W procesie digitalizacji zbiorów instytucji kultury dominują materiały papierowe o stosunkowo przewidywalnych właściwościach optycznych. Jednak wraz z rozszerzaniem zakresu digitalizacji na obiekty trójwymiarowe i hybrydowe (np. oprawy, okucia, medale, iluminowane księgi), pojawia się konieczność stosowania bardziej zaawansowanych metod obrazowania.
Materiały wysokorefleksyjne, zwłaszcza metale polerowane lub złocenia występujące w księgach i na dokumentach pergaminowych, wykazują silną refleksję kierunkową (ang. specular reflection), co znacząco utrudnia ich poprawną rejestrację w standardowych warunkach oświetleniowych. Powierzchnie metaliczne odbijają światło w sposób zbliżony do zwierciadeł, zgodnie z prawem odbicia:
kąt padania = kąt odbicia
Fot. 1. Odbicie światła
Źródło: https://optography.org/laws-of-reflection/
Dodatkowym utrudnieniem jest fakt, że powierzchnia medali czy metalowych okuć nie jest płaska. Z tego powodu odbicia mogą występować z różnych kierunków, w zależności od kąta padania światła. Jest to szczególnie istotne podczas digitalizacji tego typu obiektów przy zastosowaniu liniowych skanerów dziełowych, gdzie wiązka światła oraz element rejestrujący obraz, przemieszczają się nad skanowanym obiektem.
W przeciwieństwie do powierzchni dyfuzyjnych (np. papieru), które rozpraszają światło, materiały wysokorefleksyjne generują:
• odbicia spekularne (silne, punktowe refleksy),
• wysoki kontrast lokalny,
• dynamiczne zmiany luminancji w zależności od kąta obserwacji.
Z punktu widzenia digitalizacji oznacza to, że na rejestrowanym obrazie w obszarach refleksów, dochodzi do utraty danych obrazowych. Obszary prześwietlone, zwane przepaleniami lub hot spotami, przekraczają zakres dynamiczny systemów rejestracji obrazu, przez co rejestrowane są jako białe plamy. Dochodzi również do zaburzenia odwzorowania barw w tych obszarach, gdyż w tych miejscach nie mamy w ogóle informacji o kolorze skanowanego obiektu. Dodatkowo w takich obiektach mogą odbijać się elementy otoczenia, takie jak ściany, sprzęt, części ciała lub ubrania operatora.
Jedną z podstawowych metod służących minimalizacji refleksów jest zastosowanie oświetlenia rozproszonego. W tym celu wykorzystywane są namioty bezcieniowe, dyfuzory oraz softboxy o dużej powierzchni. Są to rozwiązania stosunkowo niedrogie, jednak nie zawsze pozwalające na uzyskanie zadowalających rezultatów.
Fot. 2. Namiot bezcieniowy
Źródło: https://abitus.pl/3499-medium_default/namiot-bezcieniowy-60-cm-4-kolorowe-tla.jpg
Bardziej zaawansowaną techniką redukcji odblasków jest polaryzacja krzyżowa. Polega ona na zastosowaniu filtra polaryzacyjnego na obiektyw oraz folii polaryzacyjnej na źródła światła. Źródła światła oraz obiektyw muszą być ustawione względem siebie pod kątem 90 stopni. Pozwala to na całkowitą eliminację odbić i uwydatnienie kolorów.
Fot. 3. Polaryzacja krzyżowa
Źródło: https://www.researchgate.net/publication/342491908/figure/fig7/AS:906939185786881@1593242560827/Principle-of-the-cross-polarization-CP-configuration-used-to-remove-the-specular.jpg
Inną techniką pozwalającą na uzyskanie obrazów bez prześwietleń jest obrazowanie wieloekspozycyjne (HDR). Polega ono na wykonaniu sekwencji zdjęć z różnymi parametrami naświetlania, a następnie ich połączeniu w celu uzyskania jednego zoptymalizowanego obrazu. Ta technika znacznie zwiększa rozpiętość tonalną i pozwala na zarejestrowanie szczegółów zarówno w ciemnych, jak i w jasnych obszarach.
Kolejną zaawansowaną techniką obrazowania jest mapowanie tekstur wielomianowych znane również jako Reflectance Transformation Imaging (RTI). Polega ona na wykonaniu serii kilkudziesięciu zdjęć obiektu znajdującego się w zaciemnionej czaszy, wewnątrz której umieszczone są źródła światła. W metodzie tej aparat znajduje się w jednej pozycji, a każde kolejne zdjęcie rejestrowane jest z zastosowaniem innego źródła światła. Tak zarejestrowana sekwencja zdjęć może być prezentowana w specjalnym oprogramowaniu, które umożliwia płynną regulację kąta padania światła, dzięki czemu widoczne są wszystkie szczegóły obiektu. Metoda ta doskonale sprawdza się przy digitalizacji medali, monet, pieczęci woskowych i innych niewielkich obiektów. Jest wykorzystywana zarówno do eliminacji odbić, ale również do uwidocznienia wszystkich szczegółów digitalizowanego obiektu.
Fot. 4. Obrazowanie RTI
Źródło: https://www.researchgate.net/figure/Flowchart-of-reflectance-transformation-imaging-including-acquisition-modeling-and_fig1_374717835
Opisane powyżej metody eliminacji odbić opierają się na zastosowaniu technik fotograficznych oraz wykorzystaniu specjalistycznych akcesoriów. Do ich obsługi potrzebna jest również wiedza z zakresu optyki i fotografii oraz zaawansowane oprogramowanie. Jednak bardzo często pracownie digitalizacji nie są wyposażone w tego typu urządzenia. Dysponują jedynie skanerami zaopatrzonymi najczęściej w jedno lub dwa źródła światła. Ich zadaniem jest jak najbardziej równomierne oświetlenie obiektu, które doskonale sprawdza się w przypadku digitalizacji dokumentów papierowych, jednak jest całkowicie nieprzydatne podczas digitalizacji obiektów wysokorefleksyjnych. Istnieje jednak na rynku urządzenie, które łączy cechy skanera dziełowego z zaawansowanymi możliwościami oświetlenia. Producent zastosował w nim oświetlenie synchroniczne wyposażone w funkcję sprzętowej eliminacji odbić. Dwa źródła światła umieszczone po obu stronach elementu skanującego, naprzemiennie oświetlają obiekt, a oprogramowanie wybiera linie obrazu pozbawione prześwietleń i składa je w jeden optymalny obraz. Jako przykład obiektu digitalizowanego za pomocą tej techniki, mogę przedstawić pudło na akta, prawdopodobnie na rękopis Konstytucji 3 maja (przed oprawą), ozdobione wyszywanymi srebrną nicią herbami Polski i Litwy oraz metalowymi okuciami. Przy zastosowaniu standardowego, równomiernego oświetlenia na skanie widoczne są liczne refleksy.
Skan metalowego okucia z zastosowaniem standardowego oświetlenia skanera.
Źródło: praca własna
Zastosowanie systemu eliminacji odbić w skanerze pozwoliło na uzyskanie zadowalających rezultatów i poprawne odwzorowanie wszystkich szczegółów.
Źródło: praca własna
Skan metalowego okucia z zastosowaniem oświetlenia z systemem eliminacji odbić.
Digitalizacja materiałów wysokorefleksyjnych zmusza nas do odejścia od standardowych procedur stosowanych dla dokumentów płaskich. Wymaga również zastosowania zaawansowanych technik obrazowania tak, aby uzyskane rezultaty spełniały nasze oczekiwania, a odwzorowania cyfrowe ukazywały wszystkie cechy obiektu.
Artykuł powstał w ramach realizacji przez Bibliotekę Narodową zadania sfinansowanie działalności Centrum Kompetencji w zakresie digitalizacji materiałów bibliotecznych w 2026 roku.
Dofinansowano ze środków Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego
