"Equatorial Virtuel" en imagerie digitale
Emporter une monture éqautoriale n'est pas toujours possible. L'opportunité d'un ciel clair dans les Alpes Françaises et la présence de la comète Machholtz m'ont permis de tester la nouvelle fonction d'IRIS d'équatorial virtuel avec une très, très minime instrumentation.

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Instrument et Acquisition
Lorsque que vous voyagez pour un week-end de ski, vous ne prenez généralement pas votre monture équatoriale avec vous. Cependant, l'attraction d'un ciel clair de montagne et une comète brillante m'ont motivé pour tester ce que j'appellerai le "kit astro minimal".

- Appareil photo digital: sony DSC-W12

- optionel mais très pratique: le montage d'un déclencheur souple fait main par Christian Buil

- Petit pied photo

L'appareil photo numérique

Le Sony DSC-W12 a un capteur CCD 1:1.8", de la catégorie 5Mega pixel. Il a également un écran LCD très large pour faciliter la revue d'images et la visée, mais sans usage dans mon cas car la comète était très haute dans le ciel, proche du zénith.

Paramètres d'acquisition

Se mettre en mode M, qualité d'image "Fine", focus bloqué à l'infini, durée d'exposition à 30s, zoom au min (7.9mm) et Iso a 400.
Il faut noter qu'il n'y a pas de format "raw" accessible, et pour de longue pose l'appareil prend automatiquement un noir et le soustrait dès la fin de la première pose. Aucun moyen de débrayé ce mode, alors allons-y...

Le site d'acquisition

Une station de ski n'est pas forcément le meilleur endroit pour la photo astro... (mais plutôt sympa de jour, voir ici un panorama du MOnt-Blanc coté Italien). Beaucoup de lumière de ville. La première chose est de trouver un endroit un peu à l'écart, où les lumères seraient atténuées par les sapins environnants. Le deuxième inconvénient est que mon pied de poche est vraiment très petit, l'appareil était donc très près du sol, et donc de la neige... Pour viser la comète, le seul moyen était d'essayer de se coucher dans la neige et de diriger au jugé le boitier photo dans la direction de la comète.

Pour préparer l'observation j'utilise le logiciel Planetarium d'AHo software sur mon palm, un Sony Clié. Vous pouvez entrer les élémnets d'orbite des comètes, ou des astéroïdes, faire votre propre liste d'objets et la télécharger, l'écran couleur et le graphisme sont très lisibles et toutes les fonctions de bases sont accessibles en quelques clicks. La beauté vient aussi de ce que le Palm boote en quelques secondes, ce qui est très appréciable par rapport à un PC...

Séquence d'acqusitiion

Une sequence de 11 images, chacune de 30 sec. C'était un peu trop long pour éviter le bougé des étoiles.

L'utilisation d'un déclencheur souple a été très pratique dans ce cas. L'alternative aurait été d'utilisé le mode de déclenchement avec retard. Le risque est alors de modifier la visée alors qu'on reprogramme la pose suivante. C'était aussi très agréable de pouvoir garder ses gants...
Traitement d'images

Vous devez charger la version d'Iris 4.30 ou supérieur sur Christian's site.

La preière opération consiste à convertir les images jpg en .pic ou .fits format. Malheureusement il n'y a pas de commande de type batch, à moins que vous ne renommiez d'abord vos 11 images avec un nom come name1.jpg, name2.jpg, etc. Avec une sequence de type DSC00023.jpg, DSC00024.jpg, L'index ne commence pas à 1 et les commandes d'Iris ne sont pas capables de traiter la séquence avec la commande jpg2pic...
Donc, après les 11 commandes manuelles "load and save", les 11 images .pic sont prètes pour la registration (ou recalage, en vrai français).

image individuelle , 30sec, 400ISO, "Fine" qualité image, soustraction de noir automatique. Image réduite 50%

Toutes les images ont eu un noir de temps équivalent soustrait. Un seul noir hélas. Mais il n'y a pas alors besoin de faire une correction de noir pour la séquence ensuite. Pas de flat-field ici, mais cela aurait pu être une bonne idée...

Pour recaler la séquence, vous pouvez le faire "à la main", comme expliquer sur le site d'Iris, ou utiliser la fonction "redécouverte" très puissante Coregister. La condition est de configurer le polynome 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

COREGISTER m1 m2

SAVE K2

COREGISTER M1 M3

SAVE K3

Répetez jusqu'à la dernière image de la séquence... ici 11 images

LOAD M1

SAVE K1
Pour compléter la séquence avec la première image

ADD2 k 11

Modifier les seuils pour augmenter le contraste. Une correction de fond de ciel a été faite: commande POINTON, clicks à la main sur le fond de l'image (plusieurs dizaines de points), POLY, SYNTHE - POINTOFF pour retourner au mode de pointage normal. La commande automatique SUBSKY ne donne pas ici de bon résultats en raison de la présence de zone noires dues aus sapins...

On peut voir sur le fond de l'image un bruit fixe qui provient probablement du capteur CCD. Malheureusement, comme le déplacement des étoiles étaient parallèle à ce motif, le recalage n'a pas éliminé ce bruit. Il aurait été nécessaire de décaler légèrement l'appareil de manière aléatoire entre chaque pose, au risque de perdre le pointage. Grande image.
Les 11 images ajoutées sans recalage
Gif animé de la séquence non recalée, on peut admirer la rotation du ciel Gif animé de la séquence recalée, maintenant les sapins se déplacent... la distorsion est parfaitement corrigée, les étoiles restent à la même position tout au long de la séquence
1:1 zone autour de la comète avec M34 - 11x30sec - 330sec exposition totale - 400 ISO
2:1 noir et blanc, inversé - On peut deviner la queue de la comète Machholtz - l'étrange forme "rectangulaire" des étoiles est probablement due à la combinaison d'un temps d'exposition trop long et de la compression jpg.
Alors, est-ce la révolution?
  • Oui ! - 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 suffisemment 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'adition d'images pour augmenter le contraste n'est que limitée par votre patience et le bruit de fond du capteur.
  • Mais ne rêvons pas... cette technique est pour des images grand champ puisque la limitation est la durée d'exposition maximum pour que les étoiles ne présentent pas de déplacement visible 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.
Exposure duration computation

Pour ne pas voir de bougé d'étoile pendant la durée de la pose, cela veut dire que l'étoile ne doit pas se déplacer de plus d'un pixel sur votre capteur pendant la durée totale de la pose.
L'angle sur le ciel vu par un pixel est:
p/F, en radian, considérant un petit angle, avec p taille de pixel et F la focale de l'objectif		 Sur le ciel, l'étoile se déplace de 15 degrés en une heure L'angle apparent est plus important si l'étoile est proche de l'équateur et, à l'extrème, nulle au pôle. Donc, on doit multiplier les 15 degrés par heure pas le cosinus de la déclinaison.
Dans mon exemple p=5.6 10-3 mm, F=7.9mm - si l'on considère une visée à 45°, le temps de pose maximum aurait du être de 14 sec. En 30 sec,le bougé d'étoile est en fait perceptible et s'étend sur 2-3 pixels comme attendu.

Taille du pixel du capteur ?
Le Sony Super CCD HAD est un 1/1.8" - cela veut dire une dimension Horizontale et Verticale de 7.176mm x 5.319mm (pour des explications détaillées de la taille d'un capteur clicker ici). Le nombre de pixel en mode "Fine" image est 1280x960.  En divisant la dimension horizontale par 1280 on obtient une taille de pixel de 5.6 microns. Si vous faites de même pour la dimension verticale, le pixel est apparemment un pixel carré.