Three‐dimensional documentation and virtual restoration of the Lichfield Angel

Abstract

The Lichfield Angel is a remarkable survival of early medieval sculpture, discovered during the recent excavation of the Cathedral's nave. Dating from around 800AD, the limestone panel is carved with the figure of an archangel, which retains an unprecedented amount of original painted decoration. Given the panel's exceptional importance, a carefully sequenced programme of recording and analysis was commissioned to inform decisions about the Angel's conservation and display. Close‐range three‐dimensional laser scanning comprised an essential component of the project's integrated documentation strategy. This paper outlines the scanning process and the image mapping technique used to create high resolution three‐dimensional models of the Angel's three fragments. It explores the novel applications for which the scan data was used, including high‐resolution three‐dimensional digital ‘basemaps’ onto which conservators could record and interrogate information about the fragments' condition and technique. A final section describes the surface colour reconstruction techniques used to ‘virtually’ restore the Angel's painted decoration. Résumé «Documentation en trois dimensions et restauration virtuelle de l'Ange Lichfield» L'ange Lichfield est un vestige remarquable des débuts de la sculpture médiévale, découvert lors de la récente fouille archéologique de la nef de la cathédrale. Datant d'environ 800 ans après J.C., en calcaire taillé, le panneau représente la figure d'un archange et conserve une importante décoration peinte d'origine sans précédent. Compte tenu de l'importance exceptionnelle du panneau, un programme d'enregistrement et d'analyse soigneusement organisé fut prescrit afin d'aviser les décisions concernant la conservation et l'exposition de l'Ange. Le laser à balayage en trois dimensions de courte portée constitua un élément essentiel de la stratégie documentaire dans ce projet. Cet article expose brièvement le processus de numérisation et la technique de cartographie employée pour créer des modèles tridimensionnels de haute précision des trois fragments de l'Ange. Il explore les nouvelles applications qui utilisent les données numériques, notamment une base de cartes digitales en trois dimensions de haute précision sur laquelle les restaurateurs peuvent enregistrer et rechercher les informations concernant l'état des fragments et la technique. Une dernière partie décrit l'emploi des techniques de reconstitution des couleurs sur la surface pour restaurer virtuellement la décoration peinte de l'Ange. Zusammenfassung „Dreidimensionale Dokumentation und virtuelle Restaurierung des Lichfield Engels” Der Lichfield Engel ist ein bemerkenswertes Relikt frühmittelalterlicher Skulptur, das bei der kürzlichen Ausgrabung des Hauptschiffs der Kathedrale entdeckt wurde. Die Kalksteintafel wird um etwa 800 n. Chr. datiert, und zeigt die gemeißelte Figur eines Erzengels, der eine bisher beispiellos gut erhaltene Originalfassung aufweist. Aufgrund der außergewöhnlichen Bedeutsamkeit der Tafel wurde ein sorgsam durchdachtes Programm zu ihrer wissenschaftlichen Untersuchung und Dokumentation in Auftrag gegeben, die bei den Entscheidungen über zukünftige Restaurierungsmaßnahmen und Ausstellungsweise behilflich sein sollen. Dreidimensionales Laser‐Scanning in Nahaufnahmen stellte einen wesentlichen Teil der Dokumentationsstrategie des Projektes dar. Dieser Artikel beschreibt den Prozess des Scannens und das Image‐Mapping‐Verfahren, das dazu benutzt wurde, hochauflösende dreidimensionale Modelle der drei Fragmente des Engels zu erstellen.Vorgestellt werden die neuartigen Anwendungsverfahren, für die die Scan‐Daten benutzt wurden, so wurden zum Beispiel hochauflösende, dreidimensionale digitale Karten (“basemaps”) erstellt, auf die die Restauratoren Informationen zum Erhaltungszustand und den Herstellungsmethoden eintragen konnten. Der letzte Teil des Artikels beschreibt die Methode zur Rekonstruktion der Oberflächenfarbe, die zur virtuellen Restaurierung der farblichen Fassung des Engels angewandt wurde. Resumen “Documentación tri‐dimensional y restauración virtual del Ángel de Lichfield” El Ángel de Lichfield es un notable vestigio de escultura de principios medievales, descubierta en una excavación reciente de la nave de la Catedral. El panel de piedra caliza, que data entorno a 800 DC, esta esculpido con la figura de un arcángel y conserva una cantidad de ornamentación pintada sin precedentes. Debido a la importancia excepcional del panel, y para poder tomar decisiones informadas sobre la conservación y la exposición del Ángel, se encargo un cuidadoso programa en serie de registro y análisis. Un escaneo tri‐dimensional de cerca con rayo láser supuso un componente esencial de la estrategia de documentación del proyecto. Este artículo resume el proceso de escaneo y la técnica de planificación del esquema de imágenes utilizadas para crear modelos tridimensionales de alta resolución de los tres fragmentos del Ángel. Se explora la novedosa aplicación para la cual se utilizaron los datos del escaneo, incluyendo mapas base digitales, tridimensionales y de alta resolución sobre los cuales los conservadores pudieron anotar y cuestionar información sobre el estado y la técnica de los fragmentos. La sección final describe las técnicas de reconstrucción del color de la superficie que se utilizaron para restaurar ‘virtualmente’ la ornamentación pintada del Ángel.