Blick ins Bassetthorn

  • 10. October 2017

Messstandards für die 3D-Computer­tomo­graphie alter Musik­instru­mente.

Das Innere von alten Musikinstrumenten ist für Musiker, Restaura­toren und Instru­menten­bauer von großem Inte­resse. Im Projekt MUSICES durch­leuchten Forscher per 3D-Computer­tomo­graphie histo­rische Musik­instru­mente aus der Samm­lung des Germa­nischen National­museums. Dabei erstellen sie erst­mals einen Leit­faden, wie man zu opti­malen Auf­nahmen und Mess­ergeb­nissen kommt. Denn bis­lang gibt es keinen Mess­standard. Die Ergeb­nisse werden im Internet ver­öffent­licht.

Bassetthorn

Abb.: Per CT wird das Innenleben der äußer­lich un­schein­baren Büchsen­trompete sicht­bar. (Bild: Fh.-EZRT)

Der Blick ins Innere von Geige, Hammerklavier, Bassett­horn und anderen Instru­menten kann in hervor­ragender Weise Auf­schluss darüber geben, in welchem Zustand das Instru­ment sich auf­grund seines Alters und der Lage­rung befindet und ob es noch bespiel­bar ist. 3D-Röntgen­bilder liefern beispiels­weise Infor­ma­tionen über die Her­stel­lungs­weise, den Klang­körper, die ver­wen­deten Materi­alien, ver­bor­gene Repa­ra­turen, even­tu­elle Schäden wie Risse, gelöste Leimungen oder Wurm­löcher, Maserung, Holz­dichte und andere Kon­struk­tions­details. Sie ermög­lichen den Ein­blick in ver­borgene Bereiche – für Restau­ra­toren, Konser­va­toren, Musiker, Museums­päda­gogen und Instru­menten­bauer sind die Auf­nahmen von unschätz­barem Wert.

Bislang gibt es keine Messstandards, wie alte Musikinstrumente am besten per 3D-Computer­tomo­graphie unter­sucht werden sollen. Hier­für ent­wickeln die Projekt­partner nun Richt­linien, sodass Museen welt­weit Instru­mente unter­schied­lich­ster Klassen mit ver­gleich­barer Bild­qualität digi­tali­sieren können. Trivial ist das nicht: Eine große Zahl von Para­metern wie die Strahlen­dosis, Belich­tungs­zeit, Mess­abstand, Mess­dauer, Zusam­men­setzung der CT-Anlage und Algo­rithmen zur Berech­nung der 3D-Daten­sätze müssen berück­sich­tigt werden.

Der Aufwand lohnt sich. „Ein Großteil der Museums­samm­lungen lagert in Kellern, es fehlt einfach an Aus­stel­lungs­flächen. Das Germa­nische National­museum hat einen Fundus von 2500 alten Instru­menten, die in unter­irdischen Depots auf­bewahrt werden. Durch die Digi­tali­sierung mit Computer­tomo­graphie können wir die Bestände ins Internet bringen und für jeder­mann zugäng­lich machen, quasi ein virtu­elles Museum schaffen“, sagt Theobald Fuchs, der Leiter des Projekts MUSICES.

Mehr als hundert Instrumente aus vergangenen Jahrhunderten hat das Team bereits digi­tali­siert – von der Büchsen­trompete über die Mund­harmonika bis hin zum Tafel­klavier. Die unter­schied­lichen Größen­ord­nungen ver­langen Scans in ver­schie­denen Anlagen. Das Tafel­klavier etwa wurde im Linear­beschleu­niger durch­leuchtet, dem europa­weit größten Computer­tomo­graphen. Die XXL-Röntgen­umge­bung besteht aus zwei acht Meter hohen Stahl­türmen und einem drei Meter breiten Dreh­teller in einer vier­hundert Quadrat­meter großen Halle mit 14 Metern Decken­höhe. Kleinere Streich- oder Blas­instru­mente werden in gängigen Anlagen geröntgt.

Bei allen Untersuchungen befinden sich die Objekte auf einem Dreh­teller zwischen der Röntgen­quelle und dem Flach­bild­detektor, der sehr hohe Orts­auf­lösungen erreicht. Eine eigens ent­wickelte Halte­rung fixiert die Instru­mente wackel­frei. Der Röntgen­strahl durch­dringt das rotie­rende Objekt, abhängig von Material­stärke und -dichte sind unter­schied­liche Strahlen­dosen erfor­der­lich. Je nach Beschaf­fen­heit des Instru­ments dauert so ein Scan mehrere Stunden. Dabei erstellt der Computer­tomo­graph mehrere Tausend Einzel­bilder, die zusam­men­gesetzt ein drei­dimen­sio­nales Bild ergeben.

Bis Januar 2018 wollen die Forscher ihre Ergebnisse im Internet ver­öf­fent­lichen. Diese umfassen sämt­liche CT-Daten, aber auch das Mess­ver­fahren inklu­siver aller Schritte doku­men­tieren sie detail­liert und nach­voll­zieh­bar. Der Standard hält alle Details für die Computer­tomo­graphie fest. Die Richt­linien geben an, wie die ein­zelnen Instru­mente gemessen werden sollten. Darüber hinaus sollen alle tech­nischen Para­meter und Meta­daten am Ende des Projekts in einer Daten­bank ver­öffent­licht werden. „Erstrebens­wert wäre es, wenn man den kom­pletten Bestand an histo­rischen Instru­menten des Germa­nischen National­museums 3D digi­tali­sieren und ins Internet stellen könnte. Wie das am besten zu bewerk­stel­ligen ist, haben wir mit unserem Standard fest­ge­halten“, so Fuchs.

„Einer von vielen Faktoren, die man jetzt ein­schätzen kann, ist der Auf­wand. Ein Beispiel: Um eine Geige komplett mit einer Auf­lösung von weniger als fünfzig Mikro­metern zu röntgen, benötigt man bis zu zwanzig Stunden. Folg­lich ist man in der Lage, das für die Anzahl von x Instru­menten hoch­zu­rechnen. Dabei fällt eine bestimmte Menge an Volumen­daten an, für die man spezielle Fest­platten, eine bestimmte Menge an Netz­werk­kapa­zität und besondere Soft­ware benötigt. All dies haben wir auf­ge­listet“. Ein weiterer Vor­teil: Die Erfah­rungen und Erkennt­nisse mit den Musik­instru­menten lassen sich auch auf andere Kultur­güter über­tragen, etwa auf wissen­schaft­liche Instru­mente wie Fern­rohre oder auf alte Waffen.

FG / RK

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