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Site d’astronomie et
d’astrophotographie |
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Vous vous intéressez à l'astronomie et souhaitez
commencer l'astrophotographie ? Vous êtes noyés sous les quantités d'informations,
parfois contradictoires, trouvées ici et là sur les techniques de cette
discipline ? Ce site a vocation notamment à vous donner les premières
astuces pour débuter. 1/ Intérêts de l'astrophotographie Les séances d’observation astronomique sont souvent complexes. Elles nécessitent beaucoup de préparatifs (démontage, transport,
remontage, mise en station du télescope…) pour un temps d'observation relativement
court (froid, fatigue, fin de batteries ou lever du jour obligent…) A l'issue de ces séances d'observation, on a la tête pleine
d'images merveilleuses et l'on ressent une certaine frustration à l'idée de
devoir s’arrêter, de remballer le matériel. On regrette également le fait de ne pas avoir pu fixer
sur un support les images observées, ce qui favoriserait en effet leur
partage et leur étude. L'astrophotographie permet de pallier certains de ces
inconvénients. Les séances d’observation d’un astrophotographe
ne s’arrêtent pas au lever du jour puisque l’astrophotographe
peut ensuite traiter les images qu’il a recueillies et les visionner. L’astrophotographie permet également de partager,
d’étudier les images obtenues et de découvrir des détails du ciel qui ne sont
parfois pas perceptibles dans le cadre d’une observation visuelle. L’astrophotographie est donc le prolongement logique de
l'astronomie amateur. Par contre pour explorer le ciel, exercer son sens de
l’observation et partir à l’aventure dans le cadre d’un safari céleste, rien
ne vaudra une observation visuelle derrière un bon oculaire… 2/ Choix du site et du moment de l'observation Un élément fondamental est le choix du site
d'observation. Evitez les
zones urbaines ou périurbaines trop sujettes à la pollution atmosphérique et
lumineuse (laquelle ne fait malheureusement qu'empirer…) Privilégiez si possible les zones en altitude et les
périodes peu venteuses.
Cliquer sur ce lien pour en savoir plus
The
Champ du Feu is one of the best astronomy observation sites in Northeast
France Click
this link to know more about it
Lorsque vous voulez photographier un objet en
particulier, faites-le de préférence quand celui-ci est haut dans le ciel. Plus il sera haut par rapport à l’observateur, moins la
couche d'atmosphère traversée par la lumière sera importante et moins il y
aura de risque de turbulence ou d’aberration chromatique (meilleur en sera le
résultat en termes de résolution). 3/ Choix du matériel Choix d’un télescope Un point primordial : assurez-vous que votre télescope
vous permettra d'atteindre le point focal pour faire de la photographie au
foyer. En effet, nombre de télescopes de type Newton ont un
point focal trop reculé dans le porte-oculaire. Si c'est le cas de votre appareil, tout n'est pas
forcément perdu mais cela nécessitera des adaptations… Sous cette réserve, il est possible de commencer
l'astrophotographie avec de nombreux types de télescopes. Les télescopes de type Newton sont ceux qui offrent le
meilleur rapport qualité/prix et le plus de polyvalence. Un tube Newton d'une ouverture de 150 mm permettra de
débuter correctement pour l’imagerie du ciel profond. Plus l'ouverture sera grande, plus le pouvoir de résolution
du télescope sera important. Un rapport focal faible (par exemple de 5) est conseillé
pour photographier les objets peu lumineux du ciel profond (plus le rapport
focal est faible, plus l'image est lumineuse). Un rapport focal plus important (par exemple celui des
télescopes de type Maksutov) est conseillé pour
l’imagerie planétaire (même s’il reste possible de faire de l’imagerie
planétaire avec un rapport focal faible par exemple en utilisant - pour
augmenter la focale - une lentille de Barlow). Sur un télescope de type Newton, le rapport focal
s'obtient en divisant la distance focale par l'ouverture (par exemple
750mm/150mm = 5). La molette du porte oculaire devra comporter un microfocuseur au 1/10ème en vue d’augmenter la
précision du réglage de mise au point. Enfin, veillez à ce que la collimation des miroirs de
votre télescope soit bien réglée. À défaut de bonne collimation, même les meilleurs
télescopes donneront de mauvais résultats en imagerie (images floues
indépendamment de la qualité de la mise au point). La collimation est aussi importante que la mise au point. Pour collimater votre
télescope, dotez-vous d’un outil de type Cheshire ou d’un laser dédié et
reportez-vous à leur mode d’emploi qui détaillera les étapes à suivre. Les lunettes astronomiques ont sur ce point l’avantage
sur les télescopes de ne pas avoir à être collimatées
par l’utilisateur. Choix d’une lunette astronomique Les lunettes astronomiques sont souvent plus onéreuses que
les télescopes. Elles sont adaptées à l’observation ou à l’imagerie en
grand champ et certaines excellent en ciel profond avec un beau piqué et une
belle restitution des couleurs (sous réserve qu’elles soient
apochromatiques). Leur diamètre est souvent plus restreint que celui des
télescopes, avec dans ce cas un pouvoir de résolution inférieur. Cela ne les empêche pas de produire (pour certains
modèles apochromatiques) de superbes images en grand champ. Choix d’une monture Une bonne monture est conseillée afin de permettre des
temps de pose longs sans trop de défauts de suivi. Généralement les astronomes amateurs avisés préfèrent les
montures de type équatorial. Les montures de type Alt azimutal peuvent s'avérer très
pratiques pour l’observation visuelle mais présentent en matière d’imagerie
un défaut de suivi (rotation du champ) non rencontré avec les montures
équatoriales. La monture devra présenter une capacité de charge
suffisante afin d’assurer une meilleure stabilité. Pour l’imagerie, elle devra bien entendu être motorisée
et dotée d’un système "go to". Quid des télescopes ou lunettes automatiques ? Depuis quelques années, des télescopes ou lunettes
automatiques ont fait leur apparition sur le marché. Officiellement, ils sont
destinés à offrir une vision assistée (renforcement du signal vu par l’œil) mais
en pratique ils sont utilisés pour l’astrophotographie. Ces outils entièrement automatisés connaissent un grand
succès car ils permettent à des personnes ne disposant pas de connaissances
en matière d’astrophotographie d’obtenir des images des objets du ciel et ils
sont par définition d’une très grande facilité d’utilisation. À l’exception d’une lunette automatique de marque chinoise
dont le prix est étonnament bas, la plupart de ces
télescopes sont vendus pour des prix bien plus élevés que celui (par exemple)
d’un télescope Newton classique reposant sur une monture équatoriale. En termes de qualité d’image, ces outils automatiques présentent
les limites suivantes : -
Le bruit : j'ai rarement vu des images brutes aussi
bruitées que celles délivrées par ces télescopes ou lunettes automatiques ;
le bruit est toutefois dans certains cas efficacement lissé par des
programmes pouvant équiper certains modèles ; -
La dynamique : les couleurs me paraissent ternes et les
niveaux souvent faibles sur les images brutes ; j'attribue cela au
faible temps de pose unitaire permis par le type altazimutal
de leur monture ; je rappelle à cet égard que la règle de base en
astrophotographie est l'utilisation de montures équatoriales qui permettent
des temps de pose unitaires en théorie illimités car non affectés par la
rotation de champ ; la faible dynamique pourrait aussi venir de la
petite taille des photosites des capteurs équipant
ces outils ; à noter que certains modèles comportent des programmes
embarqués qui permettent d’augmenter artificiellement la dynamique ; ces
programmes transforment parfois tellement les images que celles-ci n’ont plus
de rapport avec les images d’origine ;
-
Le tilt : sur certains modèles de lunettes automatiques le
tilt est présent ; normalement, une bonne lunette ne devrait pas être
sujette au tilt. Mon opinion, en conclusion, est qu’un modeste télescope
Newton 150/750mm sur monture équatoriale et couplé à une caméra bon marché vous
donnera des résultats bien meilleurs et précis (avec un meilleur rapport
qualité/prix) que la plupart de ces engins automatisés. De plus, les
télescopes et lunettes classiques permettent une pratique évolutive de
l’astrophotographie (par l’ajout d’accessoires etc)
que ne permettent pas les engins automatiques. Par contre, il est vrai que l’utilisation d’un télescope
ou d’une lunette classique nécessite un apprentissage. Les télescopes et
lunettes classiques sont bien plus difficiles d’utilisation que les engins
automatiques. Choix du dispositif de photographie Deux types de produits disponibles actuellement sur le
marché sont particulièrement adaptés à l’astrophotographie amateur : les
caméras d’astrophotographie à capteur CMOS et des appareils photographiques
hybrides sans miroir. S’agissant de l’imagerie
planétaire : Il est recommandé d’utiliser une caméra
d’astrophotographie à capteur CMOS permettant un haut débit d’images par
seconde (100 images par seconde et au-delà). Cela permettra de figer la
turbulence atmosphérique. Afin d’obtenir une bonne résolution, la caméra
devra être dotée de photosites relativement petits
(inférieurs à 5 microns). S’agissant de l’imagerie
du ciel profond : Les caméras d’astrophotographie à capteur CMOS sont
également utilisables en ciel profond sous réserve qu’elles soient dotées
d’un système de refroidissement afin de limiter le bruit. Pour l’imagerie du
ciel profond, la caméra pourra disposer de photosites
un peu plus grands (qu’en imagerie planétaire) de manière à ce qu’ils
collectent plus de lumière, donnent une meilleure dynamique à l’image et
bruitent moins. Le - petit - inconvénient de ces caméras tient au fait
qu’elles impliquent pour leur utilisation soit un ordinateur, soit un
smartphone avec boitier assurant la liaison par ondes entre le smartphone et
la caméra. En imagerie du ciel profond, la solution la moins contraignante
reste l’utilisation d’appareils photo numériques dont l’avantage par rapport
aux caméras astronomiques est leur autonomie complète (outre parfois une
meilleure colorimétrie, les caméras astronomiques étant souvent dotées de
capteurs destinés initialement non pas à la photographie mais à la
vidéosurveillance avec colorimétrie imparfaite). Tous les appareils photo ne sont cependant pas adaptés à
l’imagerie du ciel profond. L’idéal est de disposer d’un boitier hybride sans
miroir et avec obturateur électronique de manière à éviter les vibrations. Le
boitier devra être doté d’un filtre modifié laissant passer plus efficacement
la raie d’émission H alpha de l’hydrogène (les filtres équipant
habituellement les boitiers ne laissent passer qu’environ 20 % de la raie H
alpha contre 99 % pour des filtres spécialisés en astronomie). Certains prestataires spécialisés proposent de refiltrer efficacement les appareils photos grand public
pour un usage astrophotographique. Un constructeur bien connu proposait quant
à lui directement la vente d’appareils photo numériques avec filtre adapté à
l’astrophotographie cf. lien. En cas d’achat
d’un appareil photographique numérique, il conviendra également de veiller à
ce que celui-ci : -
puisse délivrer un véritable format brut d’images sans
prétraitement du bruit (certains constructeurs ne permettent pas de
désactiver entièrement les options de réduction du bruit lesquelles sont
appliquées automatiquement à l’insu de l’utilisateur), sous peine de voir
apparaître sur les images des phénomènes de lissage (avec perte de
résolution) et/ou de réduction et/ou de colorisation aberrante des détails du
ciel profond, -
dispose d’une "bonne note" en matière de
« Low-Light iso », c’est-à-dire d’une
note égale ou supérieure à 800 (les appareils photos récents se voient assez
facilement crédités d’une note supérieure à 1600). La note de valeur « Low-Light iso » peut être trouvée pour chaque modèle d’appareil
photo sur le site DXOMARK ou sur le site https://www.photonstophotos.net. Cette valeur indicative correspond à la sensibilisée ISO
maximale utile offrant toujours une excellente qualité d’image (c’est à dire
un rapport signal sur bruit de 30 dB). À noter encore que les capteurs d’appareils photo
rétroéclairés (« BSI ») disposent d’un léger avantage théorique en
termes de sensibilité. Enfin, il serait injuste de clore cette rubrique sans
évoquer une troisième solution d’imagerie, à savoir les caméras
astrophotographiques refroidies à capteur CCD. Ces caméras, qui restent très performantes en termes de
sensibilité en basse lumière, sont destinées aux plus avertis. Elles sont peu
pratiques pour débuter l’astrophotographie car elles requièrent l’usage
complémentaire d’un ordinateur, de filtres et de poses spécifiques pour faire
ressortir les couleurs (du moins pour ceux qui veulent imager en couleurs). 4/ Méthodes de photographie Photographies au foyer ou en digiscopie
? Pour les objets peu lumineux du ciel profond (étoiles,
galaxies, amas, nébuleuses…) il faut prendre les photographies au foyer. L'appareil photo sera fixé au porte oculaire du télescope
via une bague T2 et un module d'adaptation, sans objectif ni oculaire (c'est
le tube du télescope qui fera office d'objectif). Cette technique permet de collecter un maximum de
lumière. Pour les objets lumineux (Lune, certaines planètes), les
photos seront préférentiellement prises en digiscopie
(l'appareil étant vissé sans objectif sur l'oculaire ou la Barlow du
télescope via une bague spécifique elle-même vissée sur une bague T2). Ainsi, la photographie en digiscopie
pourra être prise avec un pouvoir grossissant (lequel s'obtient en divisant
la longueur focale du télescope par la focale de l'oculaire) supérieur à
celui offert par la technique dite "au foyer". La digiscopie permettra de
faire ressortir certains détails de l'atmosphère de Jupiter, ou encore les
anneaux de Saturne, les cratères lunaires etc… À noter qu’en matière de digiscopie,
les Barlow donnent généralement de meilleurs résultats que les oculaires. Temps de pose Moins l'objet à photographier est lumineux, plus le temps
de pose devra être long. Un temps de pose unitaire de 1/125 seconde est
généralement suffisant pour la Lune, tandis que les nébuleuses ou galaxies
vont nécessiter des temps de pose unitaires beaucoup plus longs (de l'ordre
de 30 secondes à 2 minutes). La qualité du suivi et de la monture fera alors la
différence… Par convention, on estime en imagerie du ciel profond que
le temps de pose unitaire minimum doit être adapté de manière à ce que la
valeur sigma du fond de ciel sur l’image brute prétraitée (après soustraction
du dark) soit - au moins - égale à 3 fois la valeur
sigma de l’image d’offset. La valeur sigma d’une image peut être mesurée grâce à
plusieurs logiciels de traitement dont par exemple SIRIL. Il n’existe pas, en théorie, de maximum pour le temps de
pose unitaire. Toutefois : -
l’allongement du temps de pose unitaire au-delà d’une
certaine durée n’apportera plus rien car il fera trop ressortir le fond de
ciel sans pour autant faire ressortir les extensions les plus faibles des
galaxies et des nébuleuses (ces extensions étant parfois moins lumineuses que
le fond de ciel) ; ce phénomène se remarque particulièrement lorsque la
pollution lumineuse est importante (sauf à utiliser un filtre anti-pollution), -
plus le temps de pose unitaire sera long, plus la
résolution de l’image sera dégradée par la turbulence atmosphérique. En tout état de cause, afin d’obtenir un meilleur rapport
signal / bruit, il conviendra : -
de multiplier les poses unitaires et d’empiler ensuite,
au moyen d'un logiciel spécialisé (par exemple SIRIL ou DEEPSKYSTACKER), les
différentes photographies prises (plus il y a d’images brutes du ciel à
empiler, plus le bruit va diminuer mais selon une courbe non linéaire qui a
tendance à se tasser c’est-à-dire que le bruit va diminuer rapidement lors de
l’empilement des premières images du ciel puis va diminuer de plus en plus
lentement lors de l’empilement des images suivantes de sorte qu’il n’est pas
forcément nécessaire d’empiler un très grand nombre d’images) ; -
de réaliser des images « darks »,
destinées à soustraire les pixels chauds (ces images sont réalisées avec la
même sensibilité et le même temps de pose que les images du ciel mais avec un
cache placé devant l’ouverture du télescope), -
de réaliser des « offsets », destinés à réduire
le bruit de lecture (ces images sont réalisées avec la même sensibilité que celle
des images du ciel mais avec un temps de pose le plus court possible et avec
un cache), -
de réaliser des « flats », destinés (pour
simplifier) à corriger le vignettage et la présence d’éventuelles poussières
dans le chemin optique (ces images doivent être réalisées avec la même
sensibilité que celle utilisée pour les images du ciel et sur le même chemin
optique mais avec un écran à flats placé devant le télescope ou la
lunette ; il conviendra également d’adapter le temps de pose de manière
à ce que l’histogramme ne sature pas (par exemple en mettant l’appareil photo
en mode P). Les images du ciel, les darks,
les offsets et les flats pourront être empilés automatiquement avec tout
logiciel de prétraitement du ciel comme par exemple DEEPSKYSTACKER ou SIRIL. Sensibilité ISO Contrairement à ce que l’on pourrait croire, monter trop
la sensibilité ISO d’un appareil photo ne permet pas d’augmenter le gain
d’information : seuls le temps de pose, le rapport focal et l’ouverture de
l’instrument (télescope ou lunette) sont à cet égard déterminants. Toutefois, en astrophotographie (c’est-à-dire dans des
conditions de très faible luminosité) il existe un intérêt à monter la valeur
ISO afin de limiter le bruit de lecture. Chaque appareil photo dispose d’une valeur ISO optimale
au regard du bruit de lecture. Sensibilité ISO en ciel
profond : Pour les objets peu lumineux du ciel profond, il est
recommandé d’utiliser une haute sensibilité ISO égale - au maximum - à la
note de valeur en « Low-Light iso », qui peut être retrouvée
pour chaque type d’appareil photo numérique sur le site DXOMARK (cf.
développement supra à ce sujet) ou sur le site https://www.photonstophotos.net. Attention toutefois à ne pas utiliser une valeur ISO trop
élevée en poses longues au risque de "cramer" (saturer) le cœur de
certaines galaxies ou les étoiles brillantes. La saturation de parties
d’images en hautes lumières serait ensuite irrécupérable au traitement. En matière de réglage de sensibilité ISO, tout est ainsi
affaire de juste dosage et d’arbitrage entre : -
d’une part l’utilisation d’une valeur ISO suffisamment
élevée pour limiter le bruit de lecture, -
et d’autre part l’utilisation d’une valeur ISO pas trop
haute au risque de cramer certains objets photographiés. En astrophotographie du ciel profond, des valeurs ISO de
800 à 2500 donnent généralement un bon résultat et ces valeurs qui ne sont
pas trop hautes évitent souvent la saturation des étoiles lumineuses. Sensibilité ISO en
planétaire : Pour les objets lumineux en planétaire (Lune et planètes
proches) et afin d’éviter le phénomène de saturation, la sensibilité à
utiliser sera généralement bien plus basse qu’en ciel profond et oscillera
entre 100 et 800 ISO en fonction du temps de pose. ***** En conclusion Généralement, avec un appareil photo numérique utilisé en
astrophotographie du ciel profond, la multiplication de temps de pose
unitaires de 30 secondes à deux minutes puis l'addition (via un logiciel
dédié) des différentes photographies ainsi prises, avec une sensibilité fixée
entre 800 et 2500 ISO et au maximum à la valeur du « Low-Light iso » (cf. supra),
constituent un bon compromis pour les objets peu lumineux du ciel profond. Ces réglages de temps de pose et de sensibilité ne sont
toutefois pas universels et devront être adaptés, le cas échéant, en fonction
: -
de la luminosité plus ou moins faible des objets
photographiés, -
du rapport focal de l’instrument (cf. observations
ci-dessus), -
de la performance du capteur (faible bruit de lecture et
efficacité quantique) équipant le dispositif d’imagerie. Trois choses fondamentales sont à retenir : -
multiplier les temps de pose unitaires puis additionner
les différentes photographies en résultant permet d’améliorer le rapport
signal / bruit (à savoir diminution progressive mais non linéaire du bruit), -
augmenter la durée des temps de pose unitaires (jusqu’à
un certain seuil) permet d’augmenter le signal mais risque également d’augmenter
le fond de ciel (pollution lumineuse) et de diminuer la résolution (en raison
de la turbulence atmosphérique), -
pour les objets lumineux du ciel profond (par exemple
certaines nébuleuses planétaires) et les planètes lumineuses, il est parfois
possible d’opter pour des temps de pose unitaires courts voire très courts
(si votre caméra dispose d’une efficacité quantique suffisante avec faible
bruit de lecture) afin d’essayer de figer la turbulence ou de minimiser les
effets de celle-ci. ***** Vous êtes maintenant armés pour commencer en
astrophotographie… Grâce à la "magie" du numérique, vous
obtiendrez ainsi vos premiers résultats. Pour aller plus loin (techniques de traitement des images
; utilisation de logiciels dédiés et de caméras CCD ; réalisation
d’images darks et flats etc),
vous trouverez en rubrique une liste de sites suggérés. Vous pouvez également cliquer sur ce lien pour
un exemple de mise en station précise du télescope,
indispensable dès lors que l'on veut se consacrer à l'astrophotographie. En effet, aucun bon résultat ne pourra être atteint si
vous ne maîtrisez pas parfaitement la mise en station de votre télescope. Il
s’agit là d’une étape essentielle. Julien QUIRIN |
