Mise en oeuvre

1 introduction[modifier | modifier le wikicode]

Cette page décrit les principales étapes de la mise en œuvre d'un set-up d’astrophotographie.

On va détailler ci-dessous les phases suivantes :

préparation du matériel et de la séquence d'observation
mise en place
mise en station
pointage et cadrage
prise de vue
images de calibration
fin de séance

D'un point de vue pratique, on pourra se reporter à une checklist propre à chaque étape

2 préparation de la séquence d'observation et du matériel[modifier | modifier le wikicode]

Cette étape se fait un peu en amont des opérations de prise de vue proprement dites. Elle consiste à choisir une ou plusieurs cibles pour une session donnée et adapter la séquence à la cible choisie.

Elle st importante pour éviter de gaspiller un temps précieux sur le terrain et pour "rentabiliser" au mieux les créneaux d'observation.

2.1 la cible[modifier | modifier le wikicode]

Une fois une cible choisie, on va "creuser" un peu son contexte :

quelle est la configuration la plus adaptée (si on a plusieurs options de set-up) ? Quel instrument choisir?
quelle cadrage ? Éventuellement quelle étoile choisir pour viser le centre du champ ?
quelle orientation?
quels filtres ou jeu de filtres choisir?
quelle durée de pose ?
quel temps cumulé de prise de vue ?
etc...

Il est aussi utile de prévoir une cible de repli au cas où un nuage joueur viendrait masquer la cible initiale...

En pratique je me fais un recueil de cibles dans un tableur avec toutes les informations nécessaires.

2.2 le matériel[modifier | modifier le wikicode]

Une fois le set-up déterminé, on peut dégrossir la configuration des câbles, des bagues à utiliser et vérifier que tout est accessible.

Si on dispose de plusieurs options d'instruments /correcteurs/ capteurs , il peut être utile d'avoir "un livre de recettes" (c'est mon cas) où on note les détails des configurations nécessaires (je pense surtout aux combinaisons de bagues qui permettent d’atteindre le tirage ad hoc sur une conf donnée.

En cas de doute, dégrossir la faisabilité de la mise au point, en plein jour, sur une cible terrestre distante , peut éviter bien des frustrations et des pertes de temps sur le terrain, surtout si on opère en nomade.

2.3 les logiciels et ce qui va avec[modifier | modifier le wikicode]

Là aussi, on pourra lors de la préparation vérifier l'état du laptop (ou autres barebones) , son état de charge , et vérifier que les logiciels sont à jours.

3 mise en place[modifier | modifier le wikicode]

Si on opère en nomade et pas dans son environnement immédiat, je pense qu'une bonne check list des matériels à embarquer est utile.. rien de pire que de réaliser , à 20km de la maison, sous un ciel de course, qu'on a oublié une pièce maîtresse sans un tiroir.

Une fois sur le terrain, on procède à la mise en place du pied et de la monture (alignement grossier à la boussole de jour ou coup de laser sur la polaire la nuit)

4 mise en station[modifier | modifier le wikicode]

La mise en station consiste à aligner l'axe de rotation en AD avec l'axe du monde ( axe de rotation de la Terre) . La trace de cet axe dans le ciel de l'hémisphère nord est très voisin (mais pas confondu !) avec l 'Étoile Polaire.

4.1 dégrossissage[modifier | modifier le wikicode]

Comme dit précédemment, le trépied doit être positionné à +- 5 à 10° de la bonne direction (boussole ou laser) , et la base de la monture doit être à peu près nivelée (niveau à bulle sur le pied et/ou sur la base de la monture.

Partant de là, plusieurs options sont possibles :

4.2 visée avec une lunette spécifique[modifier | modifier le wikicode]

Certaines montures équatoriales sont équipées d'une petite lunette qui peut s'insérer dans l'axe AD et donc de viser dans la direction de cet axe. Le pôle réel étant distinct de la polaire, il faut s'aider de graduations (réticules gravés dans la lunette) et d’étoiles auxiliaires pour ajuster la bonne direction au moyen des réglages fins de la monture en azimut et altitude.

Pour plus de détails , ,je renvoie à un document pdf en anglais qui détaille la procédure utilisée sur le viseur de polaire qui équipe les montures Losmandy.

J'ai assez rapidement abandonné cette technique qui est impitoyable pour mes rétines et mes cervicales (plus toutes neuves!) .

4.3 visée de la région polaire avec caméra spécifique (polemaster)[modifier | modifier le wikicode]

Il existe une caméra CCD produite par le fabricant QHYCCD (Polemaster) qui se monte, avec un adaptateur ad hoc pour une monture donnée, sur l'axe AD. Cette caméra est couplé à un logiciel dédié qui guide l'opérateur pendant la phase d’alignement.

Le principe est le suivant :

à partir d'une position dégrossie qui amène la polaire dans le champ de la caméra, on va faire tourner la monture deux fois autour de l'axe AD, après avoir repéré la position dans le champ de la polaire et d'une étoile auxiliaire proche de la polaire
à la fin de chaque rotation, on pointe la position de l'étoile auxiliaire sur l'écran
... le logiciel restitue la position de l'axe de rotation réel de la monture à partir des positions successives de l'étoile guide
la position de l'axe du monde dans le champ d'étoile est connu : c'est vers ce point qu'il faut déplacer l'axe de rotation de la monture
>> le logiciel calcule les correction à apporter et affiche une cible sur laquelle il faut aligner la monture en jouant sur ses réglages fins (AZ et ALT)

A1vec un peu de pratique, la manip est extrêmement simple et rapide, et ne demande que quelques minutes.

4.4 visée de la région polaire avec une caméra générique[modifier | modifier le wikicode]

Certains logiciel (Sharpcap par exemple) proposent une aide du même style, analogue dans son principe : on peut le faire avec l'instrument principal ou avec une caméra guide, en les pointant vers la région de l'étoile polaire.

alignement "manuel " hors de vue de la polaire : méthode de Bigourdan[modifier | modifier le wikicode]

C'est une méthode qui permet d'aligner une monture sans voir la polaire, pratique si cette région est obstruée sur le site d'observation ( cas typique du bacon au sud en ville....). Elle est fondée sur la mesure de la dérive d'une étoile proche du méridien puis d'une étoile située à l'est ou à l'ouest. Elle a l’inconvénient d'être assez longue à réaliser pour obtenir un réglage précis.

On se reportera à un article Wikipédia détaillé sur cette méthode ; à noter qu'on peut améliorer le confort et la vitesse de mise en œuvre (on procède normalement avec un oculaire réticulé en visuel) si on dispose d'une caméra et d'un logiciel de guidage (PHD2 par exemple) qui va tracer les courbes de dérive et permettre des ajustements quantitatifs.

4.5 alignement assisté hors de vue de la polaire : méthode d'alignement sur trois points[modifier | modifier le wikicode]

Cette méthode est mise en œuvre grâce à un plugin du logiciel N.I.N.A.nommé "three points polar alignment". Le principe consiste à effectuer des mesures d'astrométrie ("plate solving") qui donne la position exacte du champ visé par une caméra sur trois points de visée successifs et d'en déduire les corrections à apporter à la position de la monture. Je renvoie à un petit guide en anglais produit par le fabricant Pegasus. On trouve bon nombre de tutoriel et d'article sur le net à propos de cette méthode, qui est très utile quand on ne voit pas la polaire mais qui à mon avis (je ne la pratique pas beaucoup) est un peu moins simple que l'approche "polaire" classique.

Les étapes d'utilisation de TPPA sont les suivantes:

Installation : Installer le plugin TPPA dans NINA
Configuration : S'assurer que le télescope est en focus, en position "home", et que la direction est réglée sur "East" (ou "West" si obstruction). Activer "Start from current position" et laisser les autres paramètres par défaut.
Mesure : Lancer la procédure en appuyant sur "Play". NINA prendra alors 3 points de mesure via le plate solving pour analyser l'erreur d'alignement en azimut et altitude.
Correction : Après réception des résultats, ajuster la monture à l'aide des molettes Altitude et Azimuth pour réduire l'erreur au maximum. Répéter la procédure 2-3 fois pour une meilleure précision.

5 pointage et cadrage[modifier | modifier le wikicode]

Une fois la monture alignée, on peut rallier la cible en faisant un Go To ( ou en utilisant un chercheur ...) sur celle-ci.

Après mise en position, on forcera un plate solving et on resynchronisera la monture sur la position actuelle.

On suppose alors que l'image est correctement centrée. Le plate solving fournit un angle de rotation de l'image par rapport au nord et permet de peaufiner le cadrage en faisant tourner la caméra. ( voir la phase de préparation )

6 prise de vue[modifier | modifier le wikicode]

6.1 démarrage du guidage[modifier | modifier le wikicode]

Si on dispose d'un moyen de guidage , lunette guide ou OAG, il faut alors activer le logiciel de guidage (PhD2 typiquement) après avoir choisit une étoile guide.

Ne pas oublier de forcer la calibration du guidage en début de séance ou après un renversement au méridien.

En cas de cafouillage du démarrage du guidage, il faut penser à recaler la monture qui a pu dériver légèrement pendant cette phase en refaisant un plate solving et une synchronisation.

6.2 prise de vue proprement dite[modifier | modifier le wikicode]

Lorsque le guidage est opérationnel, il est alors possible de démarrer une séquence de prise de vue que l'on peut automatiser avec des scripts qui vont dérouler automatiquement une séquence dont on aura défini les caractéristiques. On se réferrera à la documentation du logiciel utilisé (Sharpcap , N.I.N.A., etc)

7 images de calibration[modifier | modifier le wikicode]

7.1 la calibration, objectif et principes[modifier | modifier le wikicode]

Elle consiste à mesurer, pour une élimination lors du traitement ultérieur, les causes de bruit ou de distorsion. Ces traitements seront appliqués aux images brutes , dites "lights" dans notre jargon.

Pour cela on utilise quatre type d'images, décrites ci après : darks, flats, biases, et flat darks (ou dark flats)

7.1.1 comment ?[modifier | modifier le wikicode]

on moyenne toutes les images auxiliaires ( c'est le logiciel de traitement qui va s'en charger)
on a deux approches possibles pour calibrer les flats :

calibration par des darks de flat

cette image est obtenue dans les mêmes conditions que les flats mais en obstruant l'optique

ou calibration par des bias

cette image s'obtient en obstruant l'optique, dans les mêmes conditions que le flat avec une temps de pose très court.

Quand on travaille avec une source assez intense, les flats s'effectuent avec des poses courtes voir très courtes: Il n'y a donc pas de différence en pratique entre un bias ou un dark, et les deux méthodes sont à très peu près équivalentes.

Il y a par contre deux cas où il faut passer par des darks de flat :

avec des flats pris sur des sources peu lumineuses (fond de ciel filtré) : les prises peuvent durer plusieurs secondes ce qui laisse monter le bruit thermique dont l'ampglow
avec certaines caméras CMOS qui donnent des réponses un peu anarchiques en pose courte : on est obligé d'allonger les flats et on se retrouve contraint par la montée du bruit

Le schéma général de correction est le suivant :

on crée des images moyennées des flat dark bias dites master-flat master-dark etc
on soustrait de chaque image brute son dark maître
on soustrait du flat le maître bias ou le maître dark de falt et on moyenne pour avoir le maître dark
on multiplie chaque brute par l'inverse du maître flat pour "niveler" l'illlumination

7.1.2 combien d'images ?[modifier | modifier le wikicode]

Combien d'images de chaque type faut-il réaliser ? On utilise plusieurs images de chaque type de façon à créer une image de référence ( master dark, master flat,master bias) par moyennage. Il existe probablement des dizaines de fil de discussion sur les forums où le nombre d'image est abordé. Une réponse correcte est de dire : quelques dizaines. Pour les darks qui ont par définition une durée potentiellement longue, on se limitera à une vingtaine d'images pour les temps de pose les plus longs.

7.2 darks[modifier | modifier le wikicode]

Les darks sont des images prises en obturant la caméra (ou l'instrument d'optique associé) pour mesurer la signature du bruit thermique de la caméra.

procédure :

obturer le télescope / la lunette ou la caméra (on peut réaliser les darks en dehors de la session d'imagerie)
utiliser impérativement le même gain, la même température de capteur et le même temps de pose que les images brutes
réaliser une série de 20 ou 30 darks en fonction du temps de pose

7.3 flats[modifier | modifier le wikicode]

Les flats sont des images prise avec un éclairement uniforme, destinées à corriger les défauts d'homogénéité d’éclairement de l'image liés à la chaîne optique : les principaux défauts sont le vignettage et les poussières situées au voisinage du capteur (filtres, fenêtre de la caméra, capteur proprement dit.

procédure :

la mise au point doit impérativement rester sur l'infini, comme pour les prises de vue
l'éclairement se fait (i) sur le fond du ciel au crépuscule ou à l'aube, en ajoutant un diffuseur devant l'objectif (tissu uniforme, dépoli, ...) ou bien (ii) avec un écran à flat qui utilise une source de lumière diffuse dont l'intensité peut être réglable.
il faut calibrer l'exposition en jouant sur le couple temps de pose / intensité de la source pour avoir un pic d'histogramme vers 60%
j'utilise le même gain que pour les images brutes ( mais je ne suis pas sûr que ce soit indispensable)
réaliser une série de 20 ou 30 flats

7.4 biases[modifier | modifier le wikicode]

Les biases mesurent le décalage de la lecture du capteur en l'absence de lumière. Autrement dit, sur une pause très courte on attend 0 en lecture alors qu'on lit une valeur supérieure à zéro en fait : cette valeur sera soustraite à la valeur mésurée au même pixel sur les images brutes.

procédure :

obturer la chaîne optique
j'utilise le même gain que pour les images brutes ( mais je ne suis pas sûr que ce soit indispensable)
utiliser un temps de pose très court
réaliser une série de 20 ou 30 biases

7.5 dark flats[modifier | modifier le wikicode]

Ces images sont une alternative qui permet de calibrer les flats .

procédure :

même conditions de gain, de temperature et de temps de pose que les flats
réaliser une série de 20 ou 30 dark flats

7.6 les bibliothèques[modifier | modifier le wikicode]

Bonne nouvelles,les darks et les biases varient peu si on ne change pas les conditions d'emploi de la caméra ( gain/ température / temps de pose) .

On peut donc se contenter de faire (ou refaire) des campagnes d’acquisition de ces mesures à quelques mois de distance et à les réutiliser pendant cette période.

Les flats, par contre, dépendent de la configuration optique et doivent être refaits dès qu'on la modifie :

la position du capteur (rotation) par rapport au tube optique
un changement de filtre
la direction de pointage (parce que les poussières peuvent bouger)

En pratique, le plus simple est de faire un série de flats à la fin de chaque séquence, pour un objet donné. SI on change d'objet en cours de nuit, le plus simple est de refaire une séquence de flat après chaque objet.

8 fin de séance[modifier | modifier le wikicode]

Je ne rentrerai pas dans les détails du rangement du matériel , mais il est utile, avant de ranger , de vérifier qu'on n'a pas oublié une étape dans la calibration par exemple.