Astrophotographie, photos B/W et panoramiques

Prétraitement et astrophotographie.

La technique utilisée pour les photos du ciel de ce blog s'appelle le "stacking". Elle se divise en trois parties distinctes: le pré-traitement des photos RAW, l'alignement des dites photos entre elles et leur addition.

Une bonne partie des objets présentés est difficile à distinguer dans un télescope comme le mien ou dans la lunette astronomique que j'utilise. Certains sont même totalement invisibles. La photo longue pose permet de révéler ces objets dans toute leur splendeur. Avec la démocratisation des appareils numériques, il devient possible à tout un chacun d'explorer notre galaxie et plus loin encore...

Seulement voilà...il y a un hic !! Une seule photo, disons de 2 minutes à 400 ou 800 Iso ne révélera pas grand chose...N'oublions pas que l'on photographie une "toile noire mouvante" remplie de petits points très brillants...lol...Dès lors, il faut capturer un grand nombre de photos du même objet et les additionner entre elles. Je ne vais pas entrer dans la problématique que cela engendre au niveau de la capture des photos, à savoir la mise en station du télescope et le suivi des objets en question...hé oui, le ciel bouge tout le temps..!! ( en fait c'est la Terre qui tourne sur elle-même ). J'y consacrerai un autre article . Mais intéressons-nous à ce qui se passe après la capture...

Un des premiers mots utilisé de cet article est RAW. Que cela signifie t'il ?

Raw en anglais veut dire brute. C'est un format qui se distingue des autres ( JPEG, TIFF etc..) par le fait que les informations captées par l'appareil de photos ne sont pas "traitées" par le "firmware"...ou du moins ne sont pas supposées être traitées ! En d'autres termes, lorsqu'on prend une photo habituelle, les informations transmises par le capteur sont analysées par le "programme de gestion" de l'appareil ( couleurs, contraste, équilibre des couleurs, netteté, compression etc....). Le RAW permet quant à lui d'avoir de données brutes. L'intérêt ?? Le post traitement qui permettra d'équilibrer la photo comme bon nous semble, sans perdre une miette d'informations et sans que Canon n'y vienne mettre son nez... La différence entre une photo JPEG et une photo RAW ne saute pas aux yeux...et pourtant ! Si on s'intéresse " de près " aux photos, elle devient alors évidente. Beaucoup plus de détails apparaissent avec des photos "raw". Le firmware servant entre autre à la compression des photos, il est normal que les fins détails soient "limés" par son action...De plus, le RAW permet de travailler sur une profondeur des couleurs infiniment supérieure au traditionnel JPEG. On passe de 8 bits à 16 bits.

Le Bruit.

Le bruit d'une photo se forme lors d'une longue exposition. Pour résumer: en gardant l'obturateur de l'appareil ouvert pendant plusieurs minutes, les photons ( particules de lumière) arrivent en permanence sur le capteur qui les transforme alors en impulsions électromagnétiques. Ces impulsions seront à leur tour transformées en données "visibles"...je sais c'est un raccourci terrifiant...lol....mais c'est pour simplifier. Toutes ces opérations provoquent le bruit thermique d'une photo, qui se traduit par une " granulosité " et un " moirage " plus ou moins présents ( cela dépend bien sûr des Iso utilisés et de la longueur de l'exposition ).

Il est possible de limiter ce phénomène en capturant des " darks " ( noirs ) qui seront soustraits aux images lors du prétraitement. Ces darks s’acquièrent en prenant une photo de la même longueur que les poses utilisées, mais en bouchant l'objectif du télescope. Ces " cartes électromagnétiques " du capteur sont très importantes car elles contiennent les informations propres à chaque capteur. Elles contiennent aussi l'emplacement théorique des " pixels chauds ". Il est recommandé d'enregistrer des darks à espace régulier, le capteur évoluant au cour d'une séance de capture. Personnellement, j'essaye d'en prendre un toutes les 1/2 heure. Mais j'utilise aussi d'anciens darks que je stacke entre eux en les moyennant.

Les pixels chauds ( hot pixels ) proviennent de photosites saturés ( composants du capteur générant une grande quantité d'électrons d'origine thermique) . Ce sont des pixels déviants ne pouvant être traités en tant que tel, puisqu'ils ne contiennent que des informations erronées...le meilleur moyen de les éliminer est de les soustraire des images d'origine. La soustraction des darks permet cette opération, du moins en partie...le reste sera traité sous Photoshop.

A noter que le bruit est directement dépendant de la température du capteur. Plus il fait froid, moins il y en a…

Le flat.

Le flat field ou PLU (plage de lumière uniforme) est une image qui s'acquiert à l'aide d'un temps de pose très court et en visant une surface uniformément blanche. Des poussières se déposent régulièrement sur le capteur de nos appareils numériques, souvent aussi il apparaît un vignetage dû aux montages optiques utilisés. Le flat field est sensé corriger tout ça...Personnellement, je n'en ai jamais utilisé...!! Il s'agit d'images extrêmement difficiles à acquérir. On trouve de nombreuses méthodes sur le Net....mais je reste très sceptique à mon niveau d'amateur quant à l'efficacité des PLU. D'autres alternatives existent aussi. Par exemple, PixInsight propose de "fabriquer" des PLU synthétiques sur la base d'une image stackée. C'est ce que j'utilise et je trouve que cela fonctionne à merveille.....quant aux poussières du capteur, je les enlève en utilisant une "soufflette"...

L'offset.

Le signal d'offset est un signal dû à la "décharge électrique" d'un appareil numérique au moment de lancer une pose. Il est toujours le même et indépendant de la longueur de la pose....C'est une image très facile à acquérir. Il suffit de boucher l'objectif ( comme pour le dark ) et de prendre 5 ou 6 photos au 1/250 ème. On moyennera par la suite ces acquisitions qui seront soustraites à chaque image "dark", puis aux images des objets célestes préalablement transformées en images CFA.

Le prétraitement.

Maintenant que l'on a vu les différentes images à acquérir pour "construire" une image astronomique, passons à quelques explications concernant le prétraitement. Il existe de "nombreux" logiciels spécialisés dans le traitement des images astro. Je ne parlerai que de ceux que je connais…un peu… Iris, PixInsight et AstroArt.

Iris est probablement le plus performant concernant le prétraitement et l'alignement des images. La technique de prétraitement est assez "simple" mais longue....

Il s'agit de "débarrasser" notre série d'images du signal d'offset, du signal de "dark" et de diviser ces images par la PLU....

Comme je l’ai dit plus haut, je n’utilise pas de PLU acquise, mais j’utilise PixInsight qui permet de générer artificiellement une carte contenant les informations de vignetage. Cette carte est soustraite à l’image prétraitée, homogénéisant ainsi le fond du ciel. Il est possible d’exporter cette image sous Photoshop pour continuer les différents traitements.

Iris possède de nombreuses routines automatiques pour le prétraitement des images du ciel profond. On trouve sur le Net quantité de liens qui expliquent la marche à suivre. La routine du programme est de créer une nouvelle série d’images à chaque opération. Il faut donc prévoir une grande quantité d’espace de stockage temporaire…..spécialement avec de nombreuses photos de 8 millions de pixels…..

Suite typique d’opérations :

-transformer les images RAW en images CFA ( interpolation des couleurs)

-construire la carte offset en moyennant les images préalablement acquises

-construire la carte dark en soustrayant l’offset et moyennant les images.

-soustraire l’offset de la série d’images de la séquence principale

-soustraire le dark de la série créée à l’étape précédente.

-transformer les images CFA en images couleurs 48 bits ( 16 bits par couche RGB)

-aligner les images entre elles. Iris propose différentes méthodes à cet effet

-additionner ( ou moyenner ) cette séquence nouvellement créée

-sauver l’image et l’exporter sous un format 48 bits vers votre logiciel photo préféré…

Le traitement de l’image fera le sujet d’un prochain article.

2 mots sur Astroart. Il s’agit d’un programme très puissant. Il n’est pas gratuit mais propose une version démo avec des limitations. Il possède de puissants algorithmes de déconvolution qui me donnent une bonne idée de ce que j’aurai à faire sous Photoshop pour tirer le meilleur parti de ma photo. Je l’utilise donc pour m’aiguiller sur les traitements netteté et " détails ".

PixInsight est un programme très complet ( et très compliqué…..) que j’utilise pour créer une PLU synthétique. De temps à autre, je l’utilise pour équilibrer les couleurs de mes images.