden de onderzoekers als het ware onderdeel van de expositie. “Het was een bijzondere periode”, vertelt Joris Dik, hoogleraar Materials in Art & Archaeology. “Je kunt een schilderij dat bezoekers van over de hele wereld trekt natuurlijk niet zomaar voor het publiek afsluiten, maar we kregen volop gelegenheid om het Meisje met onze apparatuur aan de nieuwste meettechnieken te onderwerpen. Met veel vertrouwen in de wetenschap gaf het museum ons alle vrijheid om ontdekkingen te doen en erover te publiceren.” Dit alles onder leiding van Abbie Vandivere, schilderijenconservator van het Mauritshuis.

Dunne laagjes in detail afbeelden

Het meest recente wetenschappelijke artikel gaat in op het gebruik van OCT – optische coherentietomografie – een beeldvormingstechniek die te vergelijken is met echoscopie, maar werkt met licht- in plaats van geluidsgolven. OCT wordt onder meer in de oogheelkunde gebruikt om het netvlies in detail te bekijken. “Met OCT kun je dunne laagjes tot enkele millimeter dik in detail afbeelden”, vertelt Jeroen Kalkman, onderzoeker bij de afdeling Imaging Physics. “We kunnen er dus ook mee onder het oppervlak van een schilderij kijken hoe dik bepaalde verf- en laklagen precies zijn.”

Dat was nog niet mogelijk de vorige keer dat het Meisje aan een grondig onderzoek werd onderworpen, tijdens een renovatie in 1994. “OCT stond destijds nog in de kinderschoenen”, vertelt Kalkman. “Het werd dus een ontdekkingsreis; we wisten niet hoe goed het zou werken, of wat eruit zou komen.” OCT produceert namelijk beelden met een hoge resolutie, maar het heeft ook een paar beperkingen. Ten eerste de grootte van het oppervlak dat je kunt onderzoeken: dat wordt beperkt door de gebruikte lens en is dus niet groter dan ongeveer een vierkante centimeter. Groot genoeg voor een netvlies of een vingerafdruk, maar niet voor een heel schilderij. Ten tweede is de techniek trillingsgevoelig, wat het doen van de metingen in een museum vol bezoekers in de weg stond.

Vier nachten scannen

Kalkman’s promovendus Tom Callewaert voerde het onderzoek daarom in vier opeenvolgende nachten uit: stukje voor stukje scande hij het schilderij. Dat leverde een enorme dataset op van 881 gigabyte verdeeld over 215.000 aparte bestanden. Om daar de juiste informatie uit te halen, schreven Kalkman en Callewaert speciale algoritmes, die samen met de data openbaar toegankelijk zijn. “Die moesten onder meer alle individuele scans combineren, zodat ze naadloos op elkaar aansloten; stitching noem je dat. Verder moesten we de grensvlakken tussen de verschillende lagen goed passend en zichtbaar maken”, vertelt Kalkman. Dat laatste was lastig omdat de hoogteverschillen vaak maar een paar micrometer zijn en de oppervlakten soms heel onregelmatig, bijvoorbeeld waar Vermeer dikke klodders of streken verf gebruikte, impasto genaamd.

Van micro- tot meterschaal

Het resultaat is de tot nog toe grootste OCT-scan ter wereld, met een afmeting van ongeveer 45 bij 40 bij 0.2 centimeter. “Daarin kunnen we hele kleine details zien, maar ook uitzoomen tot het hele schilderij. Dan heb je het over meer dan vijf ordes van grootte, van micrometerschaal tot bijna een meter.” Multi-scale imaging dus, maar ook multimodality. “We hebben nu informatie over het oppervlak, de dikte van de verschillende lagen en de manier waarop licht verstrooid wordt.” Dat geeft inzicht in de conditie van het schilderij als gevolg van natuurlijke verouderingsprocessen zoals de vorming van craquelé (kleine scheurtjes) of verfbladders. Ook toont het eerdere restauraties die met een gewone camera niet goed zichtbaar zijn. “Een restaurator zorgt er natuurlijk voor dat zijn reparatie er op het oog goed uitziet. Van bovenaf lijkt het dan glad te zijn en goed te reflecteren, maar in de diepte kunnen we zien dat er een restauratieplek zit. We weten dus dat het schilderij ooit in een veel slechtere conditie verkeerde dan momenteel.”  

Het OCT-onderzoek heeft tevens meer inzicht gegeven in hoe Vermeer te werk ging. Goed zichtbaar is hoe de schilder over een donkere laag houtskool een groene laklaag aanbracht, die de absorptie van licht vergroot. “Die transparante laklaag laat tevens de penseelstreken van de onderliggende lagen verdwijnen, waardoor die achtergrond niet alleen donkerder wordt, maar ook minder herkenbaar als zijnde geschilderd”, legt Joris Dik uit. Voor het gelaat van het Meisje gebruikte Vermeer twee verschillende vormen van het pigment loodwit, zoals uit eerder onderzoek bleek. “Voor de lichte partij van het gelaat gebruikte hij de meer dekkende vorm en voor de schaduwpartij de meer transparante. Dat zegt iets over Vermeer als schilder. Hij begreep de materiele en optische eigenschappen van zijn pigmenten en benutte deze voor een  overtuigende weergave van huid. Dat hebben we het niet alleen over kleur, maar ook over subtiele effecten als transparantie.”

Camera obscura

Het contrast tussen Meisje en achtergrond wordt verder vergroot door een dik aangezette impasto-laag van de witte kraag. Dik: “Hij zette de belichte gedeelten zo overtuigend mogelijk neer en maximaliseerde tegelijkertijd het contrast met de achtergrond.” Zo creëerde Vermeer het effect dat het Meisje tot zo’n iconisch schilderij maakt. “Je ziet een meisje dat zich achteloos omdraait en vanuit het totale duister in het licht treedt en je aankijkt,” zegt Dik. Dat effect wordt vaak vergeleken met dat van een camera obscura, de voorloper van de moderne camera. Kalkman: “Het lijkt wel of het meisje in de schijnwerpers stond, terwijl haar contouren vrij zacht zijn. Dat is precies zoals je met een camera obscura zou waarnemen.” Dik denkt niet dat Vermeer daadwerkelijk een camera obscura in zijn atelier had, zoals soms wordt beweerd. Hij werd er wel duidelijk door beïnvloed: “We weten nu hoe hij het contrast tussen voor- en achtergrond nadrukkelijk heeft willen maximaliseren; op die manier probeerde hij een blik door zo’n camera obscura te benaderen.”

Visualisatie

“Wat is de toegevoegde van een effect als die groene laklaag voor de kijker?”, vroeg Dik zich af. Om dat te kunnen zien, combineerde hij de analytische gegevens uit de OCT-scan met informatie over de gebruikte materialen. “Op basis van enkele verfmonsters die het Mauritshuis ter beschikking stelde, hebben studenten van mij met exact dezelfde materialen een stukje van het doek nageschilderd. Daarvan hebben we glans- en kleuropnamen gemaakt, die vervolgens op de scans van Jeroen Kalkman zijn geprojecteerd”, vertelt Dik.

Met die gecombineerde dataset wendden Dik en Kalkman zich tot Elmar Eisemann, hoogleraar computer graphics and visualisation, die gespecialiseerd is in het visualiseren van complexe datasets. Eerder werkte hij al aan visualisaties van het werk van Vermeers tijd- en stadsgenoot Pieter de Hooch. Eisemann maakte samen met promovendus Jerry Guo en afstudeerder Guusje Harteveld een simulatie waarmee het Meisje met en zonder laklaag bekeken kan worden. In deze simulatie kun je het schilderij vanuit verschillende hoeken bekijken, de belichting variëren en in- en uitzoomen. “Zo kunnen we als het ware meekijken over de schouder van Vermeer, zoals hij het Meisje gezien moet hebben”, zegt Kalkman. “Het is voor het eerst dat analytische informatie op zo’n manier wordt gerelateerd aan de vraag wat dat betekent voor de visualisatie van het schilderij”, vertelt Dik.  Een bijzondere combinatie van Delftse expertises maakte dit mogelijk: de beeldvormingstechniek OCT en topografische scans  (TNW&IO), materiaalkennis (3mE) en datavisualisatie (EWI). “Een prachtig drieluik”, aldus Dik.

OCT is niet de enige methode om visuele eigenschappen van een werk in beeld te brengen. Dr. Willemijn van Elkhuizen (IO) gebruikt daarvoor een 3D-scanner, een opstelling met  onder meer verschillende camera’s en een projector. “Zo’n scan geeft inzicht in de visuele eigenschappen van het schilderij. De kleur, maar ook de hoogtevariaties in het oppervlak, zoals de kloddertjes verf die Vermeer gebruikte om de parel uit te lichten”, vertelt ze. In het kader van Meisje in de schijnwerpers vergeleek ze haar methode met twee andere: de OCT-scan van Kalkman en Callewaert en een scan die Emilien Leonhardt (Hirox Europe) maakte met behulp van een 3D-microscoop. “Een 3D-microscoop en OCT kunnen beide zeer goed de kleinste  hoogteverschillen van het doek vastleggen, maar wel in vrij kleine stukjes per keer, ter grootte van enkele mm2. Om deze reden is mijn 3D scantechniek geschikter om grotere oppervlakten – zoals grotere schilderijen – te scannen, zij het op een iets lagere resolutie en met een iets lagere nauwkeurigheid.”

Deze visualisatie toont het Meisje met de Parel op verschillende zoomniveaus en met verschillende soorten contrast. De groen-blauwe afbeelding is een hoogtebeeld van het schilderij, de grijze afbeelding toont de glazuurdiktekaart (alleen bepaald buiten het figuur van het meisje), en oranjerood toont de verstrooiingskracht. Let op de goede zichtbaarheid van restauraties van het schilderij in het verstrooiingsbeeld ten opzichte van het hoogtebeeld.

Tastbaar resultaat

Haar scantechniek leverde ook een zeer tastbaar resultaat op. Op basis van haar scandata maakte Elkhuizen, na enige digitale beeldbewerking, een 3D-print van het schilderij. Hoe dicht benadert die reproductie nu de werkelijkheid? “De opbouw van zo’n print is heel anders. Het is een stapeling van druppeltjes inkt, waarbij je met vier kleuren een heel kleurenspectrum creëert. Het menselijk oog ziet echter geen individuele druppeltjes, maar juist die mengkleur. Van een normale kijkafstand heb je dus dezelfde kijkervaring als bij het origineel. Als je heel dichtbij gaat staan of er met een vergrootglas kijkt, dan zie je wel verschillen met het schilderij”, legt ze uit.

Er zijn allerlei toepassingen denkbaar voor zulke reproducties. “Je kunt hiermee schilderijen buiten hun normale context – een goed beveiligd en geklimatiseerd museum – laten zien”. Het Meisje met de Parel werd bijvoorbeeld tijdens de restauratie van het Mauritshuis, enkele jaren geleden, tijdelijk in Japan tentoongesteld. “Zo’n reis heeft wel impact op een schilderij. Is het misschien beter voor schilderijen om niet te reizen? Zelf zijn we de laatste tijd ook minder reislustig door COVID-19, en dwingen zaken als klimaatverandering ons ook, om te reflecteren op ons reisgedrag. “Het wordt steeds duidelijker dat we in de toekomst waarschijnlijk niet meer massaal naar elke plek kunnen reizen om alles te bekijken. Hoe kunnen we kunst dan op een nieuwe manier beleven?” Dat is wat Elkhuizen de komende jaren gaat onderzoeken. 

Nulmeting van het oppervlak

Met behulp van digitale technieken als OCT en 3D-scannen kun je de status van een schilderij vastleggen en veranderingen in de loop der tijd vastleggen. “We hebben nu een nulmeting van het oppervlak en het craquelépatroon van het Meisje, waarnaar kan worden teruggegrepen bij toekomstig onderzoek of restauratie”, zegt Elkhuizen. De noodzaak van zulke metingen werd vorig jaar pijnlijk duidelijk tijdens de verwoestende brand van de Notre-Dame waarbij de kerk en zijn (geschilderde) interieur zwaar beschadigd raakte: “Ik realiseerde me dat we echt moeten nadenken hoe we zulke informatie bewaren. Alleen een foto van een gebouw of schilderij is niet genoeg, daarmee heb je aspecten als de materiaaluitstraling nog niet vastgelegd.”

Nog lang niet uitgepraat

Op deze manier kan het Delftse onderzoek bijdragen aan het behoud en restauratie van werken als het Meisje met de Parel. Het geeft ons ook een nieuwe kijk op Vermeers werkwijze. Dik: “We weten nu veel meer over het dramatische effect van het schilderij waar het zo bekend om staat in de wereld. We zien dat Vermeer heel erg goed heeft nagedacht hoe hij het optische effect door de pigmenteigenschappen en verflaagopbouw zo overtuigend mogelijk neer kon zetten. Dat wisten we van tevoren niet, maar de vraag is ook: hoe wist Vermeer dat? Waar haalde hij die vormen van loodwit vandaan en hoe begreep hij hoe je die achtergrond zo donker krijgt. We zijn dus nog lang niet uitgepraat.”

/* */