Bienvenue sur Photographifi
dedié à la photographie haute résolution
| Le choix de la bonne période | ||||||
|
Afin d'imager dans les meilleures conditions, il faut attendre que la planète soit le plus près de la Terre. Pour Mercure et Vénus, cela se produit plusieurs fois par an. Pour les planètes au-delà de l'orbite terrestre, il faut attendre l' opposition. C'est la position relative où la planète et le Soleil sont opposés par rapport à la Terre. |
||||||
 |
||||||
Les vitesses de rotation des planètes n'étant pas synchrones avec celle de la Terre, ces oppositions se produisent à intervalles à peu près réguliers (tous les 25 mois pour Mars environ, tous les 13 mois pour Jupiter, tous les ans et 10 j pour Saturne, par exemple), mais pas à la même période de l'année. Lorsqu'elles se produisent pendant l'hiver, ou à défaut en automne ou au printemps, les planètes sont alors assez haut dans le ciel vers minuit (>45°). C'est une position bien au-dessus de l'horizon qui évite d'avoir trop de turbulence atmosphérique, l'ennemie n°1 de l'imagerie planétaire. L'opposition de Mars de 2018, par exemple, s'est produite en été, à seulement 16° de hauteur au-dessus de l'horizon en France, alors que deux ans plus tard, en octobre 2020, elle était à plus de 48° au-dessus de l'horizon. Les images seront floues dans le premier cas (avec un diamètre appparent de 24"), et beaucoup plus nettes à coup sûr dans le second cas (malgré un diamètre appparent de 23"). Outre la forte turbulence, l'autre inconvénient d'une position trop basse sur l'horizon est la diffraction atmosphérique : les rayons lumineux sont déviés comme par un prisme par l'épaisseur de la couche atmosphérique. Ce phénomène est particulièrement marqué sur les images de Vénus, visible seulement au levé ou au couché du Soleil et généralement très basse sur l'horizon. |
||||||
  |
||||||
| Mars et Vénus |
||||||
| Les logiciels et le traitement d'image | ||||||
Les grandes étapes de l'acquisition et du traitement sont succinctement détaillées dans ce qui suit. Il existe de nombreux tutoriaux sur le net qui décrivent plus en détail ces étapes. Les logiciels utilisés sont très classiques dans la communauté des astonomes amateurs : Astrosurface, le plus récent, ou Registax dans sa dernière version et une logiciel de retouche d'image permettant de manipuler dans des couches séparées les composantes RVB/TSL (PaintShop pro par exemple), mais aussi XnView pour améliorer la netteté ou ajouter des méta-données aux images (au format IPTC).
L'objectif de cette étape est d'acquérir très rapidement le plus grand nombre d'images nettes et le moins perturbées possible par la turbulence. Il faut rester avec la cadence la plus élevée possible (de 30 images par seconde à plus de 100 i/s avec des caméras récentes) et acquérir plusieurs milliers d'images avec des vitesse d'obturation suffisamment faibles four "figer" la turbulence. La netteté doit être assurée par une mise au point (MaP) la plus précise, ce qui est assez difficile compte tenu de la turbulence et de la faible luminosité des objets. On peut profiter de la présence de la Lune, plus contrastée, pour le faire puis cadrer sur la planète à imager. Si des satellites sont visibles (Jupiter essentiellement), ils permettent de "vérifier" la MaP. En cas de doute sur la MaP, un traitement complet, décrit dans ce qui suit, permet d'estimer et parfaire, sur le résultat final, la qualité de la MaP. Lorsque la MaP est bonne, on peut enchaîner quelques prises avec la caméra N&B pour obtenir des images de luminance. Afin d'éviter des perturbations apportées par les infrarouges auxquels les capteurs CCD sont sensibles, on adjoint un filtre qui bloque ces longueurs d'onde ( filtre IrCut). Ces images de luminance seront ultérieurement combinées à des images de chrominance obtenues avec une caméra couleur. L'important est que, si la planète a une vitesse de rotation élevée (Jupiter, Saturne), il faut enchaîner sans tarder les séquences luminance-chrominance. Sinon, les détails en N&B ne correspondent pas aux détails de chrominance puisque la planète a tourné entre temps. Mais cette précaution est surtout valable dans un mode d'acquisition RVB (où les trois composantes sont acquises successivement). Pour les autres planètes, on peut largement prendre son temps... Avec les caméras récentes, une captation en couleur est aujourd'hui préférée pour sa simplicité.  Illustration des deux étapes de l'acquisition : luminance puis chrominance M715+barlow Zeiss 2x sur monture Heq5, le 9 avril 2011 vers 22h23 TU - turbulence moyenne a) acquisition de luminance b) acquisition de luminance dans le canal rouge (filtreR23a + filtre IrCut) c) acquisition de la chrominance d) recomposition TSL L'acquisition de la luminance de l'illustration ci-dessus s'est faite à 30 i/s avec un temps de pose de 1/40s et à l'aide d'une caméra DMK21 (réglage du gain à 900 et du gama à 120). L'acquisition a duré 100s. La chrominance a été acquise avec une Map moins précise et avec des temps de pose plus longs (les caméras couleur sont environ trois fois moins sensibles que les caméras N&B) de l'ordre de 1/15s avec une cadence de 10i/s pendant 100 secondes. L'ajout d'un filtre rouge (de référence wratten r23a et de marque Lumicon) permet de diminuer les perturbations de la turbulence. L'inconvénient est que cela dénature un peu l'information de luminance qui est sensée recouvrir l'ensemble du spectre visible. En réalité, le faible contraste des planètes (elles ne sont pas bariolées de couleurs vives !) rend assez praticable ce filtrage sans perturber trop le rendu des couleurs : ce sera donc une image esthétiquement agréable mais non valable sur le plan scientifique. Ca ne me gêne évidemment pas. Un dernier point consiste à adapter le grandissement (la focale) à la résolution de l'instrument (120/D) et à la taille des pixels. La résolution angulaire de l'instrument ne doit pas correspondre à plus de deux pixels sur le capteur (d'après le théorème de Shanon...). Grandir davantage n'apporte aucune qualité supplémentaire, et visuellement, le résultat serait moins bon. tableau de calcul du meilleur grandissement
 exemple d'acquisition (en ville, sur un balcon, le 28/01/2010, M715+barlow2x+webcam ToUC)
Une fois l'acquisition réalisée, il faut sélectionner les meilleures images. On peut le faire image par image. Le logiciel peut également proposer un tri par comparaison automatique avec une image désignée comme référence par l'utilisateur. C'est un peu plus rapide et je dois avouer ne pas avoir fait mieux à la main. Une fois ce tri fait, la sélection des images à traiter est aisée.  les meilleures images sont conservées
L'empilement consiste à recaler le mieux possible les images les unes par rapport aux autres (pour éliminer la dérive due à un mauvais alignement de la monture, mais aussi les petites imperfections de l'entraînement). Il consiste ensuite à additionner les images, pixel par pixel. L'image résultante a alors un rapport signal/bruit bien plus important (proportionnel à la racine carrée du nombre d'images).  Disparition progressive du bruit en additionnant de nombreuses images
En effet le bruit étant par définition aléatoire, il va se "compenser" localement au fur et à mesure des additions : au final, le bruit sera lissé, et donc aura été en grande partie éliminé si le nombre d'images additionnées est important. L'inconvénient de cette étape est que l'image résultante est floue à cause de l'effet cumulé de la turbulence.  addition d'un millier d'images
Si la planète est basse sur l'horizon, le logiciel va permettre de recaler par translation les trois composantes RVB pour éliminer une grande partie de l'aberration chromatique atmosphérique. Ca ne marche pas en revanche si le défaut provient de l'instrument, car les couleurs ne sont pas focalisées dans les mêmes plans...  recalage RVB
L'empilement des images génère du flou car chaque image élémentaire est un peu déformée par la turbulence. Cette déformation est aléatoire et le flou correspond à un étalement gaussien de la luminosté. Des techniques de traitement d'image (comme "le masque flou" emprunté à la photographie argentique) permettent d'éliminer une partie de ce flou en "refocalisant" les pixels (le terme qui convient est "déconvolution"). C'est assez efficace, mais pas autant qu'un traitement par "décomposition en ondelettes", mis au point par une équipe de recherche marseillaise à la fin des années 80, et qui a depuis connu un succès mondial et dans une multitude de domaines. Le logiciel Registax permet de réaliser ces traitements de façon très intuitive, sans rien connaître des fondements mathématiques de cette techniques. Ouf !  après traitement par ondelette, une grande partie du flou disparaît
Des retouches complémentaires portant sur la luminosité, le contraste, la balance des blancs, peuvent être encore effectuées pour améliorer ce qui peut encore l'être et rendre l'image très agréable à regarder, ce qui est mon seul objectif. |
||||||
| Depuis mes débuts | ||||||
Pour mesurer les avantages du numérique comparé à l'argentique et les progrès ainsi offerts aux astronomes amateurs en 25 ans, il suffit de comparer mes premières diapositives et les images numériques actuelles obtenues sur Jupiter et Saturne. Bien que l'instrument ait changé, passant d'un diamètre de 90 mm à 254mm, la comparaison est sans appel en faveur du numérique...  |
||||||
| Pour en savoir plus : http://www.lesia.obspm.fr/BDIP/index.php http://astrosurf.com/buil/ http://www.avistack.de/ http://astrosurface.com/ http://www.astronomie.be/registax/ http://www.astrosurf.com/cavadore/index.html http://www.afanet.fr/RCE/Minutes2010.aspx http://www.astrosurf.com/planetessaf/ http://www.astrosurf.com/planetessaf/doc/Assemblage_RVB_sous_WinJupos.pdf |
