Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо

в 12:11, , рубрики: визуализация данных, восстановление изображений, восстановление информации, документы, мультиспектральный анализ, Научно-популярное, обработка изображений, рентген, рукопись, томография

image

Для начала немного новостей.

Как вы можете помнить, в 2018 году я опубликовал статью Как нам удалось прочитать рукопись, найденную в 80-х возле третьего крематория в Аушвице-Биркенау. Так же можете почитать интервью со мной в новой газете.

После совместной работы новая  информация заставила зашевелиться как и сам музей Биркенау так и историков. Впервые у Павла Поляна вышли «Свитки из Пепла» на немецком языке. 

В январе 2020 года мы получаем письмо от нашего друга историка Андреаса Киллиана из Франкфурта со ссылкой на магазин музея Аушвиц Биркенау.

Там мы обнаруживаем новую книгу о Марселе Наджари. После того, как мы получили эту книгу по почте, мы узнаем, что музей Биркенау, по их словам, «регулярно» предпринимал попытки исследования рукописи, пока местный польский доктор Томаш Лоевский из университета науки и техники в Кракове, не сделал новую мультиспектральную пересъемку.

Увы, но книга вышла очень однобокой. Описанная хронология исследования исключала любые события вне польской принадлежности. По словам Павла, после наших публикаций в СМИ, они получили хороший заряд любви за пропуск очень важного исторического материала. К счастью, пересъемка действительно дала новый результат! Добавились новые даты и слова. В книге были распечатаны новые сканы. На  них я действительно визуально обнаружил новые символы, которые абсолютно отсутствовали в цифровых копиях двадцатилетней давности, что были у нас. Однако, исследователь не применял метода, который использовал я. А теперь представьте себе, что я чувствую и как я жажду увидеть эти новые файлы! Рукопись до сих пор имеет потенциал, и мы пытаемся получить к ней доступ.

В России существует большое децентрализованное движение по поиску и увековечивания памяти солдат, погибших в ВОВ. Поисковые отряды разбросаны по стране и частенько ругаются друг на друга из-за некомпетентности проведения вскрытия нагрудных медальонов, безвозвратно уничтожая их. Но то, что удается развернуть, далеко нелегко прочитать. Такая же ситуация с письмами или мемуарами родственников, огромное количество испорченного материала в архивах в регионах нашей страны. Кучей других, казалось бы, испорченных на первый взгляд документов имеет огромный потенциал к прочтению. Существующая литература по криминалистике, что далась мне  через гугл, крайне устарела. Посмотрев российские публикации по реконструкции писем Достоевского, Чехова, пообщавшись с архивистами из гос. учреждений, частных компаний, изучив публикации и опыт западных коллег,  было решено подготовить этот просветительский обзор современных технологий ( или как это сейчас модно говорить: топ 10 фич для нечитаемого письма с наследством от вашего прадеда).

Этот материал относится к классу изучения культурного наследия и составлен из научных публикаций, доступных за последние 15 лет, а также и моего опыта и анализа.

В этой публикации мы будем двигаться от сложного к доступному, а в следующей, более практической, поговорим об алгоритмах и софте.

1. Рентгеновская микротомография (X-ray micro tomography)
2. Рентгеновская томография с фазовым контрастом (X-ray phase contrast imaging)
3. Рентгенофлуоресцентная визуализация (X-ray fluorescence imaging)
4. Оптическая когерентная томография  (Optical coherence tomography)
5. Терагерцовая визуализация (Terahertz imaging)
6. Инфракрасная термография (infrared thermography)
7. Раман спектроскопия (RAMAN imaging)
8. Мультиспектральный анализ (Multispectral imaging)
9. Выбор технологии.

1. Рентгеновская микротомография

Университет Cardiff  (UK)

Я опишу стандартный вариант интереса музейного архивиста. Что нибудь старое неизученное и очень интересное. Например, судебный свиток 16-го века из поместья  Дисс Хейвуд в Норфолке (UK) вполне сгодится. По каким-то причинам печального прошлого он обожжен огнем и попытки отмочить и развернуть его могут уничтожить как чернила так и сам носитель. Железистые чернила (скорее всего это они) на обожженных участках совершенно нечитаемы. К тому же, на свитке сажа и прочий налипший мусор. Теоретически, в нем должны быть сведения о жизни в поместье, земельных сделках, нарушениях мира, уплате штрафов, имен присяжных и прочую бюрократию. Данные из него могут быть использованы для изучения демографии, урожайности сельхозкультур да  и самой истории. Кто знает, что там за разворотом, если не заглянуть? А развернуть его без последствий возможно только виртуально. 

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 2

В качестве оборудования для изымания виртуальной копии  использовался рентгеновский томограф. Я не стану вдаваться в название модели как сейчас так и далее по тексту, потому что ученые работают на том, что или свободно на текущие даты или вообще доступно. К тому же, там столько настроек, дополнительных приборов, ручных калибровок и измерений, что эта процедура неповторима от эксперимента к эксперименту. Бывает, что ученые вынуждено ускоряют эксперимент в ущерб разрешению, поскольку прижимает время.

Процесс сканирования

Перед сканированием свиток помещается в цилиндрический пластиковый контейнер вертикально на половину. Чтобы он не падал и был зафиксирован во время сканирования, контейнер набивался кусками материала типа вспененного полиэтилена. Сканер был настроен на запись 2511 рентгеновских проекций и это  заняло около 3 дней. Потом свиток переворачивался в своем контейнере с небольшим перекрытием зон сканирования и операция повторялась.

По предположению, свиток  внутри не имеет сложных наложений. Поэтому удается избежать решения задачи по анализу его внутренней ориентации. По первым сканам это подтвердилось.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 3

Один из томографических срезов

Как правило, разница в плотности пергамента и воздуха на рентгеновских томографических изображениях очень значительна. И поэтому обработка для извлечения их содержимого начинается с выполнения автоматической  сегментации с использованием фильтра threshold (бинаризация). Но это пол беды, так как существует множество мест слипшихся частей или отверстий, для чего необходима ручная корректировка.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 4

Демонстрация алгоритма разделения слоев.

Предположение усредненной толщины пергамента всего документа позволяет разделить слитую область на несколько слоев максимально равномерно.

Первичный анализ показывает, что свиток Дисса Хейвуда состоит из четырех плотно скрученных листов, а текст нанесен на двух сторонах каждого. Если промахнуться мимо нужного слоя из-за ошибок сегментации, текст будет рассыпаться. 

Удивительно, но этот процесс был по почти полностью автоматическим! Из-за серьезных повреждений ручной коррекции потребовали только  15 из 8044 срезов.

Сам алгоритм сегментации был не самым оптимальным ( исследователи пишут, что жуткий говнокод, да и еще в матлабе) на 1 срез уходило по 4 минуты! Так что сегментирование всего свитка заняло около 3 недель. Тем не менее, 15 раз поправить из 8000 тысяч за три недели, это еще очень хорошо, по сравнению с результатами в других исследованиях. 

Вот так выглядит виртуальное развертывание. 

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 5

От себя добавлю, в идеале необходим такой софт, при котором щелкая по тексту виртуально развернутой копии, можно было бы локально регулировать глубину сегментации. Тогда у нас в руках будет возможность  выбирать максимально читаемую границу разделения. Это более тщательная процедура, которая должна быть передана уже самим переводчикам. Задача ученых на этом этапе должна быть завершена.

Несмотря на потрясающий результат, он основан на выделении существующего контраста между папирусом и чернилами. Вы можете наблюдать черные пятна на папирусе, это как раз зоны, где рентген не смог выделить контраста в материале. Но что делать, если рукопись полностью обуглена?

2. Рентгеновская томография с фазовым контрастом

Со школьной скамьи мы знаем про извержение Везувия, случившегося в 79 году нашей эры. Кто-то помнит картину Карла Брюллова «Последний день Помпеи».  Результатом этой катастрофы стало разрушение римских городов, особенно Помпеи и Геркуланума. Погребение под толстыми слоями вулканического материала создало некую консервацию этих мест на сотни лет. Сегодня же  это место стало абсолютно потрясающей возможностью для изучающих древнюю греко-римскую культуру.

После первого обнаружения папирусных свитков в 1752 году была обнаружена целая библиотека в маленькой комнате огромной виллы, содержащая сотни рукописных обугленных свитков, бережно хранящихся на полках. Эта богатая книжная коллекция, состоящая главным образом из эпикурейских философских текстов является уникальным культурным сокровищем. Это единственная древняя библиотека, сохранившаяся вместе со своими книгами!

Сколько же было попыток развернуть эти полуобугленные свитки! Все это приводило к их безвозвратной потери. Было решено сохранить их физическую целостность в надежде на великие умы будущего.

За последние 20 лет был достигнут значительный прогресс в чтении текстов Геркуланума. Использование бинокулярных микроскопов и  мультиспектральной съемки (об этом мы поговорим ниже) значительно улучшили читаемость этих текстов. К сожалению, эти методы неприменимы к текстам, которые остаются свернутыми, да и вообще напоминающие скорее кусок угля из вашего мангала, дорогой читатель.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 6

Как уже было сказано выше, в рентгеновской компьютерной томографии механизм выделения контраста основан на поглощении рентгеновского излучения. Этот метод особенно хорошо работает для различения сильно поглощающих материалов от слабо поглощающих материалов (кости и мясо).

В древности папирусы писались чернилами на основе углерода, полученным из сажи, плотность которых почти такая же, как у самого обугленного папируса. Именно близость этих физических свойств долгие годы не позволяла найти необходимый для вычленения текстов контраст. 

После изучения аналогичных не сгоревших рукописей исследователи пришли к выводу, что нанесенные чернила не проникали внутрь папируса. Это означает, что они нанесены поверх материала. Этот факт оказался решающим для экспериментов, потому что используя фазовый контраст можно найти именно эту разницу. У разной толщины материала различный показатель преломления ( фазовые сдвиги рентгеновского излучения). Высота чернил над папирусом где-то около 100 микрон. Именно эта технология позволила впервые вычленить достаточно читаемые символы. 

В отличие от свитка из Англии, у этого папируса крайне сложно размотать внутренние слои. Поскольку алгоритмы  сегментации бесполезны из-за сложных поверхностей. Непрерывные участки с текстом были идентифицированы вручную почти во всех случаях. 

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 7

Это новаторское исследование открывает новые перспективы не только для многих папирусов, но и для тех, которые еще не обнаружены. Возможно, под более глубокими вулканическими породами есть еще одна библиотека!

3. Рентгенофлуоресцентная визуализация

Стэнфордская лаборатория. (USA)

Вы что нибудь слышали о палимпсестах? Документах, в которых информация стоила куда дешевле чем сам носитель. Никому ненужные тексты могли соскабливаться, отбеливаться и перекрываться новыми свежими. 

Гален Пергамский — врач императоров и гладиаторов. Его текст  «О смесях и силе простых лекарств»  был переведен в 6 веке на сирийский язык для распространения его идей в древнеисламском мире. Восстановление данного текста позволит понять, как лечились болезни в то время и это очень ценная информация. К сожалению, несмотря на известность врача наиболее полная и сохранившаяся версия перевода была стерта и переписана гимнами в 11 веке. Более ранние исследования выявили следы текста под ними, но они не увенчались успехом – оба текста были написаны одинаковыми чернилами, к тому же, основной был хорошо вычищен. Добиться необходимого контраста для прочтения не удавалось в течение 10 лет.

Не так давно международная группа исследователей показала прекрасный результат с помощью Стэнфордского источника синхротронного излучения (SSRL) из национальной ускорительной лаборатории SLAC.

 «Мы надеялись, что там будет достаточно следов чернил, чтобы мы смогли расшифровать хотя бы одно или два слова»,-говорит Уве Бергманн, штатный ученый из SLAC, который возглавлял проект рентгеновской визуализации. «Отчетливое письмо, которое мы сейчас видим, знаменует огромный успех.»

Конечно же, команда опасалась, что даже с помощью мощных рентгеновских методов визуализации в SSRL текст все еще может быть неразборчивым. Например, количество железа в оставшихся чернилах слишком мало или они слишком смазаны.

Рентгенофлуоресцентная визуализация работает по принципу выбивания электронов вблизи ядер атомов металлов. Эти дырки заполняются внешними электронами, что приводит к характерной рентгеновской флуоресценции, которую можно зафиксировать. Скрытый текст Галена и новый религиозный текст флуоресцируют несколько по-разному, потому что их чернила содержат различные комбинации железа, цинка, ртути и меди. Разница в веках не может не отразиться на составе чернил и это именно те необходимые различия, которые позволят разделить полученные массивы данных.

Сканирование одного листа занимает около 10 часов для каждой из 26 страниц. Результат — огромное количество данных. Приходилось прибегать даже к машинному обучению, чтобы извлекать информацию. Руками это разобрать крайне сложно.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 8
Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 9

В конце января 2019 года у себя в твиттере Майкл Тотт выложил фотографию. В канале, который отвечает за наличие серы в рукописи, обнаружился великолепный контраст.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 10
А это диаграмма элементарного состава участка рукописи.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 11

Лично я бы хотел такой фотошоп, где слои у изображения выступали бы в качестве его составных химических элементов. Как бы называлось тогда цветовое пространство? Рукопись все еще находится на стадии изучения.

4. Оптическая когерентная томография 

Университет Дьюка (США)

Это метод фотонной визуализации в основном используется в офтальмологии. Например, для недоношенных плодов по глазному дну можно определить степень развития мозга. В основе технологии лежит схожий принцип что и с ультразвуковым измерением, только излучением служат ИК лучи (850нм-1000нм). Изображения получаются высоко детализированными ( микроскоп идет бонусом ), а из-за свойств ИК лучей проникать в ткани на 1-2мм у нас есть возможность получать объемный массив, по которому можно делать «срезы» на нужной глубине.

Папирус

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 12

Описан случай изучения образца папируса 2 века до нашей эры. В Древнем Египте умерших среднего класса мумифицировали с помощью маски из обрывков папируса – типа папье маше, потом наносили грунт и краски. Есть подозрения, что этот папирус был взят б.у с уже каким-то существующим текстом. Некоторые ученые, по словам Майкла Тотта, растворяют маски в средстве для мытья посуды, чтобы добраться до этих слоев папируса под краской. Все бы ничего, но это разрушает артефакт, да и процедура зависит от прямоты рук и не дает никаких гарантий. Если бы проблемы были только в желании неинвазивного исследования, так поди еще вывези это из страны! Законы, запрещающие вывозить образцы культурного наследия, бюрократия, упаковка, тряска и т.п. Так сложилось, что сестра Синтия Тотт работает офтальмологом совсем неподалеку от университетского архива папирусов (несколько минут ходьбы). В ее учреждении есть оптический сканер когерентной томографии.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 13

Перед вами в роли пистолета тот самый оптический сканер, и заинтересованные лица.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 14

Здесь на фотографии на заднем плане на стекле лежит та самая полосочка папируса. Результатом сканирования стал гиперкуб, срезав шапку которого (оторвав первый слой обоев в твоей любимой хрущевке, дорогой читатель) можно действительно различить символы алфавита!

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 15

Не удивляйтесь, что видите знакомые вам символы. Майкл утверждает, что в то время греческий язык был языком правительства, поэтому поиск символов не требует привлечения носителей мертвого языка, но основная сложность работы с этим оборудованием и подобного уровня задач в том, что почти все ресурсы в мире сосредоточены на решениях задач сохранения здоровья и жизни, что понятно. Специалистов очень мало, а свободных и идейных  — тем более. Да и существующие программные решения не подготовлены для решения задач, связанных с культурным наследием. Тем не менее, это перспективная технология.

5. Терагерцовая визуализация

Одна из молодых технологий, набирающая обороты в огромном количестве областей в последнее время. Успешных крупных примененных кейсов для восстановления рукописей мне не удалось найти. Есть множество аналитических экспериментов, подтверждающие наличие потенциала, а в некоторых случаях превосходящих рентген из-за выделения контраста среди  не железосодержащих элементов. Вообще, об этой технологии есть хорошая и очень интересная лекция.

https://www.youtube.com/watch?v=9N0U_OuaWGc

Используемые длины волн от 100 гигагерц до 3 терагерц, могут проникать через бумагу и многие другие материалы. Излучение не ионизированное и поэтому безопасно для человека. На основе статистики отраженных полей во времени существует возможность локализовать каждую страницу.

Перед вами анимация, показывающая по очереди буквы LAZ,THZ. Эти буквы были напечатаны на лазерном принтере и сложены в стопку. Излучатель положили сверху и по отраженному сигналу удалось различить текст до 20 листов. Глубже — сигнал отражался с уже нечитаемым количеством накопленных ошибок.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 16

Музей «Метрополитен» в Нью Йорке заинтересовался данным подходом, потому что в их архивах лежат книги, которые запрещено открывать под угрозой разрушения. А доступ к томографии не такой простой. Большим плюсом выступает доступность оборудования. В отличие от предыдущих технологий, на рынке уже представлены несколько законченных продуктов, готовых к подключению прямо к ноутбуку по USB. 

6. Инфракрасная термография

Теперь мы рассматриваем построение изображения в диапазоне работ термовизоров. Активная импульсная термография была успешно применена для неинвазивного выделения древних текстов в пергаментных переплетах книг. В качестве примера можно привести результаты, полученные в результате анализа рукописи XIII века (ms 509/D813), хранящуюся в Римской библиотеке Ангелика. Рукопись представляет из себя изложение Ветхого Завета и состоит из 127 письменных пергаментов. Часть из них пострадала от воды. Последние страницы с крупными размытыми пятнами, делающими текст нечитаемым. 

Термограммы, выполненные на различные поврежденные области, показывают частичное восстановление чернильного текста во всех исследованных областях.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 17

Такие термограммы были получены при помощи двух ламп-вспышек мощностью 1 кВт. Потеря пигментного компонента чернил не означает смыв остальных его составляющих. Возможность восстановления контраста может обуславливаться временным нагреванием зон с остатками чернил, которые эффективно поглощают часть падающего света.

7. Рамановская спектроскопия

 Бодлианская библиотека.Оксфорд

В случае облучения какого-либо вещества лазером, помимо релеевского рассеивания крайне малая часть отраженного сигнала меняет свою частотную составляющую. Появляются спектральные линии, которых не было в первичном источнике света. Число и расположение появившихся линий определяется молекулярным строением вещества. Таким образом можно определить его состав. При установке лазера на станок чпу, можно снимать эти данные по координатам и потом уже сформировать изображение из элементарного состава. Этот способ очень популярен для исследования пигментного состава картин и выявлении скрытых надписей. Правда в работе с Армянской рукописью целью выступала немного другая задача.Следует, отметить, что облучение лазером носит очень слабый, но все таки повреждающий характер.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 18

А вот так выглядит полученная пигментная маска обложки, на основе элементарного состава. В данном примере показан результат по красному пигменту. 

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 19

Не так то это и круто, скажете вы. Ведь подобную маску так или иначе можно попробовать вычленить и из фотографии? Фотография, получается, тоже является аналитическим инструментом? 

8. Мультиспектральный анализ

И так, мы подошли к тому, о чем собственно и имеет смысл говорить, если речь идет о доступности технологии. Большинство крупнейших мировых музеев и архивов имеют в своем распоряжении именно это оборудование.  1993 году Свитки Мертвого моря стали одними из первых рукописей, изучаемых с помощью спектральной визуализации. Правда в то время исследователи пытались восстановить выцветшие или неразборчивые тексты с помощью инфракрасной пленки.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 20

Пленка ушла, пришла цифра и сверхяркие светодиоды (или же набор фильтров и два строительных галогеновых светильника). Суть технологии довольно проста. Вам необходимо сделать около 12  цифровых изображений на чернобелую матрицу (очень желательно) в 12 различных спектрах из оптического диапазона: три в ИК, потом красный, янтарный, оранжевый, желный, зеленый, голубой, синий, фиолетовый и уф. На фотографии выше два светодиодных прожектора, которые на данный момент подсвечивают образец в УФ свете. По результатам делаются дальнейшие выводы об образце: есть ли потенциал, поможет ли нам софт,  и не стоит ли начать топтать кабинеты чиновников, выбивая бюджет для поездки в национальную исследовательскую лабораторию. 

 В 2020 году ученые, изучающие материал пергамента Кумранской рукописи свободный от текстов, случайно обнаруживают буквы. Огромное количество мелких частей никогда не изучалось на предмет наличия текстов, потому что не было никаких намеков на это. Некоторые участки были даже специально нарезаны. для каких-то других задач. А при пересъемке в ИК спектре то, что казалось пустым, внезапно оказалось сенсацией.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 21

Один из величайших исследователей Девид Ливингстон посвятил Африке большую часть своей жизни, пройдя пешком свыше 50 тысяч километров. В одной из последних своих работ вместо закончившихся чернил он использовал сок местной ягоды. Но прекрасный контраст сохранялся только первое время. Когда же рукопись добралась до его коллег — сок потерял свой пигмент. Она ждала 140 лет, чтобы быть полностью прочитанной. Кстати, проект по изучению его дневника https://livingstoneonline.org  занял 1 место в DHawards в 2016 году. 

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 22

На изображении выше страница рукописи и дальнейшие комбинации из полученных спектральных изображений пригодных как в качестве масок подавления шумов так и непосредственно повышения контраста необходимых элементов.

Подавление газетного текста производилось маской из ИК диапазона, так как сок ягоды там отсутствовал, а вот в других каналах он присутствовал более контрастно вместе с газетным. Результатом расшифровки стала история, в которой Ливингстон был непосредственным свидетелем страшной резни среди работорговцев. Он был так поражен происходящим, что прервал свои поиски истоков Нила. На сегодня рукопись полностью расшифрована и доступна для любых желающих. Но так как вы, дорогой читатель,  скорее всего живете во время, когда не ценят то, что дается бесплатно, читать вы ее скорее всего и не будете.

В блоге британской библиотеки вы тоже встретите регулярные результаты исследований мультиспектральной съемки. 800 летняя! Магна карта (Великая хартия вольностей) показала отличный результат, несмотря на свое состояние. Или результат Евангелие Бодмина. 9 век. Приглядитесь, это одна и таже страница.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 23

Чтобы лучше понять, как устроен процесс, есть хорошее видео https://www.youtube.com/watch?v=GhpBmL5_OXw

Более того, если вам кажется, что это не доступно простым смертным, мой итальянский приятель Антонино Косентино (будучи ученым) поведает вам о своем проекте https://chsopensource.org/ где делится результатами своих исследований о применении бытовых зеркалок и обьективов в мультиспектральной съемке. Его проект Antonello посвящен этому полностью. Правда, я не уверен, что набор фильтров вместо светодиодных прожекторов является лучшим решением. Хотя бы потому, что  такой набор вам обойдется в 800 евро. Чтобы лучше понимать, как ведут себя цветовые пигменты в мультиспектреальной съемке, я покажу

вам таблицу пигментов от Антонино

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 24

https://habrastorage.org/webt/j1/bl/mi/j1blmiegmk2pxxngg3_mhrq0n9c.jpeg

На ней вы видите, как многие пигменты в IR становятся прозрачными или отражают или поглощают ИК лучи и как в UV все выглядит совершенно по-другому. Съемка между IR и UV тоже покажет свой набор контрастов.

Теперь, обладая достаточными знаниями, перейдем к сравнительному анализу перечисленных выше методов, чтобы узнать, на каком из выше приведенных методов лучше исследовать предполагаемый образец.

9. Выбор технологии

Исследование папирусов, одна из самых популярных тем культурного наследия. В одной из научных работ, исследователи задались вопросом, чем светить на мумию. Стоит ли перебирать технологии по очереди в поисках результата, или лучше заранее сузить выбор? 

Если воспроизвести идеальные условия, можно будет довольно точно рассуждать о способности технологии раскрывать определенные пигменты лучше других. 

Исследователями  по древней технологии были подготовлены 4 листа папируса 10x15см (фантомы), разделенных на четыре зоны. Каждая зона на каждом листе была помечена жирным крестом разного состава чернил по часовой стрелке, чтобы не возникало ситуации, при которой кресты в  сложенных пачках папирусов накладывались бы друг на друга.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 25

Три типа чернил выбраны по историческим причинам, а последний — современный (чего месту пропадать):

  • углерод (сажа, уголь)
  • оксид железа ( наиболее распространены)
  • железистые чернила (в меньшей степени)
  • современная углеродная тушь (Winsor and Newton, UK, Великобритания)

Мультиспектральная съемка обеспечивает отличную детализацию поверхности с чернилами на основе железа и углерода с высоким разрешением, но ограниченным проникновением в глубину. 

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 26

Однако, этот недостаток в некоторой степени смягчается, если производить съемку на просвет.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 27

Оптическая когерентная томография предлагала неожиданно низкое проникновение из-за высокого коэффициента оптического затухания папируса. 

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 28

Рентгеновские методы позволили идентифицировать чернила на основе железа даже при добавлении дополнительных листов папируса поверх фантомов, но они не смогли обнаружить чернила на основе углерода.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 29

Рентгенофлуоресцентная визуализация

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 30

Кресты, соответствующие современным чернилами и  на основе углерода, не были обнаружены. Углерод является легким элементом (атомный номер 6) и флуоресцирует при слишком низкой энергии для обнаружения используемой системой. Самым легким элементом, который можно было обнаружить, был фосфор (15). Железо, присутствующее в железистых чернилах (26), было хорошо видно и можно было отличить от фона даже через 6  слоев папируса.

Рентгеновская томография с фазовым контрастом

Из-за ограничений по времени у исследователей были взяты только кресты с чернилами на основе оксида железа и углерода.  Отчетливо видна волокнистая структура папируса. Кресты также видны, из-за наличия разного показателя преломления с папирусом. Довольно слабо видны следы и  от углеродосодержащих чернил.

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 31

Терагерцовая визуализация,  к удивлению исследователей, оказалась способна обнаруживать чернила на основе углерода лучше, чем чернила на основе железа. ТГц волны, как предполагается, чувствительны к чернилам, которые не видны с помощью рентгеновских методов. Эти результаты подтверждаются предыдущим исследованиями.

Результаты образцов

Восстановление утраченных текстов с помощью современных технологий. Железо - 32

Мне приятно приносить в российский интернет эту тему, потому что впервые столкнувшись с необходимостью изучения этого, я обнаружил на сколько важным может оказаться этот материал. Я решил не умещать все в одной статье из-за обширности темы. В следующей статье мы поговорим про алгоритмы и цифровую отработку изображений.

Ежели желаете, подписывайтесь на мой твиттер, до того, как это станет когда нибудь модным. https://twitter.com/alexufo7

Автор: Александр Борисович

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js