Astrophoto planétaire Tout ce que vous avez toujours voulu savoir mais n’avez jamais osé demander … Jacques Demers Paul Paradis CAAL

Plan Introduction Matériel Installation du set-up Acquisition des images Références Traitement des images : à toi Jacques !!! 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction Du plus simple : rapprochement planétaire 30/03/2017 Gite du mont-Albert, 18 juin 2007 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction Saturne Vénus 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011 Gite du mont-Albert, 18 juin 2007 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction Hemmingford, 11 mai 2011 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction Jupiter Vénus 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011 Hemmingford, 11 mai 2011 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011 Saint-Jean-sur-Richelieu, 09 novembre 2011 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction Jupiter 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011 Saint-Jean-sur-Richelieu, 09 novembre 2011 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction … à un peu plus complexe !!! 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Introduction La photo planétaire, ses avantages : Objets lumineux, même si passablement petits : photo possible même en ville (pollution lumineuse) Set-up simplifié Un inconvénient majeur (l’ennemi numéro 1) Turbulence atmosphérique (seeing) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Montage minimal : Caméra Trépied Déclencheur souple ? Minimum d’information sur Lune et planètes 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Niveau intermédiaire : équipement plus sophistiqué sans être trop complexe Monture motorisée (équatoriale ou alt-azimuth) Télescope Caméra Ordinateur portable ? 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Quoi choisir ? Monture motorisée (équatoriale ou alt-azimuth) pas nécessaire d’avoir une monture Paramount ou Astro-Physics Monture alt-azimuth : attention à la rotation de champ ! Télescope : utilisez celui que vous avez 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Quoi choisir ? Caméra : DSLR ou CCD ou WebCam ? Objets du système solaire (Lune-planètes) sont lumineux Objets du système solaire (planètes) sont petits ( moins d’une minute d’arc) Turbulence toujours présente Meilleur choix : WebCam 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel WebCam : avantages Disponible à partir de 100$ Bonne sensibilité du capteur (objets lumineux) Bonne résolution : petits photosites ( 5 à 6 microns) Acquisition vidéo : plusieurs dizaines d’images/sec (tricher avec la turbulence en choisissant les images de meilleure qualité) Bruit diminue comme la racine carrée du nombre d’images 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Maximiser le rendement photo de notre système « instrument-WebCam » : comment ? Démystifier deux concepts : Résolution Échantillonnage 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Résolution : Dimension (angulaire : seconde d’arc) des plus fins détails qui sont visibles sur une image (Ex : séparer étoiles doubles) La résolution dépend de : Diamètre de l’instrument (résolution physique) Dimension des pixels du capteur (résolution photo) Longueur d’onde de la lumière Turbulence (1 – « seeing ») La résolution ne dépend pas de : Nombre de « mégapixels » de caméra 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Résolution physique (seconde d’arc) : Diamètre Résolution 100 (mm) Résolution (seconde d’arc) 100 1,20 150 0,80 200 0,60 250 0,48 300 0,40 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Résolution photo : échantillonnage Pour un télescope et une caméra donnés : La surface totale du capteur détermine la grandeur du champ photographié (mesuré en seconde d’arc) La dimension d’un pixel détermine l’échantillonnage (seconde d’arc/pixel) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

(seconde d’arc/pixel) Matériel Résolution photo : échantillonnage Focale (mm) Pixel (m) Échantillonnage (seconde d’arc/pixel) 500 5,6 2,30 1000 1,15 2032 0,56 2540 0,45 3048 0,38 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Échantillonnage  Résolution Pour distinguer deux points sur une image, il faut que ces deux points tombent sur deux pixels voisins Donc : (Imagerie planétaire à haute résolution) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Échantillonnage : dimension de 1 pixel (seconde d’arc) Résolution Échantillonnage : dimension de 1 pixel (seconde d’arc) Résolution : Dimension (angulaire) des plus fins détails qui sont visibles sur une image (seconde d’arc) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel Un exemple Télescope : Caméra : Lunette Explore Scientific 127mm, f/7,5 (focale : 952,5mm) Caméra : NexImage (Celestron) Capteur : Format ¼ ‘’ : 3,6mm  2,7mm Résolution VGA : 640  480 pixels (pixel : 5,6 m) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Matériel : Un exemple Résolution physique : 120/127mm = 0,945 seconde d’arc Échantillonnage optimal = 0,945/2 = 0,4725 /pixel d’après : Échantillonnage réel (à f/7,5) : 205  5,6/952,5 = 1,21 /pixel, trop élevé ! 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

(seconde d’arc/pixel) Matériel : Un exemple Solution : augmenter la focale de l’instrument (Barlow) à comparer avec l’échantillonnage optimal : 0,4725 /pixel Barlow Focale (mm) Échantillonnage (seconde d’arc/pixel) 1 952,5 1,21 2 1905,0 0,61 3 2857,5 0,40 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Installation du set-up Une fois TOUT l’équipement installé (caméra et accessoires compris) : Alignement instrument principal et chercheur (visée sur objet fixe lointain); Mise à niveau de la monture (utile pour simplifier l’alignement polaire); Balancement de l’instrument selon les deux axes (Ascension droite et déclinaison); Alignement polaire « soigné », sinon dérive sensible durant la prise vidéo; Mise en marche du système Gemini V.4; Date, heure, coordonnées GPS du site, … Star Align : calibration du modèle de repérage GO TO; Vérification de l’alignement « instrument-chercheur » : pointé sur DSO facilement identifiables (étoile connue, amas globulaire, …); Vérification de la collimation de l’instrument, au besoin (surtout pour Newton ou SCT); 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Pointer l’instrument vers l’objet d’intérêt (Lune ou planète), le centrer à l’oculaire (oculaire réticulé si disponible) et faire la mise au point 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Brancher la caméra web (NexImage) à l’ordinateur Mettre en marche le logiciel d’acquisition AMCap 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Sélectionner « Preview » dans le menu Options (live view) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Sélectionner « Preview » dans le menu Options (live view) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Remplacer « délicatement » l’oculaire par la caméra web (NexImage) Recentrer l’objet et refaire la mise au point à l’écran de l’ordinateur Note : processus à répéter si on désire utiliser un Barlow 2X ou 3X 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Options » : Video Capture Filter 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Options » : Video Capture Filter 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Options » : Video Capture Filter 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Options » : Video Capture Filter Désélectionner « Auto : Exposure » Ajustement de : Luminosité Gain (ISO) Vitesse d’obturation : la plus rapide Attention : éviter toute zone sur-exposée (information perdue) Utiliser gain minimum (réduire bruit de fond) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Mise au point : FOCALISATION : étape essentielle Options : expérimentation … Lune : se fier aux détails fins à la surface; Planètes : se fier aux satellites voisins (Gain au maximum) Étoiles brillantes et masque de Bahtinov ? 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Options » : Video Capture Pin 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Options » : Video Capture Pin 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Options » : Video Capture Pin 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Set Frame Rate 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Set Frame Rate 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Set Frame Rate 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Frame Rate : commentaire Le niveau de compression des images (détérioration de la qualité) augmente avec le « Frame Rate ». Question existentielle, s’il en est une … choisir entre 600 images de bonne qualité à raison de 5 images/seconde durant 2 minutes OU 1200 images de moindre qualité à raison de 10 images/seconde durant 2 minutes ??? Expérimentation … 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Set Time Limit 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Set Time Limit 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Set Time Limit 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Time Limit : commentaire Laps de temps maximal entre la première et la dernière image sélectionnées, au-delà duquel la rotation de la planète commence à se faire sentir. T : durée de la prise vidéo (secondes) S : bougé maximal toléré au centre du disque de la planète (seconde d’arc) R : période de rotation de la planète (heures) D : diamètre apparent de la planète (seconde d’arc) 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Time Limit : exemple de calcul Lunette 127mm et Jupiter S : bougé maximal toléré au centre du disque de la planète : 0,475 seconde d’arc (résolution/2 = 0,95/2 = 0,475) R : période de rotation de Jupiter : 9 h 55 m = 9,92 h D : diamètre apparent de Jupiter (opposition): 45 secondes d’arc On calcule : T = 120 secondes = 2 minutes 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Start Capture 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Start Capture 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Save Captured Video 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Acquisition des images Menu « Capture » : Save Captured Video 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Références L’imagerie du système solaire, par Daniel Borcard (document PowerPoint disponible sur le site du CAAL) Astrophotographie, par Thierry Legault, Éditions Eyrolles, 2007 (particulièrement le chapitre 5) Introduction to webcam astrophotography, par Robert Reeves, Éditions Willmann-Bell, 2006 Photographier le ciel en numérique, par Patrick Lécureuil, Éditions Vuibert, 2007 Site web de Richard Beauregard (en particulier la rubrique Technique/calculs astronomiques) : http://pages.infinit.net/microlog/ciel_astro-ccd/technique.htm 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011

Traitement des images À toi Jacques … 30/03/2017 CAAL 14 novembre 2011