Multispektralfotografie – Das Unsichtbare lesen
Mohamed Basuony, Nuray Haskilic und Aşina Aleyna Yıldız
Dieser Beitrag stellt die Methode der Multispektralfotografie (MSI) in der Arbeit mit Handschriften vor. Schritt für Schritt wird der Prozess erklärt und auf Herausforderungen und Chancen hingewiesen. Da Handschriften in verschiedenen Archiven und Bibliotheken liegen, wird die enge Kooperation zwischen unterschiedlichen Institutionen thematisiert. Schließlich werden Pionierprojekte der MSI vorgestellt, die wesentlich dazu beitragen, die Methode im wissenschaftlichen Kanon zu verankern.
Einleitung
Die digitale Paläographie hat am Institut der Digital Humanities an der Georg-August Universität Göttingen einen eigenen Forschungsschwerpunkt. Seit diesem Jahr ist dort ein Projekt über zwei Jahre in Förderung, um eben jene noch junge Teildisziplin für interessierte Studierende auf vielerlei Art und mit technischen Ansätzen zugänglich zu machen. Darunter fällt auch die Multispektralfotografie (MSI), die heute aus der Erforschung und Bewahrung von Handschriften nicht mehr wegzudenken ist. MSI ist eine Art der Fotographie mit verschiedenen Filtern und Lichtern, die bestimmte Wellenlängen einfängt.
Neben Tutorials über MSI wird auch eine eigene App, Proteus, entwickelt, um die Nachbearbeitung zu simulieren und als zugängliche „light“-Version der derzeit in diesem Bereich verwendeten Programme anzubieten. Denn das „nicht-invasive“ digital fotografische Verfahren MSI hat sich bei der Aufbereitung von beschädigten und gealterten Handschriften bereits vielfach bewährt. Durch das Arbeiten mit einem definierten Wellenlängenbereich des Lichtspektrums wird eine Bandbreite an Fotografien erstellt, die Unsichtbares sichtbar machen. Für diesen komplizierten Prozess bedarf es jedoch einer erfahrenen Hand, den es im Folgenden zu besprechen gilt.
Ablauf einer Handschriften-Fotografie
Bei der Planung zum Fotografieren von Handschriften mit MSI ist es unerlässlich, eng mit der betreuenden Bibliothek oder dem Archiv zusammenzuarbeiten. Mittelalterliche Handschriften sind oft wertvolle und fragile Gegenstände des kulturellen Erbes, was ihre Nutzung und den Zugang zu ihnen erschwert. Forschende benötigen in der Regel bestimmte Erlaubnisse oder Referenzen, um die meist verschlossen aufbewahrten Handschriften zu betrachten oder scannen zu dürfen.
Der erste Schritt im Fotografieprozess liegt im Durchsuchen des Katalogs, um Handschriften zu identifizieren. Viele Institutionen bieten heute umfangreiche Online-Kataloge, die Beschreibungen, den Zustand und vorherige Digitalisierungsversuche enthalten. Sobald eine Handschrift zur Untersuchung und Analyse ausgewählt wurde, sollte die Verfügbarkeit der Bibliothek oder des Archivs für externe Projekte bestätigt werden. Dies hängt oft von Faktoren wie der Fragilität der Handschrift und eventuellen Restaurierungsarbeiten ab.
Als nächstes wird die verantwortliche Person kontaktiert, um die Gegebenheiten und mögliche Restriktionen abzuklären. Dies sorgt für klare Grenzen und Entscheidungen im Fotografieprozess. Bibliotheken fragen oft, warum genau diese Handschrift ausgewählt wurde. Für MSI kann als Antwort gegeben werden, dass dieser Prozess dabei helfen kann, verlorene oder unleserliche Textteile wiederherzustellen, was zur akademischen Forschung und zum Erhalt des kulturellen Erbes beiträgt. MSI hat den Vorteil, dass es nicht invasiv ist, die Handschrift also nicht beschädigt wird, weil sie mit LED-Lichtern mit geringer Wärme arbeitet, was die Sicherheit fragiler Dokumente gewährleistet.
Bevor das eigentliche Fotografieren losgehen kann, ist es essentiell, einen Zustandsbericht für die Handschrift anzufordern. Dies sorgt dafür, dass sowohl Bibliothekar*innen/Archivar*innen als auch Bildwissenschaftler*innen über den Zustand der Handschrift informiert sind. Ein solcher Bericht hilft, potenzielle Probleme zu identifizieren, die den Fotografieprozess beeinträchtigen könnten, und schützt die Bildwissenschaftler*innen vor Haftungsansprüchen im Falle bereits vorhandener Schäden. Es ist von größter Bedeutung, die Regeln der aufbewahrenden Institution zu respektieren und die Handschriften sorgfältig gemäß den gegebenen Anweisungen zu behandeln.
Nach Genehmigung der Fotografie-Anfrage wird ein Termin für das Fotografieren festgelegt. Sollte das Handschrift nicht transportiert werden können, haben wir in Göttingen die Möglichkeit, ein tragbares Phase-One-MSI-System zu verwenden, das sich hervorragend für solche Einsätze eignet.
Nach Abschluss des Fotografierens erfolgt eine Nachbesprechung mit der Bibliothek. Im Falle erfolgreicher Forschung werden die Ergebnisse mit den entsprechenden Institutionen geteilt.
Die Ausstattung und der Fotografie-Prozess
Wie Alexander Zawacki in seinem Blogpost Digital Palaeography erklärt,1 nutzen wir in Göttingen das Phase-One-System, ein tragbares und einfaches MSI-System. Es besteht aus zwei Reihen von LED-Lichtern, die Wellenlängen von ultraviolett bis infrarot ausgeben, verschiedenen Filtern, die es uns ermöglichen, präzisere Daten zu erfassen, indem diese bestimmte Lichtbereiche isolieren; sowie einer Kamera. Für Fotovorgänge werden häufig handelsübliche Kameras verwendet, da diese im Vergleich zu Scannern günstiger und leichter zugänglich sind. Darüber hinaus haben wir unsere Ausrüstung kürzlich um ein transmissives Licht2 erweitert, das besonders bei der Arbeit mit Palimpsesten3 hilfreich ist.4
Einfach ausgedrückt, werden beim Fotografieren von Handschriften mit einem MSI-System einfache LED-Lichter verwendet, um so viele Daten wie möglich von dem fotografierten Folium (also der Handschriftenseite) zu erhalten. Das Einrichten des Systems und das Platzieren der Handschrift – oft zusammen mit einer Farbpalette für den Vergleich von Realfarben – stellen den Beginn des Prozesses dar. Es ist unwahrscheinlich, dass ein einziges Bild alle gewünschten Details einer Seite einfängt. Wie bereits erwähnt, liegen einige der von uns verwendeten Lichtquellen für das MSI-System außerhalb des sichtbaren Spektrums. Daher wird eine spezielle Software zur Nachbearbeitung genutzt, um jedes Bild einzeln oder durch das Stapeln mehrerer Bilder zu analysieren, damit das lesbarste Bild eines Foliums entsteht.5
Mit einer Software wie Hoku6 werden von der Kamera gesammelte Daten mithilfe von Filtern analysiert. Es gibt verschiedene Techniken, die je nach Zielsetzung für die fotografierten Handschriftenseiten eingesetzt werden. Zu den häufigsten und stärksten Techniken gehört die Principal Component Analysis (PCA)7 und die Independent Components Analysis (ICA)8. Leider gibt es bisher wenig Forschung zu MSI, da es eine relative neue Methode zu Erfassung von mittelalterlichen Handschriften ist; insbesondere fehlen Untersuchungen dazu, welche Techniken zu den besten Post-Prozess-Ergebnissen führen. Daher arbeiten Paläograph*innen und Bildwissenschaftler*innen zusammen, um die spezifischen Anforderungen individuell für jede Handschriftseite zu identifizieren und passendes Licht, Filter und Software auszuwählen.

Die Filter
Für den Einsatz von MSI ist es von Bedeutung zu verstehen, worin die Möglichkeiten von MSI liegen und welche Filter wofür, im fotografischen Teil des Prozesses wofür verwendet werden. Es ist wichtig, dabei im Hinterkopf zu behalten, dass der größte Teil der möglichen Ergebnisse erprobt werden muss, da der Einsatz der Filter mögliche verborgene oder beschädigte Inhalte gerade dort aufdecken kann, wo das bloße Auge versagt.
Stellt man sich nun verschiedene Handschriften vor, denen man vielleicht bereits begegnet ist und deren Zustand unter den Jahrhunderten von Lagerung, Benutzung und Zweckentfremdung gelitten haben, so tauchen eine Reihe von möglichen Problemen auf, die die Leserlichkeit erschweren oder gar unmöglich machen. Man denke an Verschmutzungen, die durch einfache Benutzung entstehen können oder die Zerstörung durch chemische Mittel, um solche Verschmutzungen zu reinigen. Weniger Alltägliches wie Brände, Wasserschäden oder Ungezieferbefall sind jedoch ebenso in Archivalien vorhanden, genauso wie Palimpseste und neu aufgetragene Farbschichten, die undurchdringbar scheinen. All diese Handschriften, deren Unleserlichkeit einen Verlust für die Wissenschaft darstellt, waren vor Technologien wie MSI, aber auch HSI (hyper spectral imaging), IRR (infrared reflectography) und vielen weiteren Methoden nicht zu verwerten. Nun ist die Technologie vorangeschritten und gewährt eben jene Möglichkeiten zu Wiederherstellung. Gerade MSI zeichnet sich dadurch als besonders vielseitig aus und gewährt den Nutzer*innen einen guten Ausgangspunkt für weitere Forschung.
Das Göttinger LED-System gibt abwechselnd ein großes Spektrum an sichtbaren und nicht-sichtbaren Wellenlängen auf die ausgewählte und platzierte Handschrift ab. Jeder Filter hat dabei andere Aufgaben und Schwerpunkte, da die einzelnen Bestandteile einer Handschrift unterschiedlich und je nach Konzentration oder Herkunft auf den Lichteinfluss reagieren. Es Im Folgenden sollen einige der wichtigsten Filter vorgestellt werden.9
Zu den nicht-sichtbaren Wellenlängen gehören UV-Licht (360–400 nm) und das Infrarotlicht (780–1100 nm). Das UV-Licht nutzt seine kurzwellige Eigenschaft, um fluoreszierende Gegebenheiten auf der oberen Schicht des Materials sichtbar zu machen. Zum Beispiel kann Pergament fluoreszieren; wenn es mit einer nicht-fluoreszierenden Tinte beschrieben wurde, setzt sich der Hintergrund deutlich leuchtend von der Schrift ab und kann, weshalb diese zu besserer Lesbarkeit führen kann, selbst wenn die Schrift bereits verblasst ist. Sollten verschiedene Tinten übereinander verlaufen, könnte man nach Unterschieden in der Fluoreszenz suchen, um sie voneinander abzugrenzen. Man erfährt demnach erst im Prozess, ob sich der Einsatz von UV-Licht lohnt, und genau deshalb ist es sinnvoll die breite Palette Möglichkeiten von MSI einzusetzen.10
Infrarotlicht (IR) dagegen hat eine längere Wellenlänge, die dünnere Schichten Material durchdringen kann und damit für Palimpseste geeignet ist. Auch hier reagieren die Bestandteile unterschiedlich und bieten eine teils „durchsichtige, reflektierende oder absorbierende“11 Ansicht, wodurch man auch hier Unterscheidungen etwa von späteren Ergänzungen gut treffen kann. Kohlenstoffhaltiges Material wirkt beispielsweise absorbierend und wird damit gut erkannt; es erscheint tiefschwarz auf der Aufnahme, dagegen ist eine Tinte aus Eisengallus reflektierend und damit hell.12
Natürlich werden auch die sichtbaren Wellenlängen (400–780nm) in den roten, grünen und blauen Bereichen bedient. Meist wird mit diesen begonnen, um bereits eine Farb- und Pigmentanalyse vorzunehmen. So können durch bestimmte Farbfilter Farben herausgearbeitet werden, um diese hervorzuheben und gesondert zu betrachten. Wenn beispielweise ein Rotfilter genutzt wird, dann wird nur rotes Licht durchgelassen und es wird betrachtet, wie die Handschrift/Material im roten Spektrum reflektiert. Eine rötliche Tinte wird dabei heller erscheinen als beispielsweise eine bläuliche, die eher wenig Rotlicht reflektieren kann. Damit geht man über die verschiedenen Farbfotografien und sondert Pigmente und Tinten untereinander oder von Flecken und Schäden ab. Dies passiert über die beim Fotografieren entstandenen Kontraste oder mit Hilfe der nachträglichen Bildbearbeitung, welche die Leserlichkeit weiter erhöhen.13




Wichtige MSI-Projekte
Zu den Errungenschaften von MSI gehört die Wiederherstellung des „Archimedes Palimpsest“. Dass es sich um ein Palimpsest handelt, welches insgesamt sieben Traktate von Archimedes beinhaltet und in einem byzantinischen Gebetsbuch in griechischer Sprache aus dem 13. Jahrhundert gefunden wurde, hat sich im 20. Jahrhundert herausgestellt. Es handelt sich dabei um die letzten Überlieferungen zweier Traktate, „Stomachion“ und „Methodenlehre“, die ohne diesen Fund für die Forschung nicht zugänglich wären.
Die heute vorliegende Pergament-Handschrift umfasst 174 Folia. Die ursprüngliche Archimedes-Handschrift wurde vermutlich im 10. Jahrhundert in Konstantinopel geschrieben, bevor die Traktate auseinandergenommen und der Text abgekratzt wurden, um die Seiten für das Gebetsbuch neu zu verwenden. Um nun den Archimedes-Text sichtbar zu machen, wurde unter anderem MSI am Rochester Institute of Technology angewendet.
Unter den zwei gewählten Lichtquellen, RGB-Filter und UV-Filter, war der Text bereits gut sichtbar und es wurde erkannt, dass der Archimedes-Text vertikal zum neuen Text verläuft. Die sichtbare Lichtquelle, angereichert mit verschiedenen Farben, konnte bei dem Grün- und Blaufilter die besten Ergebnisse erzielen. Dies zeigt, wie wichtig mehrfache Testungen der Gegebenheiten sind. Beim UV-Licht war das Ergebnis am besten, da es auch überlappende Stellen sehr gut herausarbeiten konnte. Ein Vorteil für die Beleuchtung war, dass die Tinten durch ihre zeitlich entfernte Auftragung unterschiedlich waren, wodurch sie sehr verschieden auf die eingesetzten Lichtfilter reagiert haben.14
Ein anderes Projekt ist „Lazarus“, eine gemeinnützige Initiative, die MSI einsetzt, um Objekte des kulturellen Erbes wie Handschriften, Karten und Artefakte wiederherzustellen und zu bewahren, die entweder verborgen oder beschädigt wurden. Das Projekt verfolgt das Ziel, durch den Einsatz nicht-invasiver Methoden Wissenschaftler*innen aus verschiedenen Disziplinen zusammenzubringen, um beschädigte Objekte wieder zum Leben zu erwecken. Indem hochauflösende Aufnahmen erstellt werden, die mit traditionellen Methoden kaum möglich sind, nutzt das Lazarus-Projekt ebenfalls eine transportierbare MSI-Ausrüstung, die das flexible, ortsungebundene Arbeiten ermöglicht.
Die Vorteile von MSI werden durch solche Projekte. Darüber hinaus ermöglicht MSI ein tieferes Verständnis, indem es letztendlich unsere historischen Aufzeichnungen erweitert und durch digitale Repositorien einen breiteren Zugang zu diesen wertvollen Ressourcen ermöglicht.
Die meisten Digital Humanities-Projekte verfolgen nicht nur wissenschaftliche Ziele, indem sie neue Methoden testen und verbreiten, sondern auch die Ausbildung erweitern, sprich neue Generationen von Studierenden schulen, die den Personalmangel in diesen Bereichen verringern helfen. Um Studierenden und Forschenden praktische Erfahrung in Technologien wie MSI zu ermöglichen, sind Projekte wie Lazarus nötig, damit die Kluft zwischen traditioneller Geisteswissenschaft und modernen digitalen Methoden geschlossen sowie die Zukunft, der Wiederherstellung und der Konservierung von Handschriften sichergestellt werden. Wir hoffen, dass MSI in naher Zukunft noch weitere Errungenschaften und Schätze zutage fördert. Auch dank dem steigenden Interesse wird diese Technologie hoffentlich zugänglicher und günstiger, sodass mehr Institutionen gemeinsam an Projekten arbeiten können.15
| Mohamed Basuony studiert im Master Applied Computer Science an der Universität Göttingen. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt eManuSkript. |
| Nuray Haskilic ist Masterstudentin der Digital Humanities an der Universität Göttingen und Hilfskraft im Projekt eManuSkript. |
| Aşina Aleyna Yıldız ist Masterstudentin der English Literature, Language & Culture an der Universität Göttingen und Hilfskraft im Projekt eManuSkript. |
- Zawacki, Alexander: Light on a Living Text. MSI at Göttingen, in: Digital Palaeography, 2023, URL: https://palaeography.hypotheses.org/298 (15.12.2024). [↩]
- Bei einer transmissivem Lichtquelle handelt es sich um ein unter der Handschrift liegendes Licht in Form einer Platte. [↩]
- Ein Palimpsest ist eine abgeschabte und dann wieder neu beschriebene Handschriftenseite. [↩]
- Jones, Cerys, et al.: Understanding multispectral imaging of cultural heritage. Determining best practice in MSI analysis of historical artefacts, in: Journal of Cultural Heritage, 2019, DOI: 10.1016/j.culher.2020.03.004. [↩]
- Jones, Cerys, et al.: Understanding multispectral imaging of cultural heritage. Determining best practice in MSI analysis of historical artefacts, in: Journal of Cultural Heritage, 2019, DOI: 10.1016/j.culher.2020.03.004. [↩]
- Hoku, bereitgestellt vom Rochester Institute of Technology (RIT), ist ein kostenloses, Java-basiertes Tool zur Nachbearbeitung von Scans, das für die multispektrale Bildgebung verwendet wird, um beschädigte oder gelöschte Schriften wiederherzustellen. [↩]
- Jolliffe, I. T.: Principal Component Analysis, 2002, DOI: 10.1007/b98835: PCA is a technique for decomposing a set of data into its intrinsic variability, preserving the maximum variability of the data in fewer dimensions [↩]
- Aapo Hyvärinen, Juha Karhunen, Erkki Oja: Independent Component Analysis, 2001, DOI: 10.1002/0471221317: „ICA is designed to separate sources of signals from a series of measurements“. Alejandro Giacometti, Alberto Campagnolo, Lindsay MacDonald, Simon Mahony, Stuart Robson, Tim Weyrich, Melissa Terras, Adam Gibson: The value of critical destruction: Evaluating multispectral image processing methods for the analysis of primary historical texts, in: Digital Scholarship in the Humanities, Volume 32, Issue 1, 2017, Pages 101–122. https://academic.oup.com/dsh/article/32/1/101/2957366 [↩]
- Davies, Helen, Zawacki, Alexander: Making Light Work. Manuscripts and Multispectral Imaging, in: Journal of the Early Books Society, 22, 2019, S.183-199. URL: https://heller.uccs.edu/sites/default/files/inline-files/Making_Light_Work_Manuscripts_and_Multis.pdf; Zawacki, Alexander et al.: Fragments under the Lense. A Case Study of Multispectral versus Hyperspectral Imaging for Manuscript Recover, in: Digital Philology. A Journal of Medieval Cultures, Volume 12, Nr. 1, 2023, S.123-143, DOI: 10.1353/dph.2023.0004; Moreton, Melissa: Seeing the Invisible — Multispectral Imaging of Ancient and Medieval Manuscripts, in: himml (Hill Museum & Manuscript Library, 01.07. 2019, URL: https://hmml.org/stories/seeing-invisible-multispectral-imaging-ancient-medieval-manuscripts/; Cosentino, Antonio: Identification of pigments by multispectral imaging; a flowchart method, in: Heritage Science, 2, 2014, DOI: 10.1186/2050-7445-2-8 [↩]
- Cosentino, Antonio: Identification of pigments by multispectral imaging; a flowchart method, in: Heritage Science, 2, 2014, DOI: 10.1186/2050-7445-2-8; Lettner, Martin et al.: Registration of Multi-spectral Manuscript Images as Prerequisite for Computer Aided Script Description, 2009, in: in: Proceedings of the 12th Computer Vision Winter Workshop, Graz 2009, URL: http://hdl.handle.net/20.500.12708/51969; Jones, Cerys, et al.: Understanding multispectral imaging of cultural heritage. Determining best practice in MSI analysis of historical artefacts, in: Journal of Cultural Heritage, 45, 2020, S. 339-350, DOI: 10.1016/j.culher.2020.03.004; Knox, Keith, et al.: Multispectral Imaging of the Archimedes Palimpsest, in: PICS 2001. Image Processing, Image Quality, Image Capture Systems Conference, 4, 2001, S.206-210, URL: https://www.imaging.org/common/uploaded%20files/pdfs/Papers/2001/PICS-0-251/4623.pdf [↩]
- Cosentino, Antonio: Identification of pigments by multispectral imaging; a flowchart method, in: Heritage Science, 2, 2014, DOI: 10.1186/2050-7445-2-8. [↩]
- Cosentino, Antonio: Identification of pigments by multispectral imaging; a flowchart method, in: Heritage Science, 2, 2014, DOI: 10.1186/2050-7445-2-8; Davies, Helen, Zawacki, Alexander: Making Light Work. Manuscripts and Multispectral Imaging, in: Journal of the Early Books Society, 22, 2019, S.183-199, URL: https://heller.uccs.edu/sites/default/files/inline-files/Making_Light_Work_Manuscripts_and_Multis.pdf [↩]
- Cosentino, Antonio: Identification of pigments by multispectral imaging; a flowchart method, in: Heritage Science, 2, 2014, DOI: 10.1186/2050-7445-2-8; Davies, Helen, Zawacki, Alexander: Making Light Work. Manuscripts and Multispectral Imaging, in: Journal of the Early Books Society, 22, 2019, S.183-199, URL: https://heller.uccs.edu/sites/default/files/inline-files/Making_Light_Work_Manuscripts_and_Multis.pdf [↩]
- Knox, Keith, et al.: Multispectral Imaging of the Archimedes Palimpsest, in: PICS 2001. Image Processing, Image Quality, Image Capture Systems Conference, 4, 2001, S.206-210, URL: https://www.imaging.org/common/uploaded%20files/pdfs/Papers/2001/PICS-0-251/4623.pdf; Davies, Helen, Zawacki, Alexander: Making Light Work. Manuscripts and Multispectral Imaging, in: Journal of the Early Books Society, 22, 2019, S.183-199, URL: https://heller.uccs.edu/sites/default/files/inline-files/Making_Light_Work_Manuscripts_and_Multis.pdf [↩]
- Zawacki, Alexander: Light on a Living Text. MSI at Göttingen, in: Digital Palaeography, 2023, URL: https://palaeography.hypotheses.org/298. Alle angegebenen Links wurden am 14.01.2025 geprüft. [↩]
OpenEdition schlägt Ihnen vor, diesen Beitrag wie folgt zu zitieren:
DigiTRiP-Redaktion (15. Januar 2025). Multispektralfotografie – Das Unsichtbare lesen. DigiTRiP. Abgerufen am 10. November 2025 von https://doi.org/10.58079/1337c


Vielen Dank für den sehr spannenden Artikel und die anschauliche Erklärung der technischen Funktionsweise hinter MSI! Ich frage mich, ob die Technologie auch für die Untersuchung von frühen Drucken verwendet werden kann – z.B. um Änderungen in der Zusammensetzung der Tinte nachzuweisen, die Rückschlüsse auf die Entwicklung der Drucktechnik geben könnten.
MSI wurde übrigens auch schon in einem Kölner Projekt, nämlich “Capitularia”, eingesetzt, damals mit Hilfe der Universität Hamburg: https://capitularia.uni-koeln.de/blog/capitularia-in-paris-2021
Und zu den Ergebnissen für die Neuedition: https://capitularia.uni-koeln.de/blog/kapitular-des-monats-juli-2023