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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.

 

 

L'un des meilleurs sites d'observation du Nord-Est de la France : le Champ du Feu en Alsace, un site exceptionnel à préserver

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 terme 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 télescope collectera de lumière.

 

La faculté de grossissement n'a que peu d'intérêt (n'accordez pas d'attention aux promotions commerciales qui mettent en avant cette caractéristique).

 

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.

 

A 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, souvent plus restreint que celui des télescopes, imposera des temps de pose plus longs en imagerie.

 

Choix d’une monture

 

Une bonne monture, si possible avec courroie, 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".

 

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 soit un 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 propose 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).

 

A noter encore que les capteurs d’appareils photo rétroéclairés (« BSI ») disposent d’un léger avantage théorique en terme 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 terme 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…

 

A noter qu’en matière de digiscopie, les barlows 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 (phénomène qui peut se matérialiser par des ombres mouchetées de bleu).

 

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.   

 

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, 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 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,

 

-         de l’ouverture et 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