CC BY
15УДК 930.272:681.7.015.2
А. А. Калашникова
Техника съемки русских актов XV-XVII вв. в ближнем инфракрасном диапазоне1
Водяные знаки являются важнейшим датирующим признаком рукописи; кроме того, они позволяют проследить историю бумаги, а также определить подлинность документа. Среди наиболее широко используемых методов копирования водяных знаков можно перечислить следующие: радиографические методы, съемка в ближнем инфракрасном диапазоне, наконец, фотографирование на просвет и ручная прорисовка. Остановимся подробнее на каждом из них, отмечая преимущества и недостатки.
Ручная прорисовка водяных знаков — это наиболее простой, не требующий никакого оборудования, кроме карандаша, давно известный исследователям способ получения изображения филиграни. Все классические альбомы водяных знаков состояли из ручных прорисовок, а наследовавшие им электронные базы данных также в значительной мере на них основаны. Кроме
Ил. 1. Снимок в ближнем ИК-диапазоне фрагмента докладной правой грамоты суда М. Д. Шапкина и И. Семенова. НИА СПбИИ РАН. Ф. 12. Оп. 1. № 555
того, в своей повседневной исследовательской практике современные ученые продолжают опираться прежде всего на этот метод.
Большим недостатком ручной прорисовки является невозможность точно скопировать водяной знак, поскольку он может быть, например, частично закрыт текстом рукописи или плохо читаться из-за особенностей сохранности бумаги. Более того, вручную невозможно точно воспроизвести сетку бумагоотли-вочной формы, которая тоже может быть информативна для исследователя. Мы полагаем, что ручная прорисовка водяного знака не может считаться методом его копирования; такое изображение — скорее интерпретация филиграни, сделанная на основе визуального анализа рукописи. Современные компьютерные технологии, позволяющие обрабатывать снимки на просвет, съемка в ИК-диапазоне, а также радиография позволяют получить изображения водяных знаков, несопоставимые по качеству и точности с прорисовками. Это отразилось в стандарте для описания и регистрации новых водяных знаков для электронных баз данных, разработанном в 2001-2004 гг. в рамках международного проекта A Distributed Database and Processing System for Watermarks, согласно которому на ручное копирование водяных знаков был наложен запрет [1, c. 331].
Большим шагом в разработке методов визуализации водяных знаков стали исследования Д. П. Эрастова. В 1950-х в Лаборатории консервации и реставрации документов АН СССР он работал с фотографическими методами съемки водяных знаков [2, с. 55-60]. Первый из них был основан на цветовом контрасте, когда с одного документа делались два снимка — один на просвет, содержавший изображение водяного знака и текста рукописи; второй — в отраженных лучах, содержавший только текст. Одно изображение печаталось на бумаге, и оба окрашивались в разные цвета, затем пленка накладывалась на бумагу с полным совмещением рисунка. Благодаря цветовому контрасту изображение водяного знака отделялось от текста, хотя отдельного снимка филиграни получить не удавалось. Другой метод визуализации водяных знаков был основан на процессе маскирования. В данном случае также с рукописи делались две фотографии: на просвет и в отраженных лучах. Затем на пленке изготавливался позитив текста и совмещался с негативом снимка на просвет, содержащим изображение водяного знака. На позитиве плотность элементов текста должна была равняться плотности фона негатива. С совмещенного негатива и позитива печаталась фотография. Получалось отдельное изображение водяного знака, но оно было неполным: в тех местах, где водяной знак перекрывался текстом, его рисунок не восстанавливался, и это место сливалось
Ил. 2. Снимок в ближнем ИК-диапазоне фрагмента докладной правой грамоты, выданной около 1492 г., с водяным знаком большая тиара. НИА СПбИИ РАН. Ф. 12. Оп. 1. № 555: а — снимок сделан с помощью объектива Canon Canon EF 50 mm f/1.8 STM по частям, а затем изображение совмещено в Photoshop;
б — снимок сделан с помощью объектива Canon EF-S 18-135 mm f/3.5-5.6 USM
с фоном фотографии. Д. П. Эрастов также экспериментировал с фотосъемкой в ИК-области спектра, однако указывал на ее недостатки, связанные с трудоемкостью процесса и недостаточной четкостью получаемых изображений водяных знаков.
Наибольших успехов Д. П. Эрастов достиг в разработке бета-радиографического метода съемки водяных знаков. В качестве источника бета-излучения он использовал стеклянные пластины с нанесенным на них желатиновым слоем, содержащим изотоп кальция (Са45) [2, с. 57-59]. На фотопленку помещалась рукопись или гравюра, снимок водяного знака которой необходимо было сделать; сверху накладывалась пластина активным слоем вниз. Эта конструкция помещалась под небольшой пресс (до 2 кг) и оставлялась для экспонирования на 20 ч. В результате получался негатив филиграни без следов текста, печати или рисунка. С негатива изготавливались готовые снимки водяного знака. До конца ХХ в.
бета-радиография оставалась наиболее информативным способом фиксации изображений водяных знаков. Ее несомненным преимуществом является получение изображения водяного знака и сетки вержеров и пон-тюзо без следов текста. Кроме того, бета-радиография является контактным методом съемки, что позволяет получать снимки в масштабе 1:1 без искажений.
Применение изотопа кальция для съемки водяных знаков сегодня подвергается критике. С точки зрения В. П. Лютова и Л. В. Лютовой, малый период полураспада радионуклида Са45 (163 дн.) не позволяет создать надежную методику радиографической регистрации водяных знаков [3, с. 72]. Исследователи предлагают в качестве источника ионизирующего излучения использовать технеций с массовым числом 99. Для съемки водяных знаков В. П. Лютов и Л. В. Лютова применяли металлическую фольгу радионуклида Тс99 на железо-никелевой основе с лаковым покрытием.
Ил. 3. Макросъемка дьяческой монограммы на духовной грамоте Степана Лазарева, 1473 г. НИА СПбИИ РАН. Ф. 12. Оп. 1. Д. 83
Недостатком радиографических методов съемки водяных знаков является сложнодоступность источников ионизирующего излучения, трудозатратность метода (время экспонирования для получения одного изображения занимает несколько часов) и необходимость оборудовать отдельное стационарное рабочее место, оснащенное свинцовыми пластинами, покрывающими столешницу, на которой производится съемка, а также вертикальным экраном из свинцового стекла. Кроме того, в историографии высказывались сомнения в безвредности радиографии для материала рукописи [4, с. 247].
С появлением цифровых фотокамер и компьютерных программ для обработки изображений съемка водяных знаков стала значительно доступней для исследователей. Наибольшей популярностью пользуется съемка на просвет. Основным недостатком данного метода визуализации водяных знаков является сохранение текста рукописи на снимке, который мешает точному воспроизведению филиграни. Однако существуют способы минимизировать указанный недостаток. Так, специалистом Отдела рукописей Государственного исторического музея (Москва, Россия) Е. В. Ухановой был разработан специальный метод съемки водяных знаков на просвет. Для этого используется световой планшет с холодным светом (Slimlight). Съемка производится в затемненном помещении на цифровую фотокамеру [1, с. 328-339]. Таким образом было оцифровано более 2000 водяных знаков из собрания Отдела рукописей ГИМ, 378 из них было загружено в крупнейшую на сегодняшний день электронную базу данных водяных знаков Bernstein [5].
Преимуществом съемки водяных знаков на просвет является ее безопасность для исследователя и рукописи, а также доступность оборудования. Особенно хороший результат дает съемка свободной от чернил бумаги. Однако полученное при съемке на просвет изображение водяного знака требует значительной доработки в графическом редакторе, где вручную необходимо убирать текстовые элементы с контура водяного знака. Полученная реконструкция водяного знака будет его
интерпретацией, а не точной цифровой копией, каковая получается в результате радиографии или съемки в ИК-диапазоне.
В России пионером в области применения оптико-электронных методов в исследовании исторических источников стала Лаборатория кодикологических исследований и научно-технической экспертизы документов Российской национальной библиотеки (Санкт-Петербург, Россия), основанная еще в 1994 г. [6]. С 1990-х гг. в Отделе рукописей РНБ проводились работы по ИК-визуализации водяных знаков с помощью спектрозональных телевизионных систем и позже — цифровых камер; большая работа с применением методов ИК-визуализации также ведется в сфере исторического почерковедения, кодико-логии и текстологии [7, с. 148-156].
Крупным проектом Отдела рукописей РНБ стало создание виртуальной версии библиотеки Соловецкого монастыря [8]. Оцифрованные изображения рукописей сопровождаются археографическим и кодикологическим описанием, а также постатейным аналитическим описанием содержания. Съемкой филиграней соловецких кодексов из собрания РНБ в ИК-диапазоне занимались М. А. Шибаев и Е. А. Ляховицкий. Отметим, что недостатком этой базы является отсутствие привязки изображений водяных знаков к размерной сетке, что усложняет их идентификацию и сравнение со схожими изображениями.
Съемка рукописей в ближнем ИК-диапазоне может использоваться и для анализа чернил. Чернила с разным химическим составом в видимом спектре могут выглядеть идентичными, а в ИК-спектре различаться [9, с. 138]. Так, прозрачность железо-галловых чернил в ИК-диапазоне возрастает, а углеродные чернила, поглощающие ИК-излучение, напротив, становятся более видимыми, что используется для выявления угасающего текста [10, с. 518-525]. Таким образом, ИК-снимок рукописи может помочь выявить правку текста, смену чернильницы, поздние вставки и пр. Например, на ил. 1 представлен снимок докладной правой грамоты, составленной около 1492 г. Темная полоса на снимке — это место склейки двух листов. Мы видим,
Ил. 4. Интерфейс программ FireCapture для захвата изображения и ASCOM Canon EF Desktop Control для настройки фокуса и диафрагмы
что чернила на верхнем листе более прозрачны, чем на нижнем. Следовательно, можно предположить, что финал грамоты на подклеенном листе написан другими чернилами, что может свидетельствовать о том, что окончание протокола судебного разбирательства было составлено позже.
Итак, ИК-визуализация может использоваться не только для съемки водяных знаков, но и для реконструкции системы движений и техники письма, обнаружения правки и фальсификации текста, а также для расшифровки текстов, находящихся под чернильными пятнами.
В Лаборатории комплексного исследования рукописных памятников СПбИИ РАН2 установка для съемки в ближнем ИК-диапазоне собрана на основе высокочувствительной астрокамеры QHY 163т. Благодаря большому размеру матрицы (17,7 х 13,4 мм) и высокому разрешению (4656 х 3522) камера QHY 163т позволяет делать детализированные снимки.
Астрономические камеры не имеют ни штатных объективов в комплекте, ни системы крепления к штативу, ни сетевого адаптера, поскольку предназначены для крепления на телескоп. При помощи переходника к камере можно присоединить различные фотообъективы, в том числе Canon. Мы использовали компактный адаптер ASCOM-контроллер APS-C (M 42x0,75) для связки астрокамер с объективами Canon. При помощи программного обеспечения он позволяет управлять фокусировкой и диафрагмой объектива с компьютера и производить тончайшую настройку изображения, которую едва ли можно достичь при ручном управлении.
Для съемки водяных знаков нами был выбран объектив Canon 50 mm f/1.8 STM. Важно учитывать, что минимальная дистанция фокусировки этого объектива составляет 35 см. Таким образом, между объективом и рукописью должно быть не менее 35 см. Площадь съемки у данного объектива, к сожалению, небольшая. Крупный водяной знак может не поместиться на
одном снимке. В том случае, если нет возможности воспользоваться широкоугольным объективом, можно снять водяной знак на Canon EF 50 mm f/1.8 STM по частям, а полученные фрагменты совместить в графическом редакторе.
Мы также тестировали объектив Canon EF-S 18-135 mm f/3.5-5.6 USM. Он позволяет снимать больший по размеру участок рукописи, чем объектив 50 mm (примерно 16x21 см), но качество съемки у него хуже. На ил. 2 приведены для сравнения снимки крупного водяного знака на Canon EF 50 mm f/1.8 STM и Canon EF-S 18-135 mm f/3.5-5.6 USM.
Для детализированной съемки отдельных фрагментов рукописей мы использовали макрообъектив Canon 100 mm f/2.8L macro USM. На ил. 3 представлен снимок дьяческой монограммы.
Для съемки в ближнем ИК-диапазоне необходим ИК-фильтр с полосой пропускания от 0,95-0,97 МКМ. Мы применяем ИКС-7. Для крепления фильтра к объективу подойдет держатель Cokin серии P.
При выборе штатива необходимо обратить внимание на наличие центральной поворотной штанги, позволяющей снимать рукопись, лежащую на столе. Мы выбрали фотоштатив Manfrotto MK190XPRO4-3W с центральной штангой с поддержкой угла 90° и встроенным уровнем. Для крепления камеры к быстросъемной шта-тивной площадке мы использовали крепежное кольцо Sky-Watcher 75 мм.
Для фиксации рукописи во время съемки необходимо два листа оргстекла. Лучше, если нижний лист будет матовым: это поможет рассеять световое пятно от подсветки и сделать освещение снимка более равномерным. Мы фиксируем рукопись между оргстеклом струбцинами двух компактных настольных фотоштативов (Yunteng YT-228). Наконец, для съемки в ИК-диапазоне необходим источник света (лампа накаливания), который помещается под рукопись.
Процесс съемки водяных знаков выглядит следующим образом: грамота с филигранью кладется между листами оргстекла, под которыми расположен источник света, сверху находится камера с ИК-фильтром, подключенная к компьютеру. Таким образом, ИК-излучение от лампы накаливания проходит через лист бумаги, попадает на ИК-фильтр, отсекающий волны короче 0,95 мкм, и изображение фиксируется чувствительной камерой. Захват изображения производится в программе для астросъемки FireCapture, позволяющей контролировать длительность выдержки и чувствительность (ил. 4). Важно отметить, что для подключения камеры к компьютеру подойдет только USB 3.0.
Сложностью, с которой может столкнуться исследователь при съемке водяных знаков в ближнем ИК-спектре, является отсутствие привязки изображения к размерной сетке. Наиболее простое решение этой проблемы представлено на ил. 2. Мы распечатали линейку на принтере и поместили ее на рукопись. Тонер лазерного принтера непрозрачен в ИК-диапазоне, поэтому шкала линейки видна. Еще одной проблемой может стать недостаточная контрастность изображения водяного знака. Из-за особенностей сохранности рукописи (например, наличия реставраторской бумаги) снимок водяного знака может получиться нечетким. Мы считаем, что в таком случае для большей наглядности снимок в ИК может быть дополнен прорисовкой водяного знака, сделанной при большом увеличении в Photoshop.
Итак, на сегодняшний день наиболее эффективной и простой в применении является техника съемки водяных знаков в ИК-диапазоне. Преимуществами установки для ИК-съемки, собранной на основе астрокамеры QHY 163m, являются портативность, доступность, безопасность и простота управления. Такая установка компактна: она не занимает много места и не требует специального обеспечения техники безопасности. Получаемые в результате ИК-съемки цифровые копии водяных знаков точны и зафиксированы в сетке вержеров и понтюзо. Представляется, что наполнение электронных баз данных новыми водяными знаками должно идти именно за счет ИК-копирования.
Литература
1. Уханова Е. В., Бережная М. А. База данных водяных знаков средневековой бумаги отдела рукописей Государственного исторического музея в рамках международного проекта «Бернштейн — память бумаги»: результаты сотрудничества и перспективы развития // Роль музеев в информационном обеспечении исторической науки: сб. статей. М.: Этерна, 2015. C. 328-339.
2. Эрастов Д. П. Бета-радиографический метод воспроизведения филиграней // Доклады и сообщения на совещании по вопросам консервации и реставрации художественных ценностей / под ред. Л. А. Беляковой. М.: На боевом посту, 1960. Ч. 2. C. 55-60.
3. Лютов В. П., Лютова Л. В. Использование радиографии в исследовании водяных знаков и при атрибуции памятников письменности // Фотография. Изображение. Документ. 2014. № 5. С. 72-75.
4. Есипова В. А. Бумага как исторический источник (по материалам Западной Сибири XVII-XVin вв.): авто-реф. дис. ... д-ра. ист. наук. Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 2004. 30 с.
5. Bernstein: The Memory of Paper. URL: https://www. memoryofpaper.eu/BernsteinPortal/appl_start.disp# (дата обращения: 15.10.2020).
6. Отдел рукописей РНБ: [сайт]. URL: http://nlr. ru/manuscripts/RA336/kodikologiia (дата обращения: 15.10.2020).
7. Ляховицкий Е. А., Цыпкин Д. О. Инфракрасная визуализация текста в изучении памятников древнерусской письменности // Историческая информатика. 2019. № 4. C. 148-156.
8. Библиотека Соловецкого монастыря. URL: http:// expositions.nlr.ru/ex_manus/Solovki_Manuscripts/index. php (дата обращения: 15.09.2020).
9. Psarrou, A., Licata, A., Kokla, V., Tselikas, A. Near-Infrared Ink Differentiation in Medieval Manuscripts // International Journal of Computer Vision. 2011. No. 94. P. 136-151.
10. Gargano, M, Bertani, D., Greco, M., Cupitt, J., Gadia, D. A perceptual approach to the fusion of visible and NIR images in the examination of ancient documents // Journal of Cultural Heritage. 2015. No. 16. P. 518-525.
1 Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-39-90053.
2 Лаборатория комплексного исследования рукописных памятников на базе СПбИИ РАН была открыта в 2018 г. В Лаборатории ведется комплексное изучение документов, включающее сбор данных об истории их создания, бытования, современном физическом состоянии, на основании достижений гуманитарных и естественных наук. Идея создания Лаборатории, а также концепция работы принадлежит научному сотруднику, кандидату исторических наук Е. И. Носовой. Автор статьи выражает глубокую признательность Екатерине Игоревне за систематическую помощь в проведении исследования по выбранной теме, помощь при подборе и поиске научной литературы, а также необходимой техники.
