(La comète Neat et M101 deux magnifiques photographies faites par Thierry Legault)

UNE NUIT ASTROPHOTOGRAPHIQUE

Lorsque l'appareil photographique CCD est installée, l'objet choisi centré, la mise au point effectuée (opération souvent délicate, car demandant une précision extrême), le filtre éventuel placé dans son logement et que le froid est fait, nous sommes presque prêts à commencer. En effet, avant de réaliser l'image d'un objet quelconque, il est indispensable de faire des images de référence.
La première, l'image de Plage de Lumière Uniforme (PLU, ou flat field en anglais) permet de corriger les écarts liés aux infimes variations de sensibilité des différents pixels de la caméra, de supprimer les effets d'un éventuel vignettage du miroir du télescope ou la présence de poussières sur le capteur. Processus : faire une image d'une zone uniforme (ciel crépusculaire ou écran uniforme) avec un temps de pose suffisant pour utiliser entre 1/4 et 1/2 de la dynamique de la caméra. A présent, jusqu'à la fin de notre soirée CCD, nous ne devrons plus bouger du tout la caméra par rapport au télescope
La deuxième, l'image de Précharge (off set en anglais), s'effectue obturateur fermé, avec une pose la plus courte possible (soit entre 1/10 et 1/100s). La Précharge permet d'éliminer ce qu'on appelle le bruit de lecture, des électrons "parasites"
La troisième enfin, l'image de Noir (en anglais Dark Frame), permet de tenir compte du signal thermique que l'on devra soustraire à chaque image. L'acquisition de cette image de Noir se fait en laissant l'obturateur fermé aussi longtemps que dureront les poses d'imagerie.
Dans la pratique, on effectue même des séries de PLU et de Noirs, dont on extrait la moyenne. Après ces étapes, il est - enfin ! - possible de commencer l'imagerie astronomique proprement dite.
 

LA PLAGE DE LUMIERE UNIFORME

Un prétraitement rigoureux des images de la nuit est la condition indispensable pour obtenir des images de qualité. Parmi les images de calibration destinées au prétraitement, la flat, ou PLU pour Plage de Lumière Uniforme, est certainement la plus délicate à réaliser. Vous trouverez ici la description d'une technique de prise des PLU qui a fait ses preuves pour les images du ciel profond, même si sa mise en oeuvre est relativement contraignante.
L'objectif des PLU est de produire une carte des variations de luminosité des images brutes, dues aux conditions de prise de vue : fond de ciel, poussières, vignettage, etc. A l'inverse des images de calibration du bruit thermique, les PLU se font avec le tube du télescope ouvert.
Comment procéder ? Les PLU crépusculaires, comme leur nom l'indique si bien, se prennent au crépuscule. Pour ce faire, plusieurs conditions doivent être remplies :

• il faut prendre une série de PLU par soirée d'observation,
• la caméra Ccd doit être en place et la mise au point faite,
• il ne faudra plus bouger la caméra une fois les images de PLU enregistrées,
• si on utilise des filtres, il faudra prendre une série de PLU pour chaque filtre.

Une fois que les conditions décrites ci-dessus sont réalisées, on oriente le télescope du côté opposé au soleil, c'est là que le fond de ciel est le plus uniforme. Si les PLU sont faites le soir, le télescope sera donc pointé vers l'Est. On lance une acquisition, par exemple de 30 secondes pour commencer. La commande STAT de QMips32 permet alors de connaître le niveau moyen des pixels. Pour avoir un bon rapport signal sur bruit il est souhaitable que le niveau du fond du ciel corresponde, grosso modo, à la moitié de la dynamique de la caméra, c'est-à-dire 2000 pour un caméra 12 bits. Il faut aussi prendre garde de ne pas enregistrer des images "brûlées", où certains pixels prendraient la valeur maximale de la dynamique.
Une fois le temps d'intégration correct trouvé, on peut lancer les acquisitions des PLU. Il faudra être assez rapide car les conditions optimum de réalisation des images ne durent que quelques minutes. En effet, au-delà d'une certaine limite, le ciel ne sera plus assez lumineux, les intégrations deviendront alors trop longues. La caméra enregistrera inévitablement quelques étoiles. Entre chaque image, il convient de déplacer le télescope afin de ne pas avoir toujours les mêmes étoiles placées au même endroit. Par ailleurs, si vous ne disposez pas d'un obturateur, il ne faudra pas oublier de fermer le télescope à la fin de chaque intégration. Plus on a d'images, mieux c'est. En pratique, il est souhaitable d'avoir entre 10 et 15 images.

DES NOIRS A PLUSIEURS VITESSES

Une fois les PLU enregistrées, on ferme le tube du télescope réaliser une série de Noirs (au moins une dizaine d'images) qui auront le même temps d'intégration que les PLU. Voilà, tout est prêt, il fait parfaitement nuit, vous pouvez maintenant faire vos images du ciel en toute tranquillité. La suite se fera au moment du traitement des images.
Lors du traitement, nous avons deux séries d'images : les PLU, brutes pourrait-on dire, et les Noirs, pris avec le même temps d'intégration que les PLU. La première chose à faire consiste à synthétiser une carte des Noirs. Pour cela, nous réalisons un compositage médian des images. Dans notre exemple, nous supposons que nous avons 15 PLU appelées "FLAT-" et 15 Noirs qui appelés "N_FLAT-". Voici les instructions à taper avec QMips32 : SMEDIAN N_FLAT- 15 SAVE NOIRFLAT

LE TRAITEMENT D'IMAGE

De retour à la maison, commencent des moments d'émotion intense : la visualisation et le traitement des images de la nuit ! Avant toute chose, il faut pré-traiter chaque image avec la méthode suivante :
Image finale = (Image brute - Noir) / (PLU - Précharge)
Le respect de ces étapes, qui peuvent paraître fastidieuses, est une condition SINE QUA NON pour la réussite de belles images CCD. Même si les logiciels de traitement d'images font des merveilles, ils ne rendront jamais bon un mauvais cliché.
Ensuite, avec un logiciel de traitement d'images astronomiques, nous pourrons jouer sur la luminosité d'une nébuleuse, faire monter son contraste, détailler les bandes de Jupiter, mettre en évidence les bras d'une galaxie avec différents filtres aux doux noms de masque flou, déconvolution, logarithme, passe haut, passe bas, etc...
Le traitement d'une image occupe fort bien les soirées pluvieuses !