Область ивритской эпиграфии железного века (изучение надписей и письма) важна для библейской археологии, истории Древнего Израиля и библейских исследований. Наиболее богатые тексты, которые пришли к нам из периода Первого Храма, относятся к остраке (глиняные горшки, вписанные чернилами или надрезанные), принадлежащей главным образом крупным корпорациям Самарии, Арад, Лахиш, Хорват-Уза и Тель-Мальхата, последние датируются примерно 600 годом до н.э. Острака традиционно обрабатывается экспертами, которые создают вручную факсимильные сообщения (двоичные изображения текста), транслитерации и переводы текстов. Кульминацией этого анализа является построение палеографических таблиц, в которых сравниваются символы различных надписей, тел и периодов и, таким образом, оказывается помощь в создании надписей, происходящих из контекста, не датированного достаточно хорошо.
Как и ожидалось, расхождения во взглядах эпиграфов на эти вопросы приводят к различным археологическим и историческим интерпретациям и пониманию железного века в Леванте. Настоящее исследование команды Тель-Авивского университета по улучшению разборчивости чернил в Остраке посвящено чернилам Железного века. Они решают ряд важных задач в области эпиграфии железного века путем адаптации и разработки автоматических методов получения и анализа изображений, снижая вмешательство человека. Методы решения этих проблем можно условно разделить на такие области, как получение изображений и автоматическая оценка и создание факсимильных сообщений.
ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
После тысячелетнего захоронения в земле, острака демонстрирует проблемные черты, присущие древним текстам, например, их можно обнаружить сломанными, во многих случаях неразборчивыми, с пятнами и стертыми участками или размытыми чернилами. Кроме того, острака, вероятно, рассматривалась как недорогой, а иногда и как расходуемый материал. Это в отличие от папирусов (которые в основном погибли из-за местного климата) или редких монументальных каменных надписей, которые имели более высокие стандарты письма (лапидарная графика). Кроме того, потенциальной опасностью, особенно для остраки, является быстрое выцветание чернил после их выемки. Следовательно, необходимо соответствующее документирование состояния Остраки сразу же после раскопок. Негативные результаты раскопок 20-го века также постепенно ухудшаются, усиливая потребность в цифровой документации. В целях документирования исследователи попытались как адаптировать уже существующие технологии, так и разработать новые, потенциально перспективные методы получения изображений. Традиционные методы съемки включают сканирование старых негативов (изображение остраки до ее выцветания), стандартные цифровые снимки и многоспектральное получение изображений. Поиск новых методов визуализации охватывал комбинационную спектроскопию, рентгеновскую флуоресценцию, регулярную и точечную инфракрасную спектроскопию и флуоресцентную визуализацию.
Сканирование Существующих Негативов
Сканирование старых негативов - это постоянная работа, направленная на сбор цифровых копий всех существующих негативов периода Первого Храма. Задача выполняется с помощью сканера (Microtek ArtixScan M2), способного работать с несколькими типами негативов, в том числе со стеклом. На сегодняшний день отсканированы сотни негативов еврейской остраки железного века в хранилищах Израильского управления древностей, Тель-Авивского университета и Гарвардского семитского музея.
Приобретение мультиспектрального изображения
Современные цифровые снимки обеспечивают нас подробными данными с высоким разрешением. Однако спектральная информация обычных RGB-изображений (красный, зеленый, синий) обычно недостаточна, так как записываются только три цветовых канала. Поэтому первые попытки сделать стандартную цифровую фотографию вскоре были заменены мультиспектральными методами. Такие методы ранее были признаны полезными в более поздних исторических документах, написанных на пергаменте.
Рамановские, рентгеновские и другие методы получения изображений
Ученые протестировали несколько подходов к получению изображений. Они были основаны на попытках провести различие между "сигналами" чернил и глины на микроуровне. Среди рассмотренных методов были рентгеновская флуоресценция, регулярная и точечная спектроскопия, флуоресцентная визуализация и рамановская спектроскопия. За исключением рентгеновской спектроскопии и рамановской спектроскопии, эти методы не дают существенно отличающихся друг от друга сигналов. С помощью рентегнофского фото установили, что красные чернила в редких красных чернилах остракона из корпуса Тель-Мальхата содержат железо в качестве основного компонента. Поэтому можно предположить, что пигмент чернил содержал оксиды железа, вероятнее всего, гематит Fe₂O₃.
Ученые также провели рентгенографский анализ чернил другого остракона Тель-Мальхата. Обнаружено, что чистая концентрация железа в черных чернилах этого остракона соответствует нулю. Хотя анализ не смог четко определить углерод (поскольку его характерная рентгеновская энергия намного ниже порога обнаружения), исследователи подозревают, что он основан на углероде (возможно, сажа), в основном на результатах нашего рамановского анализа. Поскольку не удалось обнаружить дифференцирующего материала в общей чернильной остраке, рентгеновская радиография не использовалась в качестве основы для нового механизма получения изображений. С другой стороны, эксперименты по комбинационной спектроскопии показали четкое различие между глиняными и чернильными чернилами, которые использовались для создания макросканирующего устройства. Этот метод использует наблюдаемую разницу для создания нового автоматического факсимильного сообщения (черно-белый рисунок) с надписью. Этот метод позволяет обойти подготовительный анализ состава чернил (распространенный в рамановской спектроскопии), позволяя легко обнаруживать индикативные комбинационные линии (длины волн). Используя эти строки, получаются наиболее разборчивые факсимильные сообщения. Метод был протестирован на эдомитовом остраконе из Хорват-Узы. Сканирование проводилось на уровне символов. Апостериори анализ также выявил несколько индикативных линий рамана, в том числе ≈1600 см⁻¹ (соответствует ароматическим кольцам, возможно гуминовой кислоте или саже).
Оценка ручного факсимильного сообщения
В соответствии с ключевой ролью факсимильных аппаратов в эпиграфическом исследовании, внимание должно быть уделено независимой от человеческого глаза оценке качества. Под оценкой качества подразумевается оценка того, насколько хорошо данное факсимильное сообщение представляет собой оригинал письма на остраконе.
Исследователи разработали простую математическую процедуру (алгоритм), которая количественно определяет качество соответствия между факсимиле и изображением данного остракона. Качество подгонки оценивается на относительной основе, оценивая различные факсимильные сообщения одного и того же остракона.
Создание нового факсимильного сообщения
Уже имеющийся опыт в области оценки факсимильных сообщений убедил в том, что следует использовать методы автоматического создания факсимильных сообщений. В качестве первого шага был реализован, протестирован и признан неадекватным ряд существующих методов бинаризации. Поэтому был разработан новый метод автоматического создания факсимильной связи. Этот метод использует цифровое изображение остракона, а также некоторую информацию из существующего ручного факсимильного аппарата для получения автоматической и улучшенной бинаризации. Был разработан и протестирован еще один шаг по снижению шума, основанный на автоматически усвоенных характеристиках письма.
Этот опыт в области бинаризации проложил путь к методу оценки отдельных символов, а не всей остраки. Были выбраны наиболее правдоподобные символы на индивидуальной основе, сочетая в себе лучшие из всех вариантов бинаризации. Персонажи оценивались по присущим им свойствам (гладкость, полнота и уровень шума внутри персонажа). Алгоритм сумел получить достоверный рейтинг бинаризации символов, сопоставимый с мнением экспертов. Несмотря на то, что вышеупомянутые алгоритмы дают результаты, превосходящие результаты ручного факсимильного сообщения, их все равно может быть недостаточно для автоматизированного эпиграфического анализа. Это особенно актуально в тех случаях, когда отсутствуют части символа. Поэтому была разработана полуавтоматическая процедура восстановления неполных рукописных штрихов. Метод имитирует движение тростника с помощью ручной выборки ключевых точек символа. В результате реконструкции персонажа исследователи получили плавное и полное факсимильное сообщение, дополненное полным математическим описанием составляющих штрихов. Это открывает возможность извлечения сложных математических функций, которые в будущем могут быть использованы для анализа и сравнения букв.