Datowanie dendrochronologiczne i proweniencja instrumentów smyczkowych

Podsumowanie

Analiza dendrochronologiczna instrumentu strunowego wymaga sprawdzenia górnej płyty, zmierzenia szerokości słojów drzewa, ustalenia chronologii instrumentu i datowania poprzez określenie daty końcowej - roku powstania najnowszego pierścienia drzewa.

Streszczenie

Dendrochronologia, nauka zajmująca się datowaniem słojów drzew w drewnie, określa, w którym roku kalendarzowym powstał dany słoj drzewa. Metoda ta może być stosowana do określania wieku i uwierzytelniania drewnianych instrumentów muzycznych. Przedstawiamy protokół opisujący, w jaki sposób przeprowadzić analizę dendrochronologiczną na instrumentach strunowych oraz jak interpretować datowanie. W protokole opisano podstawowe etapy analizy płytek wierzchnich, które najczęściej wykonane są ze świerka pospolitego (Picea abies) lub rzadziej jodły pospolitej (Abies alba). Najpierw dokładnie sprawdzana jest górna płyta, a następnie szerokość słojów drzew jest mierzona bezpośrednio na instrumencie za pomocą obrazów o wysokiej rozdzielczości. Po wykonaniu pomiarów tworzona jest sekwencja słojów drzew instrumentu, a w kolejnym kroku przeprowadza się datowanie z uwzględnieniem szeregu chronologii referencyjnych gatunków drzew z różnych obszarów geograficznych i instrumentów. Specjaliści, którzy datują instrumenty, inwestują również w tworzenie chronologii referencyjnych. Raport dendrochronologiczny podaje datowanie instrumentu jako rok kalendarzowy (data końcowa), wskazując rok, w którym uformował się ostatni (najnowszy) słoj drzewa na górnej płycie, gdy drzewo było jeszcze żywe. Data końcowa oznacza terminus post quem, rok, po którym instrument został wykonany lub przed którym nie mógł zostać wykonany. Aby oszacować rok produkcji, należy wziąć pod uwagę czas potrzebny na suszenie i przechowywanie drewna oraz liczbę słojów usuniętych podczas obróbki drewna. Protokół ten ma na celu pomóc osobom zlecającym taką analizę w lepszym zrozumieniu, w jaki sposób przeprowadza się analizę i jak interpretować raporty dendrochronologiczne pod względem wieku, pochodzenia, twórcy i autentyczności instrumentu.

Wprowadzenie

Celem niniejszego badania jest przedstawienie protokołu analizy dendrochronologicznej słojów drzewnych na płycie wierzchniej drewnianego instrumentu strunowego. Dendrochronologia jest wykorzystywana jako metoda określania wieku drewna instrumentu poprzez ustalenie roku, w którym powstał najmłodszy słój na płycie, a po którym instrument został wykonany (lub przed którym instrument nie mógł zostać wykonany).

Datowanie instrumentu muzycznego (takiego jak skrzypce) jest ważnym etapem jego autentykacji^1,2,3,4,5,6. Jest to złożony proces, który pozwala określić rok wykonania instrumentu, a także twórcę, szkołę lutniczą lub obszar geograficzny. W tym celu dendrochronologię często łączy się z innymi technikami, takimi jak analiza etykiety instrumentu (która często nie jest wiarygodna) oraz oględziny instrumentu i jego elementów, m.in. konturów, ślimaka, rysunku i starzenia drewna, lakieru, otworów efowych oraz purpurowania (Rycina 1). Autentykacja może być przeprowadzona wyłącznie przez ekspertów^5,6,7.

Rycina 1: Górna część skrzypiec i jej elementy. Drewno płyty wierzchniej (nazywanej również płytą przednią, brzuchem lub płytą rezonansową) wykonanej ze świerka pospolitego (Picea abies) można datować metodą dendrochronologii. Charakterystyka i wymiary innych części, takich jak ślimak, otwory efowe i purfling, są badane przez organologów i pomagają w uwierzytelnieniu instrumentu. Skala = 20 cm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Dendrochronologia jest nauką o datowaniu słojów drzew w drewnie, nazywanych również słojami rocznymi, pierścieniami wzrostu lub warstwami wzrostu, które powstają każdego roku w drzewach stref umiarkowanych. Dendrochronologia pozwala ustalić, w którym roku kalendarzowym powstał konkretny słój drzewa. Poprzez datowanie zewnętrznego i ostatnio utworzonego słoja, znajdującego się bezpośrednio pod korą, można określić ostatni rok życia drzewa przed jego ścięciem.

Dendrochronologia opiera się na zasadzie, że roczne zmienności szerokości słojów drzew (oraz innych cech) są w dużej mierze zależne od środowiska, a zwłaszcza od klimatu, w którym rosną drzewa. Gdy warunki na danym obszarze są podobne, drzewa tego samego gatunku wykazują podobne zmienności słojów z roku na rok⁸. Oznacza to, że serie słojów (tj. czasowa sekwencja szerokości słojów w czasie) są podobne dla drzew tego samego gatunku na tym samym obszarze.

Datowanie drewnianych instrumentów opiera się na zasadach stosowanych przy datowaniu obiektów historycznych. W większości przypadków proces ten polega na pomiarze szerokości słojów drzewa, tworzeniu serii słojów dla tego samego obiektu, datowaniu krzyżowemu (w celu ustalenia ich odpowiadających sobie pozycji) oraz uśrednianiu tych danych w celu stworzenia chronologii pływającej obiektu, która przedstawia serie słojów w czasie względnym^3,4,6.

Datowanie bezwzględne (określanie roku kalendarzowego powstania słoja drzewa) przeprowadza się poprzez datowanie krzyżowe z wykorzystaniem jednej lub więcej chronologii referencyjnych opracowanych dla konkretnego gatunku drzew i obszaru geograficznego^4,6. Chronologie referencyjne muszą opierać się na szerokościach słojów odpowiedniej liczby drzew (replikacja) i powinny być wystarczająco długie, aby obejmować analizowany okres.

Dendrochronologia jest regularnie stosowana do określania wieku instrumentów strunowych, takich jak skrzypce, altówki i wiolonczele^{1,9,10,11,12,13}. W przypadku instrumentów strunowych datowaniu może zostać poddane drewno płyt wierzchnich (zwanych również płytami przednimi, brzuchami lub płytami rezonansowymi). Są one zazwyczaj wykonane ze świerka pospolitego (Picea abies) lub jodły pospolitej (Abies alba)^4,6,13. Pomiary muszą być przeprowadzane w sposób nieinwazyjny, bezpośrednio na instrumencie lub z wykorzystaniem obrazów. Pomiary są zazwyczaj wykonywane w różnych miejscach płyty wierzchniej, aby ustalić sekwencję dla instrumentu, którą można datować w odniesieniu do chronologii referencyjnych.

Datowanie jest najistotniejszym etapem, ponieważ dla badanego gatunku, obszaru geograficznego i okresu czasowego instrumentu musi być dostępna chronologia referencyjna. W Międzynarodowej Banku Danych Słojów Drzew (ITRDB) dostępnych jest wiele chronologii¹⁴, ale tylko kilka z nich dotyczy świerka pospolitego lub jodły srebrzystej z regionu obejmującego interesujący nas okres⁶; dlatego laboratoria dendrochronologiczne poświęcają wiele wysiłków na konstruowanie chronologii referencyjnych. Prawdopodobieństwo skutecznego datowania wzrasta, jeśli dostępna jest sieć chronologii, w tym te pochodzące z dokładnie zdefiniowanych obszarów leśnych, datowanych instrumentów oraz kolekcji instrumentów różnych lutników, takich jak rodziny Stradivari, Guarneri i Amati z Włoch^5,6,15,16, Jacob Stainer z Austrii, a także Joachim Tielke i członkowie rodziny Hoffmann z Niemiec^17,18,19. Wyborne instrumenty historyczne wykonane przez tych twórców od XVI do XVIII wieku są najwyżej cenione przez muzyków i kolekcjonerów, choć rośnie również znaczenie wielu mniej znanych producentów^3,4,6,12.

Dendrochronologia pozwala wyznaczyć datę końcową, którą należy uznać za terminus post quem – rok, po którym instrument został wykonany. Dendrochronologia jest również wykorzystywana do określania pochodzenia drewna (dendroprovenancja), co pomaga ustalić geograficzne pochodzenie materiału oraz przypisać instrumenty do konkretnych luthierów lub szkół lutniczych^3,4,6.

Końcowa data dendrochronologiczna prawie nigdy nie pokrywa się dokładnie z rokiem wykonania instrumentu, w związku z czym ten drugi musi zostać oszacowany, co wymaga wielu informacji pomocniczych oraz współpracy ekspertów z różnych dziedzin.

Protokół

1. Inspekcja i opis instrumentu strunowego - skrzypiec

UWAGA: Skrzypce są najczęściej badanymi instrumentami strunowymi. Dlatego opisujemy procedurę na przykładzie skrzypiec.

1. Obejrzyj instrument oraz wszystkie jego części. Wykonaj szczegółowe zdjęcia przodu (góry), tyłu, boku, ślimaka oraz etykiety wraz ze skalą pomiarową do raportu końcowego i archiwum (Rycina 1).
2. Zbadaj płytę wierzchnią instrumentu, aby określić sposób jej konstrukcji. Jeśli to możliwe, usuń struny z instrumentu, aby ułatwić analizę.
3. Sprawdź, czy płyta wierzchnia składa się z jednej, dwóch lub większej liczby części i w jaki sposób są one ze sobą połączone. W tym miejscu opisano procedurę dla płyty wierzchniej składającej się z dwóch części, co jest najczęstszym przypadkiem.
4. Na przekroju promieniowym płyty wierzchniej (Rycina 2A,C) zbadaj strukturę i orientację słojów drzewa. Są one widoczne jako pasma rocznych przyrostów, składające się z jasnego drewna wczesnego i ciemniejszego drewna późnego, oddzielone granicami słojów (Rycina 2D).
5. Na podstawie rozmieszczenia i przejścia drewna wczesnego w późne określ, która strona odpowiada korze, a która rdzeniowi (Rycina 2C,G). W większości przypadków najświeższe słoje znajdują się przy spoinie w centrum płyty wierzchniej (gdy składa się ona z dwóch części; Rycina 2C,D,F). Są to słoje, które znajdowały się najbliżej kory, gdy drzewo wciąż rosło (Rycina 2D,G).
   UWAGA: Ponieważ analizujemy strukturę promieniową, słoje pojawiają się jako pasma, a nie pierścienie. Niemniej jednak w niniejszym protokole stosowane są terminy słoje drzewa oraz szerokość słoja (TRW).

2. Wybór miejsc pomiarowych na instrumencie muzycznym

1. Obejrzyj najszersze części każdego elementu płyty wierzchniej.
2. Sprawdź, czy występują jakiekolwiek uszkodzenia, naprawy, retusze lub zabrudzenia oraz w których miejscach lakier jest wystarczająco przezroczysty, aby widzieć słoje drewna. Jeśli instrument jest otwarty (w przypadku trwających napraw lub podczas renowacji), zmierz słoje na spodniej stronie płyty wierzchniej, gdzie nie nałożono lakieru.
3. Wybierz obszar z największą liczbą słojów i sprawdź, czy granice między nimi są rozpoznawalne (Rycina 2C,D). Pomiary mogą być prawidłowe tylko wtedy, gdy struktura drewna jest wyraźnie widoczna.
4. Staraj się wyraźnie dostrzec słoje, które znajdowały się najbliżej kory podczas wzrostu drzewa, aby dokładnie określić datę końcową (Rycina 2D). Do obserwacji użyj lupy lub mikroskopu stereoskopowego.
5. Wyznacz linię pomiarową w kierunku od kory do rdzenia. Wyposaż ją w skalę pomiarową (Rycina 2C). W tym celu na płycie umieść skalę (na przykład dostępną w sprzedaży papierową taśmę mierniczą).

3. Pozyskiwanie obrazów cyfrowych

1. Należy wykonać zdjęcia w celu pomiaru szerokości słojów przy użyciu systemu analizy obrazu. Połóż płytę wierzchnią skrzynki skrzypiec na skanerze i zeskanuj części wybrane do pomiaru słojów (Rysunek 2B). Wybierz rozdzielczość 1 200 dpi lub wyższą. Użyj skanera zapewniającego dużą głębię ostrości.
   UWAGA: Skanowanie nie jest jedyną metodą pozyskiwania obrazów. Można również użyć aparatu fotograficznego lub innego sprzętu. W przypadku konieczności wykonania kilku zdjęć, muszą one zostać odpowiednio scalone. Możliwy jest również pomiar szerokości słojów bezpośrednio na skrzypcach przy pomocy mikroskopu i specjalnego urządzenia pomiarowego (np. stołu pomiarowego). Jest to szczególnie przydatne w przypadkach słabej widoczności struktury oraz gdy konieczna jest obserwacja pod obiektywem mikroskopu stereoskopowego. W takim przypadku zdjęcia są wartościowe dla dalszej kontroli pomiarów oraz do celów archiwalnych.
2. Do edycji obrazów należy użyć programu do obróbki grafiki, aby sprawdzić jakość zdjęcia i dostosować kolor, jasność oraz kontrast w celu jak najlepszego uwidocznienia rocznych przyrostów i granic między nimi. Krok ten jest przydatny podczas pomiaru słojów za pomocą systemu analizy obrazu.
3. W celu przechowywania obrazów, zapisz je w odpowiednim formacie (.tiff, .jpg).

4. Pomiar szerokości słoja drzewa

1. Uruchom system analizy obrazu, najlepiej taki, który jest przeznaczony do automatycznej i manualnej detekcji słojów drzewa oraz pomiaru TRW.
2. Otwórz obraz i sprawdź lub ustaw kalibrację ręcznie, mierząc odległość o znanej długości na skali pomiarowej będącej częścią obrazu (Rysunek 2C,D).
3. Rozpocznij pomiar, klikając w granice słojów drzewa, tak aby zarejestrowana została odległość między nimi, reprezentująca TRW (Rysunek 2D). Zapisz, czy pierwszy zmierzony słój znajduje się bliżej kory, czy bliżej rdzenia. W przypadku skrzypiec klikaj granice słojów ręcznie, ponieważ automatyczna detekcja TRW jest zazwyczaj niemożliwa lub wymaga zbyt wielu korekt.
4. Zmierz wszystkie TRW wzdłuż linii pomiarowej. Zapisz dane jako serie słojów drzewa (Rysunek 2E), gdzie każde TRW jest przypisane do konkretnego roku względnego. Zapisz dane w jednym z powszechnie stosowanych formatów danych. Wykonaj więcej niż jeden pomiar na tej samej płycie w celu późniejszej weryfikacji.
   UWAGA: Istnieją również inne opcje (tutaj nieopisane) pomiaru TRW. Opcja 1: Użyj ogólnego systemu analizy obrazu, otwórz i skalibruj obraz, zmierz TRW i zapisz wyniki. Opcja 2: Używając soczewki powiększającej 10x z wbudowaną skalą metryczną, zmierz TRW bezpośrednio na skrzypcach i zapisz wyniki. Opcja 3: Użyj klasycznego zestawu sprzętu dendrochronologicznego składającego się z przesuwanego stołu pomiarowego, stereomikroskopu i specjalnego programu do zapisu pomiarów^4,15. Umieść skrzypce na stole i obserwuj je pod stereomikroskopem. Uruchom program do pomiaru słojów i zmierz TRW, klikając w granice słojów.

5. Przetwarzanie danych, datowanie krzyżowe i budowanie chronologii instrumentu

UWAGA: Do datowania krzyżowego wymagany jest specjalistyczny program oraz odpowiednie chronologie referencyjne.

1. W celu przetwarzania danych otwórz plik danych. Opisujemy tutaj sposób wykorzystania surowych serii TRW (tj. TRW (w mm) w funkcji lat; Rysunek 2E).
   UWAGA: Możliwa jest również praca na danych zaindeksowanych.
2. Aby przeprowadzić datowanie krzyżowe serii słojów drzewa z tego samego instrumentu, otwórz serię słojów do datowania oraz inną serię słojów z tego samego instrumentu, która będzie służyć jako referencyjna, a następnie uruchom datowanie krzyżowe, co przesunie je do pozycji synchronicznej (zdatowanej krzyżowo).
3. Sprawdź wzorce słojów drzewa oraz parametry datowania krzyżowego. Jeśli pomiar jest prawidłowy, wzorce słojów, zwłaszcza z tej samej płyty, są bardzo podobne (Rysunek 2E), a parametry datowania krzyżowego przyjmują wysokie wartości.
   1. Sprawdź następujące główne parametry datowania krzyżowego stosowane w badaniach skrzypiec: współczynnik zgodności Gleichläufigkeit (Glk%), wartość t według Baillie i Pilchera (TVBP) oraz wartość t według Hollsteina (TVH)^20,21,22.
   2. Parametry uznaje się za statystycznie istotne, jeśli Glk ≥65%, TVBP ≥4,0, TVH ≥4,0. W przypadku datowania instrumentów muzycznych należy stosować surowsze kryteria i wyższe wartości parametrów (np. TVBP ≥7,0).
   3. Uwzględnij również stopień pokrycia (OVL), który wskazuje okres nakładania się dwóch serii słojów drzewa, wyrażony w latach.
4. Gdy dwie serie słojów drzewa znajdą się w tej samej relatywnej skali czasu, zapisz pozycję serii. Powtarzaj ten krok, aż wszystkie serie słojów dla każdej płyty i instrumentu zostaną zdatowane krzyżowo.
   UWAGA: Datowanie krzyżowe opiera się na porównaniu (dwóch) serii słojów poprzez obliczenie statystycznych parametrów podobieństwa oraz porównanie graficzne (dopasowanie) wykresów. Dobna zgodność między seriami słojów (z tego samego instrumentu) potwierdza poprawność pomiaru, która może być zaburzona, jeśli słoje są bardzo wąskie, niewyraźne lub nieobecne (tj. nie powstały w drzewie).
5. Aby stworzyć chronologię skrzypiec, gdy wszystkie serie TRW z tej samej płyty i instrumentu zostaną zdatowane krzyżowo, przeanalizuj ich wykresy. Następnie wybierz te, które nie zawierają błędów pomiarowych, i wyciągnij z nich średnią, aby utworzyć chronologię instrumentu. Na tym etapie chronologia nie jest jeszcze datowana.
   1. W tym celu wykonaj co najmniej dwa pomiary z każdej części płyty wierzchniej. Jeśli zgodność między seriami w obrębie instrumentu jest statystycznie istotna, uśrednij wszystkie serie słojów w jedną chronologię instrumentu.

6. Kalibracja instrumentu

1. Przeprowadź datowanie krzyżowe chronologii skrzypiec z chronologiami referencyjnymi. Na tym etapie wykorzystaj kilka chronologii referencyjnych. Wykonaj datowanie krzyżowe, sprawdź parametry zgodności i wizualnie oceń proponowaną pozycję datowania.
   1. Aby datowanie było pomyślne, upewnij się, że ta sama data końcowa została potwierdzona przez wiele chronologii o istotnych statystycznie parametrach, a także poprzez optyczne porównanie sekwencji. W celu dodatkowego potwierdzenia datowania zastosuj dodatkowe techniki, takie jak tworzenie średnich chronologii z pasujących krzywych lub segmentacja dłuższych serii.
      UWAGA: Jest to krytyczny etap, ponieważ do datowania niezbędne są odpowiednie chronologie referencyjne. Niektóre dane referencyjne są dostępne w bazie ITRDB¹⁴.
2. Podaj datę końcową, która stanowi końcowy wynik analizy dendrochronologicznej²³. Oszacuj liczbę lat, którą należy dodać do daty końcowej, aby zaproponować potencjalną datę wykonania instrumentu. W tym celu wykorzystaj informacje z etykiety (jeśli jest oryginalna) oraz inne źródła dotyczące potencjalnego wieku, obszaru geograficznego, producenta i cech organologicznych instrumentu ocenionych przez innych ekspertów.
3. Spróbuj potwierdzić założenia dotyczące wieku, twórcy i obszaru pochodzenia, ponieważ pomaga to rozstrzygnąć, czy skrzypce są autentyczne.
   UWAGA: Data końcowa nie wskazuje roku, w którym wykonano skrzypce; musi on zostać oszacowany.
4. Sporządź raport zawierający dendrochronologiczną datę końcową oraz wystarczające informacje o przeprowadzonym badaniu, wsparte danej, które mogą pomóc w interpretacji datowania.
   UWAGA: Najważniejsze kroki protokołu przedstawiono na Rysunku 2.

Rycina 2: Szczegółowa reprezentacja etapów protokołu. (A) Skrzypce z płytą wierzchnią wykonaną z dwóch płyt rezonansowych (basowej i dyskantowej); (B) skanowanie płyty wierzchniej; (C) część wybrana do pomiaru szerokości słojów drzewa (TRW) (precyzja 0,01 mm) i kierunek pomiaru od kory do rdzenia (które znajdowały się poza płytą); (D) słoje drzewa jako pasy na płycie radialnej i kierunek pomiaru TRW od ciemniejszego drewna późnego do jasnego drewna wczesnego; gwiazdki wskazują miejsce sklejenia dwóch płyt z datami końcowymi 2003 i 1995; +1, +2, +3… oznaczają położenie granic słojów (+) oraz numery słojów (1, 2, 3); pasek skali = 1 cm; (E) serie słojów drzewa strony dyskantowej i basowej skrzypiec w pozycji datowania krzyżowego z zaznaczonymi datami końcowymi 2003 i 1995; (F) różne daty końcowe dwóch płyt wynikające z różnej liczby słojów usuniętych podczas produkcji instrumentu; (G) orientacja płyty rezonansowej w drzewie oraz słoje drzewa odpowiadające dacie końcowej i ostatni słój pod korą utworzony przed ścięciem drzewa. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Wyniki

Typowym przypadkiem, w którym zamówiono badanie dendrochronologiczne, są skrzypce przypisywane Andrea Guarneriemu z Cremony, należące do rodziny/szkoły, która wyprodukowała liczne cenne instrumenty^16,24. Rozważane skrzypce posiadały dwie etykiety. Jedna z nich stwierdzała, że instrument został wykonany przez Andrea Guarneriego z Cremony w 1747 roku, podczas gdy druga wskazywała jedynie rok 1867. Jednakże badanie organologiczne skrzypiec (Ryc....

Dyskusja

Prezentowany protokół opisuje procedurę datowania dendrochronologicznego skrzypiec. Procedura obejmuje kilka krytycznych kroków. Pierwszym z nich jest identyfikacja słojów drzew w celu prawidłowego zmierzenia ich szerokości. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ słoje drzew są często bardzo wąskie lub mają niejasne granice ze względu na niewielką ilość późnego drewna (krok 1.3). Wykrywanie słojów drzew może być skomplikowane ze względu na starzenie się drewna, ciemne i nieprzezroczyste lakiery²⁸ lub ...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
CDendro	Cybis Elektronik & Program do https://www.cybis.se Data AB		CoDendro do zarządzania danymi dendro i krzyżowania
CooRecorder	Cybis Elektronik & Program Data AB	https://www.cybis.se	CooRecorder do pomiaru szerokości słojów drzew na obrazach
TSAP-Win	RINNTECH	https://rinntech.info/products/tsap-win/	Oprogramowanie do analizy szeregów czasowych