Introduction

Quelles sont, des paramètres de prises de vue au traitement, les étapes et les principes de bases pour réaliser des images de planètes ? Nous résumons ici nos expériences au fur et à mesure, en se basant sur les retours des autres amateurs déjà expérimentés.

Le Projet

Ceci est un petit résumé pour s’initier à la photographie planétaire.

Il est préférable d’avoir un instrument avec une focale assez importante, ainsi qu’une caméra astro qui est capable de faire des films non compressés.

L’idée est de réaliser un très grand nombre d’images et d’en sélectionner une fraction qui sont les plus nettes. Ensuite, comme d’habitude pour les images astro, nous allons les aligner puis les empiler pour accumuler le signal.

La qualité du ciel va beaucoup jouer sur la qualité des images.

Dans un premier temps, il est important de se faire plaisir et de tester différentes possibilités, notamment avec des barlow.

Si on veut aller plus loin, la première étape sera de choisir son matériel afin d’optimiser ses images. Pour cela, un concept important à prendre en considération : l’échantillonnage.

L’échantillonnage

L’échantillonnage c’est la portion de ciel compris sur un pixel en fonction de l’instrument et du capteur.
L’idée est d’avoir un setup Focale-Ouverture-Capteur optimisé afin d’avoir un pouvoir séparateur optimal. Le pouvoir séparateur est la capacité de discriminer des objets proches. Ce qui est déterminé justement par l’échantillonnage. Par exemple pouvoir différencier deux étoiles, ou des détails de la surface des planètes.

Image 1 : Figure d’Airy avec les courbes des différents critères

De haut en bas, critère de Schuster, de Rayleigh, de Sparrow, les tâches sont indiscernables. Image de Wikipédia.

Le pouvoir séparateur (Ps) du télescope est déterminé par le critère de Rayleigh Ps rad = 1,22 * Lambda nm/ Dnm avec Lambda la longueur d’onde et D le diamètre du miroir.

Pour comprendre d’où sort ce 1,22, il faut juste savoir que la fonction caractérisant la figure de diffraction s’annule une première fois (a donc un minima) à 1,22. Ce qui signifie que « Le critère de Rayleigh stipule que deux pics (sous-entendu deux objets lumineux) sont séparables pour une configuration où la première annulation du disque correspond au maximum du second. » Bien dit Wikipédia.

C’est un critère moyennement contraignant comme nous le montre l’image 1.

Une simulation et une explication de la fonction est expliquée ici :
http://ressources.univ-lemans.fr/Ac...

Pour un télescope de 200 mm de diamètre et une longueur d’onde dans le visible vers 500 nm, nous avons : Ps = 1,22*500/2 * 10^8 = 3,05 * 10^-6 radian

Pour l’avoir dans le référentiel degré minute seconde, on peut rappeler que 360°=2Pi radian et donc 1 radian = 57,3°.
Ainsi 3,05 * 10^-6 * (360/(2*3,14)) * 60 (pour l’avoir en minute)* 60 (pour l’avoir en seconde) = 0,63"

Notre télescope Newton à un miroir de 200 mm, on a alors Et = 120/200 = 0,6 " d’arc

Ceci est le max que peut nous offrir notre télescope. Sachant que pour résoudre quelque chose de 0,6 « d’arc, il faut que ce soit sur au moins deux pixel (théorie de Shannon Nyquist). Il est alors nécessaire d’avoir un échantillonnage à 0,3 » d’arc. On peut donc acheter un capteur en fonction de son télescope ou choisir une barlow qui permettra d’augmenter la focale car l’échantillonnage dépends de la focale.

Ainsi, la formule liée à l’échantillonnage permet de choisir le pouvoir multiplicatif de la barlow pour, encore une fois, avoir un pouvoir séparateur optimal et donc une résolution optimale.

Ainsi, une formule de l’échantillonnage est : E = 1 radian x P / F
En simplifiant, on a E = 206,28 * P µm / F mm

Pour notre matériel cela donne : E = 206 x 2,4 / 1000 = 0,49 " d’arc

Alors que nous pourrions aller jusqu’à 0,3« d’arc. On va donc réorganiser la formule pour chercher quelle serait la focale idéale pour un E de 0,3 ».
F = 206 x P / E = 1648 mm
Il y a donc un facteur de 1648/1000 = 1,6 entre ma focale et la focale optimale. Je peux alors prendre une barlow de x1,6.

Cela dit, tout ça c’est bien joli mais la technologie avance très vite et il est possible d’aller plus loin maintenant. Pour simplifier, voici une formule proposée par Olivier Desormière à savoir :

A noter que notre besoin d’échantillonnage dépend de la qualité de notre suivi, de ce que nous visons, ce sera un peu différent pour le ciel profond, de la turbulence de l’atmosphère etc.

Prise d’images

Plusieurs logiciels permettent de prendre des vidéos. On peut commencer par le logiciel ASI studio qui est très facile d’accès. En général, il ne faut pas dépasser un certain temps de vidéo, au delà duquel la rotation de la planète va impliquer un flou de mouvement (surtout Jupiter). Pour Jupiter il est recommander de ne pas dépasser 90 secondes. Et ensuite, le jeu c’est de trouver les paramètres qui permettrons de faire des temps de pauses les plus courts possibles, mais avec assez de signal. Si on veut aller plus loin dans les paramètres de capture, le logiciel gratuit Firecapture est le plus utilisé.

Traitement des images

Une nouvelle fois, de très nombreux logiciels permettent de traiter les vidéos. La plateforme ASI studio en propose un. Mais il est assez limité et permet seulement d’avoir un aperçu de ce qu’il est possible de faire juste après un empilement. Nous avons utilisé le logiciel Siril car il est ergonomique, pratique et offre beaucoup de fonctionnalité.

Les étapes sur ce logiciel sont : Définir le répertoire de travail, ajouter la vidéo, penser à mettre un nom de séquence, puis convertir la vidée. Puis, alignement avec les paramètres : Alignement par motif de l’image, réaliser un cadre autour de la planète, et cliquer sur aligner. Enfin, on passe à l’empilement. Méthode : empilement par somme. Rejet des images : qualité. On choisit 5 à 10 % des images, ce qui représente pour un bon compromis, 500 à 1500 images. On débute l’empilement. Voir les étapes dans l’image 2

Image 2 : Trois étapes pour le pré-traitement de la séquence vidéo sous Siril.

Image 3 : Traitement par ondelettes avec Siril.

Ensuite, vient le post traitement de notre image compilée. Une fonctionnalité est vraiment utile, le traitement par ondelettes. Les trois premiers curseurs sont importants, les autres n’offrent pas d’améliorations majeures sur les planètes. Voir image 3.








Sur le logiciel Autostakkert, on peut trier nos images et, pour une première approche, sélectionner celles qui restent au-dessus de 50% de qualité de la meilleure image. Après un premier test, Autostakkert met 5 fois moins de temps que Siril (5 min pour 30 min) et le résultat brut d’empilement est équivalent.

Nos premiers tests donnent les photos ci-dessous (Image 4). Elles sont réalisées avec un télescope de 200/1000 et une caméra ZWO 178 mm (donc N&B) et une barlow x3 pour certaines.

Les deux premières images ont été prises le même jour, la première sans barlow mais recadrée pour se rendre compte de la différence de détails (ou pas). Elles sont tirées d’une vidéo de 5000 images avec 1500 sélectionnées. On y voit l’ombre de Ganymède sur le haut de la planète. La troisième a été réalisé avec la barlow x3 et l’image est tirée de 1000 images sur 15000.

Image 4 : Trois clichés traités de Jupiter.

Les différences peuvent être dû à la différence de seeing, de mise au point, de mise en station, de collimation et peut-être sur-exposé pour la dernière. Donc de trop de paramètres. Peut-être aussi que nous sommes en sur-échantillonnage (si vous avez suivi les gentils calculs). Pour les prochains tests, le télescope sera mis sur une plateforme pour plus de stabilité sur la soirée que sur des planches sur l’herbe. La mise au point sera plus méticuleuse, et nous essaierons de faire des temps de pause plus court. Nous ferons une comparaisons entre une barlow x 3 et x 1,5. Et il restera à tester avec une caméra couleurs. Ensuite, il va falloir réaliser des images sur des temps plus courts, car les planètes tournent, surtout Jupiter et au delà de quelques minutes, les détails vont être floutés par le mouvement. Des logiciels spécialisés sont disponibles pour le planétaire. Par exemple WinJuppos qui permet de prendre en compte la rotation de Jupiter. Pour finir, il y a plusieurs suppléments à rajouter pour vraiment rentrer dans l’imagerie planétaire, comme un prisme atténuant la turbulence atmosphérique.

Une fois que nous aurons trouvé le bon compromis pour notre matériel, nous pourrons aller vers les sciences participatives. Le défi étant de minimiser au maximum les rajouts de matériel, les réglages et les logiciels afin que les jeunes puissent réaliser les manipulations.

Sciences participatives

Une fois que nous avons obtenu des clichés acceptables, nous pouvons les transmettre à ceux qui s’occupent de la mission JUNO notamment. Nous complèterons ce paragraphe quand nous aurons des rendus plus propres.

Les informations de cet articles ont été glanées sur de multiples sites, notamment les vidéos de Jean-Luc Dauvergne.

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