Simuler des filtres de bande passante différente avec un Sol'Ex

[melix 535]

Bonsoir,

 

J'étais en train de lire la mine d'information qu'est le bouquin "Astronomie Solaire" (2ème édition) quand je suis tombé sur les pages qui montrent des images effectuées avec des filtres dont la bande passante est plus ou moins large.

 

Je me suis dit qu’il devait être possible de simuler ça assez simplement avec le Sol'Ex. Les résultats que j'obtiens semblent tout à fait cohérents avec les observations. J'ai pour celà utilisé un script dans JSol'Ex que voici:

 

[params]
# Dispersion inverse
disp=1/0.063
# Un facteur multiplicatif juste pour augmenter la luminosité sans altérer les détails
mul_lum=1.5

# La largeur du filtre que l'on veut simuler
width_angstrom=2

# Décalage de pixels à appliquer
shift=width_angstrom * disp /2
width=width_angstrom + "Å"

[tmp]
# Calcul de la médiane des images entre -shift et +shift
med=rl_decon(median(range(-shift;shift)))
# Correction de luminosité pour mieux voir les détails
correct=adjust_contrast(mul_lum * med; 0; 255)
# Redimensionnement à 50%
redim=rescale_rel(correct;.5;.5)


[outputs]
result=draw_text(redim; 64; 128; "Largeur " + width;32;"ffff00")

 

Pour l'adapter à vos besoins, vous n'avez que quelques paramètres à changer : dans `disp`, on a la dispersion en angstrom/pixel. "mul_lum" est tout simplement un facteur multiplicatif appliqué aux images pour les rendres plus lumineuses sans altérer les détails. Enfin, dans "wdith_angstrom", on entre simplement la largeur du filtre qu'on souhaite simuler.

 

Mes images ont été réalisées en bin1 avec une ASI178MM pour avoir le maximum de résolution. En Ha, la dispersion est de 0.063A/pixel :

 

On commence par une image en H-alpha, réalisée le 12 juin :

 

 

 

Les résultats sont tout aussi intéressants sur une image Calcium H du 5 mai dernier (dispersion 0.078A/pixel) :

 

Et l'image de référence à 0.078A/pixel :

 

 

On voit bien les filaments "apparaître" progressivement en réduisant la largeur du filtre. L'exercice n'est d'un grand intérêt pour la production d'images, mais je trouve assez fascinant de voir tout ce qu'on peut exploiter à partir d'un seul fichier SER... A ce sujet j'ajoute une animation qui montre l'image générée entre -3 et +3 Angströms. Notez comme les variations de luminosité épousent bien la courbe du profil spectral :

 

 

 

[papatilleul 2 606]

C'est génial ! Merci !

[christian viladrich 8 910]

C'est super comme manip !!

Peter Zetner avait fait ce genre de chose pour simuler l'effet de la bande passante sur la visibilité des filaments en Ca K (voir p 159 du bouquin).

 

Un point qui serait peut-être à creuser serait le suivant :

- si je comprends bien, tu prends la médiane des "images" comprises entre -shift et +shift. Cela revient donc à supposer que le profil de transmission du filtre est rectangulaire,

- dans la vraie vie, le profil de transmission d'un filtre Ha est une Lorentzienne (définie essentiellement par sa FWHM). Si tu pouvais prendre en compte cela ce serait top. Il "suffit" pour cela d'affecter à chaque image un coeff de pondération calculé sur la base de la fonction de Lorentz

- pour les filtres Ca K, il y a des filtres avec un profil en fonction de Lorentz (= filtre à une cavité) et des filtres multi-cavités. Les profils sont indiqués par exemple ici :

. https://www.andovercorp.com/products/bandpass-filters/filter-types/

 

Pouvoir prendre en compte la FWHM du filtre, et également le nombre de cavités serait un gros plus car cela permettra de visualiser l'impact du nombre de cavités. Même chose pour le Ha double-stack (= produit de deux fonctions de Lorentz).

 

Mais on s'éloigne peut-être un peu trop de l'utilisation première de JSol'Ex ?

[melix 535]

il y a 12 minutes, christian viladrich a dit :

- si je comprends bien, tu prends la médiane des "images" comprises entre -shift et +shift. Cela revient donc à supposer que le profil de transmission du filtre est rectangulaire,

 

En effet, c'est une grosse approximation mais qui donne déjà des résultats intéressants ! J'ai utilisé uniquement ce dont je dispose dans le langage de script pour l'instant.

 

il y a 13 minutes, christian viladrich a dit :

Mais on s'éloigne peut-être un peu trop de l'utilisation première de JSol'Ex ?

 

Oui et non. J'essaie de faire un logiciel qui est à la fois simple d'utilisation pour les débutants, permettre d'avoir de "jolies images", mais qui permet aussi d'aller vers plus d'analyse et de "science" pour les experts (notamment via ces scripts et en offrant des traitements complètement maîtrisés). Ici c'est clair qu'il manque quelques briques pour pouvoir faire cette manipulation. Il faudrait que je réfléchisse à l'intégration d'une (ou plusieurs) fonctions pour faire ça. Ca ne serait pas très compliqué en code pur et dur, c'est vraiment une histoire d'intégrer ça dans le langage de script (et de priorités de dev ;)). Disons que ce genre de fonctions n'aurait qu'assez peu d'intérêt pour un utilisateur lambda, mais j'aime l'idée !

[Eric246 287]

C'est une superbe manipulation 

Eric

[melix 535]

Je remonte ce sujet, parce que je suis en train de bosser sur la prochaine version de JSol'Ex, qui permettra de faire des simulations plus précises de ce genre. En particulier je peux désormais simuler les filtres avec une fonction de Lorentz. Ainsi, voici le résultat de la simulation de stacking d'étalons en CaK, en supposant une FWHM de 1A pour chaque étalon. L'image a été acquise avec un SHG700 et une lunette de 80mm diaphragmée à 50mm :

 

Simple stack:

 

 

Double stack :

 

 

Triple stack :

 

 

Et enfin, la version sortie directement de JSol'Ex, sans simulation :

 

 

On peut donc en conclure qu'un spectrohéliographe comme le Sol'Ex ou le SHG 700 permet d'obtenir des images équivalentes à un triple stack d'étalons d'1A. La simulation est réalisée avec ce script (mais non disponible pour l'instant, c'est une version de développement qui m'est réservée, privilège du développeur !) :

 

[fun:lorentz img fwhm offset]
   wl=wavelen(img)
   shift=find_shift(wl)
   
   result=1/(1+pow(2*(shift-offset)/fwhm;2))

[fun:decorate img txt fwhm]
   cst=auto_contrast(img;1.5)
   result=draw_text(cst; 50; 50; txt + " (FWHM " + fwhm + "Å)")

[tmp]
fwhm=1
limit=a2px(8)
step=a2px(.1)
r=range(-limit;limit;step)

ss=weighted_avg(r;lorentz(r;fwhm;0))
ds=weighted_avg(r;lorentz(r;fwhm;0)*lorentz(r;fwhm;0))
ts=
weighted_avg(r;lorentz(r;fwhm;0)*lorentz(r;fwhm;0)*lorentz(r;fwhm;0))

[outputs]
simple_stack=decorate(ss; "Simple stack", fwhm)
double_stack=decorate(ds; "Double stack", fwhm)
triple_stack=decorate(ts; "Triple stack", fwhm)

 

Modifié 23 mars par melix

[christian viladrich 8 910]

Super manip