Patrice Mai 2010 Mis à jour Novembre 2015

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1 Photographie astro sans suivi Patrice Mai 2010 Mis à jour Novembre 2015

2 Sommaire But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

3 Le but! Lorsqu'on est en voyage et que l'on a pas la possibilité de transporter avec soi, sa monture équatoriale motorisée préférée, il faut trouver une autre solution. Les contraintes d'un voyage organisé ainsi que les randonnées en montagne, ou le poids des bagages est limité, ne sont pas propices à la photographie astronomique. Dans ces conditions, on transporte facilement son appareil photo numérique et la tentation est grande de faire quelques clichés avec juste un pied photo comme accessoire. Il est possible de faire assez facilement des photos du Soleil, de la Lune des constellations mais les choses se compliquent lorsqu il s agit du ciel profond! C est ce dernier point qui nous intéresse.

4 But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

5 Principe Une des solutions retenues est d'utiliser un pied photo solide et stable avec son APN et de faire une pose de quelques dizaines de secondes maximum. C'est par là que doit commencer tout débutant. On parle alors de photographie sur pied fixe ou sans suivi. La photographie sur monture non motorisée est de loin la technique la plus simple, c est celle qui demande le moins de moyens financiers et matériels et qui donne quand même de bons résultats grâce au numérique.

6 But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

7 Exemple 1: Une pose longue EOS 350D - Canon EFS - f56mm - 2 minutes de pose. Sans suivi. Zone proche de l'équateur céleste.

8 Exemple 2 : Des poses courtes APN Bridge Canon. L'appareil était posé à même le sol sur un mini trépied somme de 4 poses 6S avec objectif équivalent 36 mm, 400 ISO.

9 Exemple 3 : Des poses courtes Photo du ciel profond ( M31 ) sans monture équatoriale! L'image montre des étoiles à magnitude 15. Elle a été prise avec un boitier Canon EOS 350D fixé sur un trépied photo. L'objectif est un Canon 85mm f/ poses de 4 secondes chacune ont été prises. Ensuite le logiciel Iris a été utilisé pour aligner et compositer les 77 images. L'exposition résultante est de 5 minutes. Aligner les images prends beaucoup de temps sur le pc, car chaque image doit être ajustée pour prendre en compte la rotation de champ : c est fait automatiquement par Iris. ( Voir plus loin la procédure )

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11 But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

12 Limite du temps de pose Très vite en fonction de la focale de l'objectif utilisé le mouvement de rotation de la terre autour de son axe provoque un filé d'étoiles. Les étoiles semblent tourner autour de l'étoile polaire de 360 en 23 h 56 min 4 s soit 15 degrés en une heure ou encore 7,3x10-5 rad par seconde *. Pour un EOS 350D l'image du ciel sur le capteur CMOS ne doit pas en théorie bouger de plus de 6,4 µm, la taille d'un pixel, pour que la photographie soit parfaitement nette. On peut ainsi calculer l'exposition maximale T en seconde à ne pas dépasser sous peine de voir apparaître des traits à la place des étoiles! Dans la pratique il est possible d augmenter les valeurs de la pose (X2 ou X3) sans trop dégrader l image ponctuelle des étoiles. * Concrètement, un radian vaut environ 57,3 (180 / π) et 1 vaut π rad /180

13 Calcul de l angle La tangente de l'angle ß sur le ciel vu par un pixel est : p/f, en radians, considérant un petit angle on peut assimiler la tangente de l angle à la valeur de l angle lui-même en radians. Avec p taille de pixel et F la focale de l'objectif Pour un angle très petit On voit donc que plus les pixels sont larges plus le temps de pose peut être long!

14 But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

15 Quel temps de pose? Lorsqu'on utilise un appareil photo en fixe sur un trépied, on ne compense pas le mouvement de rotation de la Terre. Si on fait une pose longue les étoiles ne sont plus ponctuelles, mais prennent la forme d'arcs de cercles centrés sur la Polaire. Si cet effet permet de belles images, on souhaite aussi parfois l'éviter. Mais pour gagner du temps, autant savoir à l'avance le temps de pose maximal qui permet d'éviter le filé, sans avoir à tâtonner. C est à cela que sert la règle NPF *. Formule simplifiée qui suffit généralement pour les objectifs grands angles (moins de 20 mm). Avec : N=ouverture de l objectif p=taille en µm d un pixel F=focale équivalente (24x26) de l objectif (*1,6 pour canon APSC) * NPF (ouverture objectif, taille pixel, focale)

16 Cos (déclinaison)! Sur le ciel, l'angle apparent est plus important si l'étoile est proche de l'équateur et, à l'extrême, nulle au pôle. Il faut donc multiplier les 15 degrés par heure par le cosinus de la déclinaison. δ cos(δ) O 1,00 Equateur rotation maxi 15 0, , , , ,00 Pôle Nord pas de rotation du ciel

17 Formule en détail. Comment se forme l'image d'une étoile sur le capteur? Depuis la traversée de l'atmosphère terrestre, le passage par les lentilles de l'objectif, et le traitement du signal dans l'appareil photo, la lumière de l'étoile initialement ponctuelle est étalée par la turbulence atmosphérique dans un tâche moyenne de diamètre d seeing. Ce cercle est étalé encore un peu plus à cause de la diffraction, d'une valeur égale à d Airy. Enfin, l'image calculée est à son tour étalée à cause du démosaïcage, d'une valeur égale à d Bayer. Le diamètre final approximatif de l'étoile sur l'image sera donc la somme de trois termes : La tâche finale n'a pas des bords nets. On va profiter de son flou pour laisser l'étoile filer à l'intérieur de ce halo, sans pour autant que la déformation soit trop visible. C'est comme cela qu'on va éviter le filé.

18 Formule complète à utiliser Les détails complets sur cette formule sont à lire ici : Résultats des calculs faits pour un 350D avec des pixels de 0,0064 mm et une déclinaison de l objet à 45 soit un cos (δ) de 0,7. Les temps de pose peuvent être multipliés par deux voir trois sans importante de l image surtout si diminue la taille de l image finale. dégradation

19 But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

20 La Comète Machholtz : 11 images de 30s 400 ISO traitées avec Iris Le temps de chaque pose était un peu trop long ce qui a donné des étoiles étirées!

21 Addition «brute» des images

22 Addition sur un point fixe Ici le repère fixe est les sapins Remarquez le déplacement des étoiles!

23 Addition sur les étoiles Ici le repère fixe est les étoiles : plus de filé sur celles-ci!

24 But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

25 Poses courtes et multiples Une pose longue sans suivi donne des filés sur les étoiles, une pose courte n accumule pas assez d information (photons) pour obtenir une image du ciel profond : alors comment faire? Solution les poses courtes et multiples puis on additionne les images! Oui mais! Sur un pied fixe il va y avoir un décalage entre la première photo et la dernière en translation et aussi en rotation car la terre aura tourné pendant ce laps de temps

26 But Principe Exemples Limite du temps de pose Calculs Autre exemple détaillé Poses courtes et multiples Utiliser Iris

27 Iris : le sauveur? Pour recaler la séquence, vous pouvez le faire "à la main", comme expliqué sur le site d'iris, ou utiliser la fonction puissante Coregister. La condition est de configurer le polynôme avec un degré 2 pour prendre en compte la rotation de champ. Pour une séquence de 11 images, m1...m11 - registration faite sur la première image. La séquence est aussi simple que: SETREGISTER 2 Pour configurer le degré du polynôme de recalage à 2 COREGISTER2 m k 11 avec m le nom de l image source et k la sortie ADD2 k 11 Addition des images

28 Détail des commandes ADD2 [NOM] [NOMBRE] L'image de sortie est simplement la somme des images d'entrée de nom générique [nom] (ex. M57-1, M57-2, M ). Le nombre d'images additionnées est [nombre]. La valeur codée maximale après addition est Si cette valeur est dépassée le résultat est tronqué à Vous avez la possibilité aussi dans ce cas d'utiliser la commande ADD_NORM (même syntaxe que ADD2) qui, si nécessaire, multiplie les images de la séquence par une constante de telle manière que l'intensité dans l'image finale ne dépasse jamais SETREGISTER [DEGRE DU POLYNOME] Définit le degré du polynôme pour la registration avec la commande COREGISTER. La valeur par défaut est 1. Si il est nécessaire pour corriger la distorsion entre des images vous pouvez augmenter cette valeur. La valeur maximal est 5.

29 COREGISTER [NOM1] [NOM2] Effectue automatiquement les transformations géométriques de l'image [NOM2] (translation, rotation, changement d'échelle) de manière à ce qu'elle se superpose à l'image [NOM1]. Les deux images peuvent avoir des tailles différentes. L'image en mémoire et qui est affichée après le traitement est l'image [in2] modifiée. COREGISTER est applicable pour les images du ciel profond seulement. Voir aussi : SETFINDSTAR, SETREGISTER. Exemple : COREGISTER N266_1 N266_2 COREGISTER2 [ENTREE] [SORTIE] [NOMBRE] Même fonction que COREGISTER, mais appliqué à une séquence.

30 Alors, est-ce la révolution? Oui et Non! Prendre des images directes du ciel en posant simplement l'appareil sur le sol est si facile... La sensibilité des nouveaux appareils photo numériques permet de prendre des images du ciel avec des poses courtes. Poses suffisamment courtes pour enregistrer des étoiles avec une limite de temps d'exposition pour que la rotation du ciel soit limitée et donc peu visible. Ensuite, l'addition d'images pour augmenter le contraste et le rapport signal/bruit n'est que limitée par le temps de traitement et la sensibilité du capteur. Mais ne rêvons pas... cette technique est surtout utile pour des images grand champ puisque la limitation est la durée d'exposition maximale. Les étoiles doivent rester ponctuelles pendant la rotation du ciel puisque que vous ne la compensez pas par une monture équatoriale. Vous pouvez calculer ce temps de pose max si vous connaissez pour chaque focale quelques caractéristiques de votre capteur.

31 Cas pratique Nous allons étudier un cas avec 20 poses de 15s chacune à 800 ISO prises avec un 350D équipé d un objectif classique mm sur pied photo. La direction choisie était le sud vers le sagittaire. Photos prises en Corse en 2013 dans le région de Porto-Vecchio. Prêts pour la manipulation avec Iris? Alors c est parti

32 Conclusion Voilà une autre méthode de pratiquer l astro-photographie à moindre coût. Faites-vous plaisir : essayez! Sources : Iris Equatorial virtuel Temps de pose Calculs eviter-le-file-d-etoilesetoiles &