Projektbeschreibung

Das interdisziplinäre Projekt „Digitization, Recognition, and Automated Clustering of Watermarks in the Music Manuscripts of Franz Schubert“ (DRACMarkS) bietet eine neue Perspektive auf die in den Musikmanuskripten Franz Schuberts befindlichen Wasserzeichen. Im Rahmen des Förderprogramms Heritage Science Austria der ÖAW setzt das Projekt Thermographie, Machine Learning und Signalverarbeitung ein, um digitalisierte Wasserzeichen für Datenbanken und Manuskriptbeschreibungen zu erstellen sowie die Datierung einiger bisher undatierter Autographen zu präzisieren. Durch Übertragung von Verfahren aus dem Bereich der digitalen Fingerabdruckerkennung auf die neu gewonnenen hochwertigen Wiedergaben von Wasserzeichen wird eine neue Methode zu deren automatischer Kategorisierung entwickelt.

Die Katalogisierung von Schuberts Handschriften, die nähere Datierung der Quellen sowie die Analyse der verschiedenen Papiersorten sind zentrale Anliegen der Wiener Arbeitsstelle der Neuen Schubert-Ausgabe (NA) seit den Anfängen der NA in den 1960er Jahren, erlauben sie doch zusätzliche Informationen zur Entstehung der Werke. Dank kontinuierlicher Quellendokumentation kann die NA heute auf einen Bestand von mehr als 1.300 handschriftlichen Wasserzeichenpausen zurückgreifen. Leider sind einige dieser Pausen unter ungünstigen Bedingungen entstanden und lassen keinen vergleichenden Überblick zu.

Durch die Anwendung moderner Digitalisierungsmethoden – in Zusammenarbeit mit Wissenschafter:innen des Instituts für Schallforschung der ÖAW – sollen im Rahmen des Projekts DRACMarkS neue, objektivere Ergebnisse erzielt werden. Im Zentrum des Vorhabens stehen zwei innovative Techniken zur Erschließung und Untersuchung von Wasserzeichen: einerseits ein thermografisches Kamerasystem, das Bilder auf Basis von Infrarotstrahlung erzeugt, andererseits im Projekt entwickelte Feature-Detektions und Clustering-Algorithmen, die Ähnlichkeiten zwischen verschiedenen Papieren auch über die Siebstruktur finden können.

Portables Thermographie-System (Infrarot-Kamera, Wärmeplatte und Grazer Buchwiege)

Mithilfe der Infrarot-Kamera werden die Wasserzeichen auf sogenannten Thermogrammen sichtbar gemacht, ohne dass ein schriftlicher Inhalt die Symbole überlagert. Während der dreijährigen Laufzeit von DRACMarkS wird jede Seite der ca. 400 Schubert-Musikhandschriften in Wien gescannt und in der zukünftigen Website schubert-digital.at online veröffentlicht. Die Bilddaten sind mit Informationen und Metadaten in XML-Dateien verbunden, die auf dem Codierungsstandard der Music Encoding Initiative (MEI) basieren und auf einer projektintern entwickelten Modellierung (Customisation) aufgebaut sind. Die daraus resultierende Datenbank wird zur Programmierung einer Software verwendet, die einen automatisierten Vergleich von Papierthermogrammen ermöglicht. Dazu werden mittels moderner Bild- und Signalverarbeitungsmethoden die Abstände der in der Herstellung verwendeten Siebe in höchster Präzision digital vermessen. Aus den Drahtabstandsdaten wird zwischen je zwei Papieren ein Ähnlichkeitsmaß berechnet, auf dessen Basis im nächsten Schritt das automatisierte Clustering der Papiere durchgeführt wird. Über die neu einbezogene Information aus der Siebstruktur können bestehende Ergebnisse der Wasserzeichenforschung bestätigt oder widerlegt werden und neue Fragestellungen beantwortet werden, wie die Klassifizierung von Papieren ohne sichtbare Wasserzeichen. Auf diese Weise erforschen wir einen neuen, digitalen Ansatz zur Dokumentation und Analyse von Wasserzeichen, der den Prozess des Auffindens ähnlicher Wasserzeichen gegenüber der manuellen Suche deutlich beschleunigt und um die händisch praktisch unmöglich zu erschließende Dimension der Siebstruktur erweitert.

(Wien, August 2024)

Project description

The interdisciplinary project DRACMarkS (Digitization, Recognition, and Automated Clustering of Watermarks in the Music Manuscripts of Franz Schubert) offers a new perspective on the imprinted images and symbols found in the music manuscripts of Viennese composer Franz Schubert. As part of the Heritage Science Austria funding programme of the Austrian Academy of Sciences, the project incorporates thermography, machine learning and signal processing to produce digitized watermarks for databases and manuscript descriptions as well as to curtail the approximate dating of some undated autographs. By applying fingerprint recognition software to the acquired high-quality watermark images, a new method for automatic categorization will be developed.

The cataloguing of Schubert’s manuscripts is a major concern of the Viennese Research Group of the New Schubert Edition (NSE). Since the NSE’s beginnings in the 1960s, dating of the sources and analysis of the different paper types Schubert used have been central tasks which both provide supplementary information on the genesis of the works. Thanks to the continuous source documentation, the NSE can now draw on a stock of more than 1,300 handwritten watermark tracings. Unfortunately, some tracings were created under unfavorable conditions and do not allow for a comparative overview.

By applying modern digitisation methods - in collaboration with scientists from the Institute for Acoustic Research at the Austrian Academy of Sciences - the DRACMarkS project aims to achieve new, more objective results. At the centre of the project are two innovative techniques for the analysis and examination of watermarks: on the one hand, a thermographic camera system that generates images based on infrared radiation and, on the other hand, feature detection and clustering algorithms developed in the project that can also find similarities between different papers via the mould structure.

Portable thermography system (infrared camera, heating plate and Grazer Buchwiege)

With the help of the infrared camera, the watermarks are visualised on so-called thermograms without any written content overlaying the symbols. During the three-year term of DRACMarkS, every page of the approximately 400 Schubert music manuscripts in Vienna will be scanned and published online on the website schubert-digital.at. The image data is linked to information and metadata in customized XML files based on the encoding standard of the Music Encoding Initiative (MEI). The resulting database will be used to develop a software that enables the automated comparison of thermograms. For this purpose, modern image and signal processing methods are used to digitally measure the distances between the wires used in the mould production with the highest precision. The wire spacing data is used to calculate a similarity measure between two papers, on the basis of which the automated clustering of the papers is carried out in the next step. The newly incorporated information from the mould structure can be used to confirm or refute existing results of watermark research and to answer new questions, such as the classification of papers without visible watermarks. In this way, we are researching a new, digital approach to documenting and analysing watermarks, which significantly speeds up the process of finding similar watermarks compared to manual searches.

(Vienna, August 2024)