Après avoir été caché pendant des siècles, les secrets des manuscrits médiévaux pourraient bientôt être dévoilés.

En fusionnant deux techniques d'imagerie, l'imagerie hyperspectrale visible et la fluorescence X, une équipe interdisciplinaire de chercheurs de la Northwestern University a développé un nouveau une technologie non destructive qui donne accès à des textes médiévaux cachés à l'intérieur de reliures anciennes.

Entre le XVe et le XVIIIe siècle, les relieurs ont recyclé les reliures des parchemins médiévaux en de nouveaux matériaux de reliure pour les livres imprimés. Alors que les chercheurs savent depuis longtemps que les livres de cette période contiennent souvent des fragments cachés de manuscrits antérieurs, ils n'ont jamais eu les moyens de les lire.

"Pour les générations, les chercheurs ont pensé que cette information était inaccessible, alors ils pensaient, « Pourquoi s'en soucier ? » a déclaré Marc Walton, scientifique principal au Northwestern University-Art Institute of Chicago Center for Scientific Studies (NU-ACCESS). "Mais maintenant, les progrès de l'imagerie informatique et du traitement du signal ouvrent une toute nouvelle façon de lire ces textes."

Partiellement soutenu par la Fondation Andrew Mellon, la recherche a été publiée en ligne dans la revue Analytica Chimica Arts . Walton de Northwestern Engineering a co-écrit l'étude avec les professeurs de génie électrique et d'informatique Aggelos Katsaggelos et Oliver Cossairt. Emeline Pouyet, un stagiaire postdoctoral en NU-ACCESS, a été le premier auteur de l'article. Richard Kieckhefer, professeur de religion et d'histoire au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern, et Arthur Woll, associé de recherche principal à la source synchrotron à haute énergie de Cornell, également contribué à l'étude.

Le livre à l'origine de l'étude est une copie du livre du poète grec Hésiode Travaux et jours à partir de 1537. Acheté par Northwestern en 1870, la copie est la seule empreinte restante conservant sa reliure parchemin fendue d'origine. Bien que ce soit cette reliure qui ait à l'origine attiré l'attention des bibliothécaires du Nord-Ouest, c'était la suggestion d'écrire sous le parchemin sur le tableau du livre qui suscitait de nouvelles questions.

Lorsque les chercheurs de NU-ACCESS ont étudié la liaison, ils ont remarqué que le relieur a essayé d'enlever l'écriture sur le tableau du livre, probablement par lavage ou grattage. La planche à livres, cependant, conservé deux colonnes fantomatiques d'écriture entourées de commentaires marginaux, qui étaient encore visibles à travers le parchemin sur les couvertures avant et arrière du livre.

"L'encre en dessous dégradait le parchemin, afin que vous puissiez commencer à voir l'écriture, " dit Pouyet. " C'est là que l'étude analytique a commencé. "

Walton et Pouyet utilisaient à l'origine une technique d'imagerie hyperspectrale en lumière visible pour visualiser l'écriture, mais il a donné des résultats médiocres en raison de la dégradation irrégulière du parchemin. La technique a en effet rendu l'écriture un peu plus claire mais pas assez claire pour que l'historien Kieckhefer puisse la lire. Prochain, la paire a essayé l'imagerie par fluorescence X à l'aide d'un instrument portable. La technique a fourni les premières informations sur la composition de l'encre; cependant, le texte était encore illisible en raison d'une mauvaise résolution spatiale.

A la recherche d'une source d'imagerie plus puissante, Walton et Pouyet ont envoyé le livre à la Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS) à Ithaca, New York, où la source lumineuse de rayons X et le système de détection rapide ont permis une imagerie complète du texte principal et des commentaires marginaux dans l'ensemble de la reliure. Lorsque les chercheurs ont envoyé l'écriture la plus clairement illustrée à Kieckhefer, il l'a immédiatement reconnu comme code de droit romain du VIe siècle, avec des notes interprétatives faisant référence au droit canonique écrites dans les marges.

Walton et Pouyet émettent l'hypothèse que le parchemin à l'origine aurait pu être utilisé dans un cadre universitaire où le droit romain était étudié comme base pour comprendre le droit canon, ce qui était une pratique courante au Moyen Âge. L'écriture juridique a ensuite été éventuellement recouverte et recyclée car elle était obsolète car la société avait déjà invalidé les lois romaines pour mettre en œuvre le code de l'église.

"Quand vous avez le bon outil, l'analyse est beaucoup plus facile, " dit Walton. " Mais le problème est que vous ne pouvez pas toujours apporter des livres inestimables à une ligne de faisceau synchrotron souvent hors de portée. Nous voulions pouvoir utiliser nos instruments de laboratoire pour faire ce genre de travail. »

Le couple a ensuite contacté les professeurs d'informatique de Northwestern, Katsaggelos et Cossairt, pour les aider à explorer de nouvelles façons d'imager le livre.

"Nous avons dû développer de nouvelles méthodes d'analyse que nous n'aurions pas eues autrement, " a déclaré Walton. " Il n'y a rien qui existe dans le commerce que nous puissions utiliser pour simplement imaginer ce livre et lire l'écriture cachée. "

"Il y a un grand nombre de longueurs d'onde dans le spectre électromagnétique, et chaque longueur d'onde a ses avantages et ses inconvénients, " dit Katsaggelos, le professeur Joseph Cummings de génie électrique et d'informatique. "Certains d'entre eux peuvent pénétrer plus profondément dans le spécimen, certains d'entre eux ont une meilleure résolution, etc."

À l'aide d'un algorithme de machine learning développé par son équipe, Katsaggelos a découvert que non pas une technique d'imagerie mais une fusion de deux donnerait les meilleurs résultats. Son équipe a combiné l'imagerie hyperspectrale visible, qui inclut des longueurs d'onde dans le spectre de la lumière visible pour fournir une haute résolution spatiale, avec imagerie par fluorescence X, qui fournit une résolution de haute intensité. L'algorithme a informé les chercheurs de la contribution relative de chaque modalité pour produire la meilleure image.

« En combinant les deux modalités, nous avions les avantages de chacun, " Katsaggelos a déclaré. "Nous avons pu lire avec succès ce qui était à l'intérieur de la couverture du livre."

L'image de fusion de données de Katsaggelos était si claire qu'elle rivalisait avec une image du texte principal produite par les puissants faisceaux de rayons X du CHESS.

Bien que ce mystère du texte caché dans la reliure d'Hésiode Travaux et jours est maintenant résolu, Walton et Pouyet pensent que leur travail vient de commencer.

"Nous avons développé les techniques maintenant où nous pouvons entrer dans une collection de musée et regarder beaucoup plus de ces manuscrits recyclés et révéler l'écriture cachée à l'intérieur, " Walton a déclaré. "C'est vraiment le début d'une initiative beaucoup plus vaste."