Pour les "nuls"

[aries51]

Bonjour à tous

 

Dans le titre du post, il y a "nuls", bien sûr ce n'est pas péjoratif, puique je me considére moi-même comme un nul, ou plutôt je me considérais comme un nul...jusqu'il n'y a que trés peu de temps. Cela fait des années que j'essaie de comprendre à fond la photographie astro avec les moyens d'aujourd'hui, et de mon point de vue, ce n'est pas facile du tout, surtout si on essaie de se débrouiller seul dans son coin. Enfin, pas si seul que ça, puisqu'heureusement il existe de nombreux forums qui servent non seulement à publier ses propres "chef-d'oeuvres", mais aussi à venir en aide à tout ceux qui pataugent un peu dans la choucroute, si j'ose dire.

Il existe bien sûr aussi des clubs astro, mais il faut avoir un minimum de temps pour fréquenter ces clubs, et aussi avoir une situation familiale compatible avec cette activité, dévoreuse de temps et....d'argent. Et ce n'est pas le cas de tout le monde, hélas...

Personnellement, je ne veux pas dans ce post étaler ma science, mais plutôt mon ignorance et mon incompétence. Peut-être que cela servira à d'autres, en tout cas je l'espère vraiment.

Je ne pourrai pas non plus écrire ce post en une fois, il serait trop long, aussi je le ferai en plusieurs épisodes pour ne pas lasser les plus impatients.

Et je le dis, ce post ne s'adresse qu'aux nuls et assimilés, les aures, c'est un conseil, passez votre chemin, vous allez vous ennuyer en me lisant.

Alors voilà, je vous expose le cheminement de mon expérience dans dans le domaine de l'astrophotographie.

Au début, dans la nuit des temps, je croyais que chaque photosite (pixel) d'un capteur numérique voyait l'ensemble du ciel, et qu'en assemblant l'ensemble des signaux de chaque photosite on obtenait un signal plus fort qui allait composer l'image finale. Bien sûr, quand on résonne comme ça, on ne peut que rien comprendre par la suite, surtout pas l'échantillonnage, le binning, le pouvoir séparateur, j'en passe et des meilleures.

Quel temps j'ai pu perdre (malgré toutes mes lectures sur ce sujet), tout ça parce que je butais sur ce simple détail. Sans doute un amalgame entre l'argentique de "pépé" et le numérique d'aujourd'hui. Seuls les plus anciens comprendront, les plus jeunes n'ayant pas connu cette époque glorieuse. Et puis surtout parce qu'en plus, j'étais nul.

Vînt ensuite l'illumination, je comprîs que chaque photosite ne voyait pas l'ensemble du ciel, mais seulement une toute petite partie du ciel, qui dépendait de taille des pixels du capteur et de plein d'autres facteurs.

Une étoile est considérée comme n'ayant aucune dimension, ou plutot une dimension négligeable vu son éloignement et sa taille réelle. Un petit calcul trigonométrique suffira à chacun pour connaitre l'angle en arcs/sec d'une étoile sur le ciel. Donc, s'il n'y avait pas de turbulence et que la mise au point était parfaite, la FWHM d'une étoile serait pratiquement zéro, mais pas tout à fait quand même, en tout cas infinitésimale.

Je m'arrêterai un peu sur la notion de FWHM, qui pour moi n'était pas trés claire non plus, jusqu'à ce que je comprenne bien sûr.

Il existe plein de bouquin dans lesquels on explique tout ça, mais encore une fois, il n'y avait que moi qui ne comprenait pas, Je vous avais prévenu, je suis n...

Reprenons. Ces livres expliquent que la FWHM est la largeur à mi-hauteur de la courbe de Gauss d'une étoile, ce qui est bien sûr vrai, sauf que j'aurais aimé qu'on me dise que cela représentait aussi le diamètre d'une étoile sur un capteur, vu que depuis la terre, les étoiles ont un diamètre mais seulement dû à la taille des photosites du capteur et aussi à une mise au point jamais parfaite, et aussi à cause de la turbulence. La combinaison de la FWHM et de la turbulence est appelée le seeing.

Dans ma tête tout s'embrouillait encore plus.

C'est quoi exactement la turbulence et surtout qu'elle est son impact sur le suivi en autoguidage ? Beaucoup de questions, ça se complique.

Je reviens à la FWHM. Dessinons sur un bout de papier un carré de n'importe quelle taille sensé représenter un photosite (pixel). Au centre du carré, traçons un cercle d'un diamètre égal au côté du carré, ce cercle représentant une étoile avec une FWHM d'une valeur égale au côté du carré. On obtient un carré avec à son centre un cercle qui touche les quatres côtés du carré. On peut dire que l'étoile remplit tout le carré, donc tout le photosite. Ce cas de figure représente un capteur dont les photosites auraient une dimension égale à la fwhm. Dans la réalité, il faudrait donc pour que les étoiles soient ponctuelles (sous forme d'un point infime) que les photosites aient eux aussi une taille infime et la Map parfaite. Tout le monde sait que des capteurs ainsi équipés n'existent pas, et que la Map n'est jamais parfaite à cause de la turbulence et du manque de précision des systèmes de mise au point (il faut donc faire avec ce qui existe et aussi avec ce qu'on a les moyens d'acheter).

Pour aller plus loin, imaginons que le diamètre du cercle décrit plus haut soit égal au côté du carré. Cela veut dire que notre étoile remplit tout le cercle.

Dans ce cas de figure, on peut dire que la FWHM est égale à 1 (s'il n'y avait pas de turbulence, mais j'y reviendrai plus loin). Cela veut aussi dire que dans ce cas vous pourriez enregistrer des détails de 1 pixel.

Imaginons maintenant que le cercle (donc l'étoile) ait un diamétre égal à deux côtés du carré (donc du photosite). Faites le tracé, vous comprendrez mieux. On constate que l'étoile rempli maintenant 9 carrés (si elle est toujours centrée sur le premier carré). On est dans le cas d'une FWHM de 2 pixels puique le cercle est deux fois plus grand tout en occupant 9 carrés.

Les plus petits détails accessibles dans ce cas ne pourront pas être inférieur à 2 pixels (toujours à condition que la turbulence soit nulle).

Déja là, on comprends que si 2 étoiles sont séparées de 3 arcs/s, elles occupent 2 pixels différents et leurs signaux respectifs ne pourront pas être enregistrées séparement, puique leurs diamètres seront confondus. Faites le tracé et vous comprendrez mieux.

Conclusion: avec une FWHM de 2, le pouvoir séparateur est au mieux de 2 arcs/" toujours à condition de n'avoir aucune turbulence.

Tout ce ce je viens de dire suppose qu'on est en binning 1. Cela change tout si on passe en binning 2 ou plus bien sur. Même sans en dire plus , même les plus nuls auront compris de quoi je parle...

Considérons maintenant qu'il y a de la turbulence, ce qui est presque toujours le cas, hélas. Encore un problème...mince alors,presque tout ce je viens de dire est remis en cause.

Mais, suite au prochain post, je commence à fatiguer.

J'invite donc ceux que ça intéresse, de revisiter ce post demain, pour la suite...et n'oubliez pas que cela ne s'adresse qu'à des "nuls".

aries51

[Fred_76]

Ouhlaaaa, ça fait long à lire ! Il faudrait un peu de mise en page et d'aération des paragraphes car là, le seeing m'empêche de lire facilement...

 

Et n'oublie pas la matrice de Bayer.

[Toutiet]

aries51,

Non, si l'étoile a un diamètre de deux pixels, elle ne remplit pas un carré de neuf pixels comme tu le prétends.

[litobrit]

Intéressant parce que tu te poses les bonnes questions fondamentales.

Ce qui limite la netteté de nos images longue pose, c'est la turbulence. Des essais sont faits depuis peu par des opérateurs talentueux pour imager des objets lumineux du ciel profond en poses suffisamment courtes pour s'affranchir de la turbulence. L'avenir...

En attendant, le diamètre de la tache représentative d'une étoile sur le capteur permet de quantifier cette turbulence en supposant que le suivi est parfait et la mise au point idem.

Les traitements informatiques sont très performants et la taille des étoiles sur l'image finale n'a pas de rapport avec la finesse des détails de l'image.

Plus la taille du photosite est grande puis il recueille d'électrons et meilleur est le RSB à temps de pose donné, paramètre le plus important de notre activité.

Il faut donc trouver un compromis entre des pixels suffisamment petits pour ne pas dégrader la finesse des images et des pixels suffisamment gros pour pour conserver la meilleure sensibilité.

L'ajustement à optique donnée peut se faire en choisissant la caméra, donc la taille des photosites ou en adoptant un binning du capteur. La deuxième solution est moins coûteuse mais moins performante, le rendement du capteur binné est un peu moins bon.

A partir d'une certaine qualité de réalisation, les images faites en amateur depuis la plaine se ressemblent en terme de finesse (pas de taille d'étoiles) puisque c'est la turbulence qui est limitative.

A part certains micro-climats de la banlieue lilloise

[gerard33]

Bonjour

as-tu réalisé déjà des images de ciel profond?

[Fred_76]

Si le diamètre de l'étoile est de 1 pixel, elle peut "allumer" 1, 2 ou 4 pixels sur un capteur N&B. La plus forte probabilité étant qu'elle en allume 4, la FWHM calculée sera plus proche de 2 que de 1 pixels.

 

Si son diamètre est de 2 pixels, elle peut en allumer entre 4, 6 ou 9 pixels. La FWHM sera entre 2 et 3 pixels.

 

C'est plus compliqué avec un capteur couleur car la reconstitution des couleurs manquantes va faire contribuer les pixels voisins. Ainsi, si le diamètre d'une étoile est de 1 pixel, elle allumera, 9, 12 ou 16 pixels... La FWHM sera entre 3 et 4 pixels.

Modifié 27 mars 2016 par Fred_76

[aries51]

Merci à tous pour les réponses, je suis ravi de vos commentaires, surtout de "pro" comme vous.

Fred_76: tu as raison, c'est un peu confus, mais c'est aussi improvisé. Toutes mes excuses.

Toutiet: je me suis mal exprimé, je voulais dire qu'elle est présente sur 9 pixels...

Litobrit: un grand merci pour tes explications, tu résumes en mieux ce que je suis en train d'expliquer. Tout ça je le comprends bien plus clairement depuis peu, l'idée c'est d'en faire profiter d'autres. Et j'ai prévenu, cela ne s'adresse vraiment qu'à des "nuls" sans vouloir vexer qui que ce soit, bien au contraire. Mais si des gens comme toi veulent apporter leur pierre à l'édifice, je suis preneur avec beaucoup d'enthousiasme.

En attendant, je continuerai mes explications de ce que j'ai compris, en espérant que d'autres rectifieront le tir si je me trompe. Le problème, c'est que trés peu de gens veulent "perdre du temps" en pédagogie. D'où le but de mon post, même si je suis un peu brouillon, je pense que ça peu aider...et il y encore tellement d'autres sujets qui turlupine les gens. Peu d'entre eux osent demander de l'aide réelle et détaillée avec des mots simples, enfin je crois.

gerard33: j'avoue trés peu, seulement 2 seances sérieuses, une seule avec autoguidage. Je ne bénéficie ni d'une météo engageante, ni d'un site idéal, puisque je pratique depuis mon balcon en zone assez polluée par la lumière(nord-est de la France). Mais pour moi, ce n'est pas une raison pour me décourager, et comme je suis retraité, j'ai beaucoup de temps libre. Donc peu de réelle pratique, mais par contre pour la théorie, j'y passe le plus clair de mon temps. Maintenant que j'ai compris beaucoup de choses, je compte profiter du moindre coin de ciel (j'allais dire bleu) noir pour aller au charbon. Je sais que je ne ferai jamais de miracles avec mon matériel (lunette apo de 81/478) mais j'essaierai de faire au mieux. Ceux qui ont débuté savent que la plus grande joie ne vient pas forcément d'une image extraordinnaire, mais avoir déja sa cible sur le capteur est déja une grande victoire. En fait, j'aurais dû avoir tout le matériel que j'ai maintenant et aussi tout mon savoir actuel 40 ans plus tôt. Le temps va sûrement me manquer pour aller beaucoup plus loin, hélas.

Oui Fred, je le sais maintenant, j'ai prévu d'expliquer ça demain dans la suite de mon post (si tu lis bien, je prend le cas d'une étoile centrée sur un pixel). Pas tout en même temps, je fatigue.

En tout cas, merci beaucoup pour ton intérêt et pour ton dessin (qui vaut toujours mieux qu'un long discours).

aries51

Modifié 27 mars 2016 par aries51

[aries51]

Parlons maintenant de la turbulence.

La turbulence a pour effet de déformer les étoiles, autrement dit, de faire fluctuer leur diamètre en permanence, d'une manière aléatoire. Cette augmentation de diamètre provoqué par la turbulence est ce que l'on appelle le seeing. Malheureusement, ce seeing n'est pas une valeur fixe, puisqu'il varie en permanence. Donc, pour moi, cette valeur de seeing qui est prise en compte pour les calculs, est à prendre avec "des pincettes", elle ne donne qu'une tendence à un moment donné. D'où la possibilité offerte par PHD2 de faire varier un certain nombre de paramètres.

Comment calculer ce seeing à un moment donné ? La formule, d'aprés ce que j'ai pu lire à droite et à gauche, est: FWHM x Echantillonnage.

On peut en déduire que: turbulence = seeing/FWHM

Si c'est vrai, cela revient à dire que la turbulence=échantillonnage.

Ex:

FWHM= 1.5 pix

Echant.: 2.4 arcs/pix

Pour ces valeurs le seeing serait:

1.5 x 2.4 = 3.6 arcs/pix

Turbulence= 3.6/1.5 soit 2.4 arcs/pix

On voit que la turbulence est égale à l'échantillonnage.

Ceux qui ne maitrisent pas le sujet ne doivent plus rien comprendre, et les autres doivent se dire que mon raisonnement est faut.

Sinon, pourquoi parlerait-on de turbulence et de seeing puisque cela serait la même chose ? Pour embrouiller les esprits ?

Personnellement, je pense que ce raisonnement n'est pas bon, mais j'attends les réactions de ceux qui savent !!!

Je pense que tout dépend de la façon dont est mesuré la FWHM en pixels.

D'aprés ce que j'ai lu, il faut le faire sur une étoile non saturée pendant un guidage et sur un temps de pose de quelques secondes (pour essayer de "neutraliser " la turbulence et en soignant la MAP le plus possible (cela suppose aussi une bonne mise en station).

Ensuite, refaire la même mesure mais cette fois sans guidage (cela suppose toujours une bonne mise en station) et avec un temps de pose plus long, ce qui incluera la turbulence momentannée. Refaire la mesure de la FWHM, et la différence de mesures sera la valeur de la turbulence.

Ex (bidon):

FWHM mesurée(avec guidage) avec quelques secondes de pose: 1.5 pix

FWHM (sans guidage) avec un temps de pose plus long: 3 pix ( cette valeur sera une moyenne puisque cela fluctue suivant la turbulence).

Turbulence: 3 -1.5 = 1.5 pix

Ces mesures doivent se faire sur les images enregistrées, avec un logiciel dont je ne saurais dire lequel est le meilleur (il y a parait-il des différences de valeurs suivant les logiciels utilisés).

Je ne suis pas sûr de mon raisonnement, j'attends les réactions des pros.

La suite aprés ces éventuelles réactions.

Ensuite, quand on sera "au clair" avec cette notion de turbulence, il faudra aborder le guidage et l'influence de l'échantillonnage sur cette "usine à gaz"

aries51

[aries51]

J'arrive au bout de mon post, pour dire que j'arrête là, parce que j'ai trouvé sur les différents forums presque toutes les réponses à mes questions, et aussi parce que mon post n'a intéressé que peu de gens. J'ai un peu l'impression d'enfoncer des portes ouvertes, et les pros doivent bien se marrer...

Le problème, parmi toutes les infos qu'on trouve, c'est que parfois elles sont contradictoires; et comment savoir qui a raison ? Là est la question.

Je ne peux évidemment pas demander qui est le plus compétant sans déclencher une guerre d'égo, j'en suis conscient...

Par exemple, parmi les gens que je trouve compétents, il y en a qui s'envoient parfois des "noms d'oiseaux", ce qui prouve qu'il y a une compétition. Bon, les compétitions sont utiles, elles font progresser, à condition de penser d'abord à l'intérêt général, c'est à dire à ce qui doit être le but premier des forums, le partage du savoir..

Heureusement, c'est souvent le cas, mais ....pas toujours.

En tout cas merci à ceux qui ont cet esprit et qui m'ont aidé.

aries51

[christiand]

Salut Aries

 

C'est bien de se poser ces questions

De souvenir nous avions eu quelques échanges sur le forum AS.

 

2 remarques :

 

L'échantilllonnage n'est pas égal à la turbulence. L'échantillonnage est une grandeur qui dépend de ta focale et de la taille de tes photosites.

 

Dans ton cas, avec ta lunette et sa focale, il ne faut pas trop t'inquiéter de ces différents parametres. Fais simplement une bonne mise au point et un bon suivi, c'est le principal.

 

 

Christian

[aries51]

Merci Christiand pour ton intérêt.

Ce que j'aimerais savoir, c'est quel est le rapport entre le seeing, la turbulence et la FWHM. Et en quelle unité exprime t-on la turbulence ?

Est-ce vrai que le seeing c'est: FWHM x échantillonnage, exprimé en arcs ?

Par ex., si je regarde la valeur d'une étoile mesurée avec CCD Inspector, j'ai 2.42 pix ou 8.46 arcs. Si je fait le rapport 8.6/2.42, ça fait 3.55. C'est pratiquement la valeur de l'échantillonnage utilisé.(lunette 80/545 avec réducteur 0.8x).

Où est la turbulence dans cette histoire ? et en quelle unité s'exprime t-elle ?

aries51

Modifié 30 mars 2016 par aries51

[christiand]

Bonsoir

 

Je vais essayer de répondre entre les lignes... :

 

Ce que j'aimerais savoir, c'est quel est le rapport entre le seeing, la turbulence et la FWHM. Et en quelle unité exprime t-on la turbulence ?

 

Il existe différents moyen qui permettent d'évaluer la turbu, elle n'est pas la même pour l'observateur visuel que pour l''amateur d'imagerie, et encore différente pour MeteoBlue. Bref difficile de s'y retrouver dans cette jungle.

 

A mon sens le principal est d'utiliser une méthode identique pour chacune des activités astro.

En ce qui concerne l'imagerie je pense qu'il est admis que c'est le "seeing" qui permet d'évaluer la turbu qui affecte une longue pose.

 

Est-ce vrai que le seeing c'est: FWHM x échantillonnage, exprimé en arcs ?

 

Oui. Il existe différentes méthodes qui évaluent le "seeing" : on distingue le seeing mesuré sur de courtes poses et le seeing mesuré sur longue pose. Les pros utilisent des équipements qui évaluent ce seeing de façon continue, mais je ne connais pas trop la méthode qui établit cette mesure.

 

Mais dans le domaine amateur photographe on mesure la FWHM en pixels coefficientée par l'échantillonnage.

Il faut savoir également que c'est le seeing "courte pose", donc sans guidage, qui est le plus proche de la "vérité", puisque les aléas de suivi ne sont pas pris en compte.

Par exemple on peut mesurer un "seeing" de 3" d'arc sur 2 secondes de pose et un seeing de 3.5" sur longue pose de 300s avec suivi. Les défauts de guidage "ajoutent" 0.5" d'arc... mais en fin de compte c'est le seeing longue pose qui compte, c'est lui qui fait la finesse de l'image. On a donc tout interêt à soigner le guidage .... et surveiller la MAP !

 

 

 

 

Par ex., si je regarde la valeur d'une étoile mesurée avec CCD Inspector, j'ai 2.42 pix ou 8.46 arcs. Si je fait le rapport 8.6/2.42, ça fait 3.55. C'est pratiquement la valeur de l'échantillonnage utilisé.(lunette 80/545 avec réducteur 0.8x).

 

Ton seeing mesuré est de 8.5" d'arc, mais encore une fois avec ta lulu cela n'est pas forcément significatif. Tu peux avoir des défauts de suivis... ou de MAP qui gonflent la valeur de "seeing". Je doute que ton ciel présente une turbu de 8.5" d'arcs...

Pour en avoir le coeur net tu fais une MAP parfaite puis une courte pose de 1 ou 2 secondes et mesures la FWHM sur quelques étoiles. Tu seras plus proche de la vérité.

Tu peux recommencer 1 ou 2 fois la manip pour établir une moyenne... recommencer les nuits suivantes...

 

 

Où est la turbulence dans cette histoire ? et en quelle unité s'exprime t-elle ?

 

Je viens de m'expliquer : la turbu en imagerie est représentée par le seeing. On parle pas "turbu" en imagerie longue pose, mais "seeing"....

 

Si tu veux poursuivre la discut tu peux passer en MP via ma boite hotmail (adresse en bas de page des sites en signatures).

 

 

Christian

[aries51]

OK, je te contacterai par mail, mais je peux déjà dire qu'entre-temps, grâce à toi et à beaucoup de réflexion, j'ai finalement compris ce que tu viens de m'expliquer, avant même de lire ta réponse. ENFIN !!!

aries51

[aries51]

ok, je te contacterai par mail

 

essai

[OrionRider]

gerard33: j'avoue trés peu, seulement 2 seances sérieuses, une seule avec autoguidage. Je ne bénéficie ni d'une météo engageante, ni d'un site idéal, puisque je pratique depuis mon balcon en zone assez polluée par la lumière(nord-est de la France). Mais pour moi, ce n'est pas une raison pour me décourager, et comme je suis retraité, j'ai beaucoup de temps libre. Donc peu de réelle pratique, mais par contre pour la théorie, j'y passe le plus clair de mon temps.

 

Ne t'en fais pas, les notions abstraites de la théorie deviendront évidentes quand tu auras pratiqué un peu.

Et puis, jusqu'à preuve du contraire, on ne produit pas de belles images en étudiant des définitions. Donc arrêter de te torturer, trouve toi un site bien dégagé et commence à poser.

 

Pour les nuits pluvieuses ou lunaires, tu peux toujours éplucher la bible de Thierry Legault: http://www.amazon.fr/Astrophotographie-Thierry-Legault/dp/2212135416

 

[aries51]

Donc arrêter de te torturer, trouve toi un site bien dégagé et commence à poser.

C'est un sage conseil et plein de bon sens; mais à partir d'un certain âge, la motivation pour se déplacer diminue, surtout que souvent les nuages jouent les trouble-fêtes alors qu'en partant le ciel est dégagé.

 

Pour les nuits pluvieuses ou lunaires, tu peux toujours éplucher la bible de Thierry Legault: http://www.amazon.fr/Astrophotographie-Thierry-Legault/dp/2212135416

 

Si tu savais le nbre de bibles que j'ai déjà épluchées, y compris celle que tu cites !!!

Merci quand même pour ton intervention

aries51