【図１】スキャナ全体図

文化財の保存と修復

　 日本には世界に類のない文化財が数多く存在している。文化財の保存や修復および研究は文化の向上だけでなく、歴史研究においても極めて重要である。文化財の多くは、襖絵（ふすまえ）・障壁画（しょうへきが）など建築物の一部として自然環境の中にあるため、劣化が著しく進んでいる。博物館や美術館の徹底した保存環境でも、劣化防止は課題となっている。

　 文化財を撮影保存するにはデジタルアーカイブという考え方がある。従来のデジタルアーカイブはカメラ撮影が一般的であった。しかし、カメラ撮影はレンズ特性から画像にひずみが生じ、照明条件も撮影ごとに変わるため正確な寸法と色の再現ができていなかった。

　 また、文化財を保存するためには文化財の修復も重要であるが、修復すべき文化財の数に対して修復職人の数が不足しており、十分な修復や保存の作業が間に合っていないのが現状である。

　 デジタルアーカイブと文化財の修復のいずれも多くの時間と費用がかかり、日本では、社寺などの小規模な団体や個人が文化財を保有している場合が多いことから、文化財の管理は深刻な問題となっている。そのため、文化財管理の時間短縮・コスト削減につながるシステムの構築や現地に行かなくても文化財の調査・研究ができるように、実物を忠実に再現するデジタルデータと当時の顔料の科学的情報が得られるシステムが望まれていた。

文化財のデジタルアーカイブ

　 文化財のデジタルアーカイブと修復を行う際は、文化財を傷つけないようにするため、所蔵する社寺から搬出せず、その場で作業をしなければならない。また、文化財を傷つけずにデジタルデータ化することができるスキャナ装置は、大型で重量があるため現場に持ち込むことは現実的に不可能であった。

　 開発チームでは、文化財のデジタルアーカイブの諸問題に焦点を当て、大型古画でも入力可能な文化財に特化した大型の高精細なスキャナを開発、ひずみの生じない高い寸法精度、忠実な色再現、非接触で文化財を傷つけずに起伏画面を正確にトレースできるなど、文化財の現状をデジタルデータとして正確にかつ半永久的に保存することを可能にした。

　 また、修復については、今回開発したスキャナから得られる高精細デジタル画像の画素情報（赤・緑・青色信号）から可視分光特性を考慮して、同時に開発した材料（顔料）のデータベースとの対比から、当時使用された顔料を推定するソフトウエアの開発に成功した。これにより、非常に高い技術や見識を兼ね備えた職人の経験や勘に頼っていた文化財修復作業を手助けすることができ、修復が容易に行えるようになった。

文化財スキャナの開発

　 このスキャナは、スキャンできる解像度を当初の２００ｄｐｉ（総画素数１億１０００万画素）から６００ｄｐｉ（総画素数３億３０００万画素）に上げると同時に、光源を蛍光灯から発光ダイオードにして、近接光による照明条件の一定化を図り、文化財の表面保護のため非接触での高精細デジタル画像の取得に成功した（図１）。

　 開発したスキャナは容易に分解・組み立てができることから、文化財を所蔵している場所でのデジタル画像の取得が可能である。

　 また、このスキャナは光源を真上から当てるのではなく、斜めに光を当てることにより陰影のある、より質感の高い画像を得ることに成功している。

【図２】ピグマリオン（顔料推定ソフトウェア）

顔料推定ソフトウエア

　 開発した顔料推定ソフトウエアは「ピグマリオン」と命名されている（図２）。日本の文化財に使用された顔料を、一つずつ可視分光特性の色情報としてデータ化し、顔料のデータベース（図３）を構築した。「ピグマリオン」は、このデータベースを用いて材料を推定する。研究当初は１画素単位での推定でしかなかったが、現在は画像全体の読み込みを可能としている。これは独自アルゴリズムを用いることにより、処理時間の短縮を図っている。また、グラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）仕様の画像材料推定総合システムソフトウエアとして制作されている。

【図３】顔料データベース

今後の展開

　 今回開発のスキャナと推定システムを用いることにより、将来的には文化財の保存、修復にかかる時間の短縮およびコストの削減につながることが期待される。また、高精細で正確なデジタルデータと、当時の顔料などの科学的データを活用することで美学・史学・科学技術といった分野の融合を図り、文化財の研究にとって有用な知見を得ることができるなど、大いに貢献するとしている。

スキャナの応用

◇デジタルミュージアムへの展開（科学情報を備えたデジタルアーカイブ）

　 このスキャナでのデジタル画像化は、物質が持つ色の忠実な再現と、正確な寸法精度により記録し、かつ画像材料推定システムを用いた非接触・非破壊分析による科学的データを備えるこれまでと違う概念でのデジタルアーカイブを行うことができる。このため、デジタル画像の収集だけに終わらない科学情報を備えたデジタルアーカイブとして、未来型博物館のデジタルミュージアムの構想に必要なコンテンツ面での不可欠要素となる。

　 デジタルミュージアムが実現すれば、従来の博物館での展示スペースや展示方法の制約から、その文化的資産の活用・公開が難しかったものが、劣化や遺失のリスクから守りながら広く公開できるようになる。また、世界最高レベルのデジタル画像を用いることにより、目視では確認できない絵画の詳細部分を専門家や研究者でなくても鑑賞することができる。さらに、これまで専門家や研究者しか知ることが出来なかった科学情報を公開することで、人々の日本の優れた文化財への興味が高まり、文化財を通して日本国の歴史や伝統文化への理解や興味につながる。

　 社寺や小規模博物館ではシステムの導入により、汎用ＰＣレベルでの小規模デジタルミュージアムの開設も可能になる。このような施設が増えることで地域の文化研究への貢献と同時に、小中学校などの教育機関においても地域文化を理解する最適な教育教材ツールとなる。

◇次世代ディスプレイへの展開

　 日本は、最高水準のディスプレイ技術を有しており、走査線が約４０００本（ハイビジョンの４倍）のディスプレイがすでに開発されている。

　 しかしながら、高精細画質ゆえにそこへ投影する映像コンテンツも高画質での撮影を行う必要がある。高画質を得るための撮影や編集には、専用のビデオカメラと高度な撮影技術を要することから、撮影編集費の高コスト問題が生じている。そのため、どの施設においても投影する映像コンテンツが不足している。

　 このスキャナで取得したデジタル画像は、高画質な４０００本ディスプレイに十分耐えうる高精細度であり、高画質ディスプレイ用の映像として極めて有用である。

◇文化財コンテンツへの展開

　 急速に進むデジタル映像技術を利用すれば、文化財の超高精細デジタル画像を素材とした映像コンテンツ制作が可能となる。また、「文化財の科学データ映像コンテンツ」として開発することにより、様々な方法（博物館展示、地上波放送、インターネット配信など）で、その文化財を公開することが可能となる。

＜資料提供：科学技術振興機構（ＪＳＴ）＞