《Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage》：An evolving scenario in the study of illuminated manuscripts: innovative approaches to research questions
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本文推荐一项针对彩绘手稿（illuminated manuscripts）这一复杂脆弱文化遗产的研究。为解决其多维度（物质、象征、结构）信息整合与公众展示的难题，研究人员通过Codex 4D、DataSpace-ISPC及Illuminated Manuscripts Hub等项目，探索了创新的多学科数字化方法。研究构建了集4D数字化、语义知识图谱、IIIF标准2D查看器与ATON框架3D交互环境于一体的数字生态系统，实现了从表层到亚表层（如通过MWIR中波红外热成像）的多层次信息集成与访问。该成果显著提升了手稿的学术研究深度与公众参与广度，为文化遗产的数字化保护、研究与传播提供了可复制的范式。
在人类文明的长河中，书籍不仅是知识的载体，其本身也是精湛工艺与艺术的结晶。其中，彩绘手稿（illuminated manuscripts）尤为特殊，它们以手工抄写文本，并饰以精美的插画、装饰字母和金箔，是研究中世纪及文艺复兴时期艺术、文化、宗教和技术的宝贵窗口。然而，这些历经数百年的手稿极为脆弱，对光照、温湿度极为敏感，其物理保存面临着严峻挑战。传统上，学者们——包括古文书学家、古文字学家、艺术史学家和文献学家——从各自专业角度对它们进行研究，但所产生的知识往往是割裂的。同时，面向公众的展示通常仅限于博物馆展柜中静态、昏暗灯光下的寥寥数页，观众难以领略其全貌与深层细节。如何在不损害实物的情况下，深入探究手稿的物质构成、制作工艺、隐藏信息（如底稿、修改痕迹），并将这些多维度、跨学科的知识整合起来，服务于研究社群并生动地呈现给公众，成为文化遗产科学领域亟待解决的关键问题。
近期发表于《Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage》的一项研究，题为“探究彩绘手稿研究的演进：创新方法应对研究问题的新范式”，为我们提供了一套系统性的解决方案。这项由Alessandra Chirivì、Eva Pietroni、Matteo Greco、Andrea Pandurino和Alberto Bucciero共同完成的工作，系统介绍了意大利国家研究委员会遗产科学研究所（CNR ISPC）主导的三个关联研究项目：Codex 4D、DataSpace-ISPC和正在建设中的Illuminated Manuscripts Hub。这些项目共同构建了一个创新的多学科框架，旨在通过数字化技术全面提升对彩绘手稿的认知、保存与利用水平。
研究人员采用了多种前沿技术方法的组合来构建其数字生态系统。首先是多模态数字化采集：利用摄影测量法获取手稿表面高精度3D模型；结合中波红外（MWIR）脉冲热成像和反射成像技术，探测并记录亚表层的隐藏信息（如底稿、pentimenti修改痕迹），形成所谓的“第四维度”数据。其次，采用一系列便携式非侵入式诊断技术进行材料表征，包括X射线荧光（XRF）、拉曼光谱（Raman spectroscopy）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、高光谱成像等，用于识别颜料、评估保存状态。在数据整合与表示层面，研究构建了基于CIDOC-CRM（概念参考模型）的语义知识图谱，以连接所有异构数据。数据可视化则采用了多模态策略：通过知识图谱进行多维信息探索；利用国际图像互操作性框架（IIIF）标准实现2D图像的高清查看与标注；并基于开源框架ATON开发交互式3D/4D环境，用于集成模型、分层纹理（如RGB、UV、红外）和语义注释。整个研究涵盖了来自意大利多家图书馆的多个珍贵手稿样本，如罗马卡萨纳滕斯图书馆的15世纪汇编本ms.59、罗马安吉丽卡图书馆的《De Balneis Puteolanis》（ms.1474）、《神曲》（ms.1102）和《时辰书》（ms.459），以及佩鲁贾奥古斯塔图书馆的多部13-14世纪手稿等。
研究结果通过不同项目的成果具体展现，每一项都针对特定的目标和用户群体。
在Codex 4D项目中，研究团队成功创建了一个超越传统2D数字化的“4D”手稿旅程。该项目专注于实验从表面到亚表层的数字化新流程，并将数据集重构成一个单一的、带注释的虚拟模型。其成果包括一个多媒体网站、一个用于科学可视化与4D模型交互分析的3D网页应用，以及一个用于博物馆展示的全息混合现实展柜。网页应用集成了多种工具：测量工具可用于模型上的距离测量；揭示透镜工具允许用户在表面RGB图层和三个不同深度的红外（IR）亚表层之间切换，探查隐藏元素；基于物理的渲染（PBR）着色器模拟了金箔的光泽。用户还可以按类别（如图像学、材料与技术、保存状态、文本与书写等）筛选和查看映射在模型上的3D注释，这些注释关联着详细的多媒体内容。全息展柜则通过戏剧化叙事和手势交互（利用Leap motion传感器），为公众提供了沉浸式的感官体验，有效提升了参观者对这类复杂文物的兴趣和理解。用户体验评估获得了积极反馈。
在DataSpace-ISPC平台项目中，研究旨在为遗产科学领域创建一个用于访问、共享和长期保存研究数据的数字平台。该平台基于Arches开源系统构建，并集成了专为科学数据管理的Arches for Science扩展。其核心创新在于利用知识图谱来管理和连接来自不同领域（如艺术史分析与材料诊断证据）的异构数字资源。以一个来自佩鲁贾奥古斯塔图书馆的彩绘手稿案例研究为例，平台成功整合了非侵入式诊断数据（如XRF光谱）与人文知识。平台实现了对IIIF标准的支持，通过集成Mirador查看器，用户可以在一个互操作的环境中高清查看、比对和注释手稿图像。知识图谱可视化清晰地展示了手稿、分析活动、仪器、人物等实体间的语义关系。
作为当前发展的重点，Illuminated Manuscripts Hub试点项目旨在E-RIHS.it的DIGILAB平台上构建一个专门用于彩绘手稿的虚拟研究环境。该试点整合并拓展了前两个项目的经验与技术。其界面设计提供了对手稿的多模态访问：包括基于知识图谱的概念关系浏览、基于IIIF和Mirador的2D查看器，以及功能增强的3D播放器。3D播放器继承了Codex 4D的工具并有所扩展，如支持8K多分辨率纹理、更灵活的注释创建与编辑（支持编辑者角色），甚至允许编辑者上传新的手稿配置模型。该试点正致力于开发一个专门描述彩绘手稿的本体模型，基于CIDOC-CRM及其扩展（如CRMSci, CRMDig），以更精准地支持手稿制作、文本、彩绘、装订、保存状态、诊断研究等方方面面的语义描述，确保数据的FAIR（可发现、可访问、可互操作、可重用）原则和跨平台互操作性。
研究的结论部分强调，彩绘手稿作为复杂脆弱的文物，其保护需求与利用愿望常难以兼顾。本文介绍的三个项目代表了一种创新的多学科方法，将手稿视为承载有形与无形元素的动态文化对象。通过创建直接、交互式的多维度和多模态数字表征（在虚拟/混合现实环境、IIIF标准2D查看器中），并辅以增强组件间语义关系的知识图谱，该研究成功弥合了不同学科视角之间的鸿沟。Codex 4D项目面向多元受众，从专家到普通公众，通过科学可视化工具和情感化叙事策略扩大了手稿的可及性。DataSpace-ISPC平台专注于研究社群的需求，特别是诊断数据的集成与语义化管理。而Illuminated Manuscripts Hub则致力于构建一个面向科学社区、基于强大数据模型和标准化本体的可持续数字生态系统，为文化遗产的数字化研究、保护与传播树立了新的标杆。这项工作不仅深刻改变了对彩绘手稿本身的研究范式，也为更广泛的文化遗产数字孪生（digital twin）和智慧化管理（如结合物联网IoT监测）奠定了方法论与技术基础，有望在未来推动文化遗产领域的开放式科学研究和全球化协作。
