Joe Zawodny nous a récemment écrit pour nous faire part des quelques difficultés que des membres de la communauté des caméras d’astronomie ont rencontrées en faisant la mise au point des caméras de série DBK 31 pour de longues distances focales. Il a écrit :

Saturne est [...] beaucoup moins lumineuse que Jupiter ou Mars. C’est de même pour les lunes saturniennes. Je me suis débrouillé pour acquérir Saturne et 4 de ses lunes dans cette image(qui suit), en utilisant un Celestron 11f/20 et ma DBK 31AF03.AS.

Puis, il continue dans un autre mail :

J’ai appris deux choses lors de cette procédure. Vous devez augmenter le contrôle de la luminosité pour amener le bruit dans les parties les plus sombres de l’image au-dessus des comptes de zéros (utiliser la fonction de l’histogramme). Sinon, l’empilage ne vous permet pas d’accéder aux informations cachées dans ces régions. Dans ce cas, j’étais après Enceladus. La deuxième chose que j’ai apprise, c’est que le niveau de bruit de la DBK est toujours très bas si le paramétrage du gain est très haut. Cette image a été prise avec un gain de 880 et une exposition de 1/11 seconde (avec un filtre anti-UV/IR). C’est un empilage des 1600 meilleures images de 2800. J’ai utilisé la fonction ROI dans IC Capture pour me permettre d’acquérir beaucoup d’images encodées RGB24 et ai gardé l’AVI en-dessous d’1 GB pour la compabilité avec RegiStax. Un beau challenge avec une toute aussi belle récompense.

Ci-dessous se trouve la photo qu’il a envoyée :

Merci Joe de partager ton savoir avec le reste de la communauté des caméras d’astronomie !

Les deux systèmes de port ne se différencient que de très peu en ce qui concerne le débit binaire, le FireWire (IEEE 1394) est en principe un petit peu plus rapide. Comme le débit maximal d’images par seconde ne se distingue pas entre l’USB et le FireWire, cet argument ne fait pas le poids.

Celui qui veut faire fonctionner les caméras d’astronomie de The Imaging Source sous Linux se facilitera la chose avec la version FireWire parce qu’on peut utiliser pour cela le driver normal IEEE 1394. Pour l’USB, on a besoin d’un driver propriétaire.

Par contre, dans le cas de Windows, on utilisera plutôt l’alternative USB parce que son maniement est plus simple.

En ce qui concerne l’alimentation électrique : normalement, les caméras tirent leur énergie des câbles USB ou FireWire. Une alimentation électrique supplémentaire n’est pas nécessaire. Il y a cependant une exception pour les portables qui ne possèdent qu’une connexion FireWire à 4 broches. Aucune énergie n’est fournie vers la caméra lors d’une telle connexion par le câble FireWire et la caméra doit être alimentée par une source électrique externe. On peut éviter cette investissement supplémentaire grâce à l’alternative USB.

Traduit de l’allemand avec l’aimable autorisation d’Intercon Spacetec.

Dans beaucoup d’applications industrielles, mais aussi dans la photographie normale, la lumière infrarouge (IR) dérange beaucoup. Des éléments réfractifs se trouvent à plusieurs reprises dans le chemin optique et ils ont, selon la longueur d’ondes, des focus différents. Même de bons apochromates (apo) ne sont pas corrigés pour la lumière IR et nécessiteraient une focalisation séparée. Dans ces domaines, il est donc nécessaire de limiter le spectre de longueur d’ondes pour obtenir des images piquées.

Mais dans le domaine astronomique, les longueurs d’ondes entre 700 nm et 1000nm jouent un rôle important. Une lumière à ondes longues sera beaucoup moins brouillée par l’atmosphère et rend des photos plus piquées possibles. Cependant, cet effet rivalise avec le fait que la résolution d’un télescope dépende aussi de la longueur d’ondes. C’est donc une question de seeing de savoir quelle longueur d’ondes promet la meilleure résolution. Plus l’air est turbulent, plus on voudrait utiliser des longueurs d’ondes longues. Plus le seeing est bon, plus on restera à courtes ondes. A côté de ces effets joue la sensibilité du capteur CCD dans la lumière IR un rôle important. Typiquement, la sensibilité du capteur CCD chute fortement au-delà de 750nm. La longueur d’onde optimale est donc une question d’ouverture du télescope, du seeing et de la sensibilité du capteur CCD. C’est aussi difficile ici de donner des recommandations générales.

Mais, même si on a un réflexe et qu’aucune lentille n’est dans le système, on doit donner une étendue de longueurs d’ondes. La raison pour cela est la dispersion atmosphérique. Ce que la lentille fait en petit, provoque l’atmosphère en grand. Les rayons lumineux sont cassés plus ou moins fortement dans l’atmosphère selon leur longueur d’ondes. Donc, si on ne coupait pas la lumière IR lors d’une prise de vue en couleur, la lumière IR amènerait aussi à des flous. C’est aussi la raison pour laquelle on doit effectuer une soi-disant compensation RGB après la prise d’images en couleur. La dispersion atmosphérique amène à un décalage du canal bleu et du rouge contre le canal vert.

A côté des influences insignifiantes du seeing sur l’image, il existe aussi une deuxième raison d’utiliser la lumière IR. Pour Mars, et seulement pour Mars, les structures albédo sont plus contrastées avec l’IR. Mais, plus un détail est contrasté, plus il est facile qui se disolve. On connaît cet effet comme MTF (Modulation Transfer Function).

Traduit de l’allemand avec l’aimable autorisation d’Intercon Spacetec.

Un des plus gros avantages des caméras d’astronomie de The Imaging Source est le haut débit d’images par seconde. Ainsi, on peut gagner plusieurs données d’images en un temps record qui peuvent être utlisées ultérieurement pour le traitement. Cela améliore naturellement les statistiques de l’image.

Cela a beaucoup d’importance pour la photographie des planètes. On doit prendre en compte que les planètes tournent. Le créneau horaire d’un cliché s’étend idéalement jusqu’à ce que la planète tourne et soit reconnue par le pouvoir de résolution du télescope. Il est possible de le calculer individuellement pour chaque télescope et chaque planète. On peut dire sur ce point que le créneau horaire d’un 8″ ne fait qu’environ 3-4 pour Jupiter. Tous les clichés devraient être pris dans cette période. Cela signifie, pour des caméras noir et blanc, qu’on doit faire au moins trois séries d’images (rouge, vert et bleu). Pour chaque canal de couleur, on ne dispose de pas plus d’une minute. C’est pourquoi il y a une grande différence entre pouvoir faire 600 (10 fps) ou 1800 (30 fps) images pendant cette période. Cette évaluation n’est naturellement valable que si le temps d’exposition est assez court pour provoquer un haut débit d’images par seconde. En tout cas, la lumière suffit presque toujours pour Jupiter (dépendant du filtre utilisé) pour s’en sortie avec 1/30s.

Pour la Lune et le Soleil, la question du débit d’images par seconde est plus facile parce que ces objets “ne se font pas la malle”. Mais là aussi, on profite d’un débit d’images par seconde plus haut si on veut bénéficier des phases de manière optimale lors d’une bonne vision.

Le débit maximal d’images par seconde dépend de la taille du capteur, donc du nombre de pixels. Comme les images sont toujours transférées complètement sur l’ordinateur et où elle y sont découpées, la largeur de bande va être juste, même avec USB 2.0 ou FireWire.

Les débits d’images par seconde maximum pour les caméras d’astronomie de The Imaging Source sont :

Résolution images/s maxi
[Pixel] [fps]
640*480 60
1024*768 30
1208*960 15

On s’intéresse au débit maximal d’images par seconde à cause du champ d’utilisation de la caméra. 60 fps ne sont un avantage que dans quelques cas exceptionnels. Par contre, 30 fps sont un avantage pour la photographie planétaire par rapport à 15 fps parce qu’on s’accommode souvent d’un temps d’exposition de 1/30s et par conséquent on peut collecter plus de données.

Traduit de l’allemand avec l’aimable autorisation d’Intercon Spacetec.

La ligne des caméras d’astronomie de The Imaging Source propose trois tailles différentes de capteurs :

Résolutions disponibles des caméras TIS
Résolution Taille du pixel
640*480 pixels 5.6*5.6 µ
1024*768 pixels 4.65*4.65 µ
1208*960 pixels 4.65*4.65 µ

Normalement, en photographie numérique, le principe “plus de pixels, plus c’est mieux” fait foi. Cependant, pour l’utilisation désirée en astrophotographie, on devrait oublier ce principe. Plus de pixels peuvent très facilement créer des problèmes. Tout d’abord, en ce qui concerne la photographie des planètes, il s’agit d’objets généralement petits. Même la planète Vénus ne peut atteindre qu’une minute d’arc de diamètre en taille maximum. Une simple estimation montre la grandeur éventuelle de Vénus sur le capteur avec un télescope amateur typique.

D’après Nyquist, on doit balayer un signal avec une fréquence double pour pouvoir représenter le signal. On connaît cette loi, par exemple chez un lecteur de CD qui balaie avec 44kHz pour pouvoir représenter des fréquences de 20kHz. Si on en revient au télescope, cela signifie qu’on doit pratiquement faire le don d’au moins deux pixels pour chaque “unité de résolution” pour ne perdre aucun détail. Sous “unité de résolution”, on comprend naturellement la capacité de résolution théorique du télescope. Selon Rayleigh, cela fait :

Un télescope de 8 pouces a donc environ une résolution de 0,5 minutes d’arc dans le champ de longueurs d’ondes visible. Pour chaque 0,5″, nous avons donc besoin de deux pixels. Celui qui se limite aux planètes trouvera pour Vénus un diamètre maximum possible de 60 minutes d’arc. Jupiter et Saturne sont plus petites et n’atteignent pas plus de 50 minutes d’arc. Si jamais Vénus arrivait à faire 60 minutes d’arc, elle devrait prendre pour un balayage, selon Nyquist, de :

pixels. Cette estimation est bonne pour les CCD noir et blanc. Si le capteur a un modèle Bayer, on doit augmenter la fréquence de balayage parce qu’au moins 3 pixels donnent une valeur RGB chacun. Comme la transformation d’un modèle Bayer en valeur RGB est une discussion pas tout à fait banale, on devrait se contenter ici de l’indication que, dans la pratique, une augmentation du balayage d’environ 2 jusqu’à 2,5 est nécessaire. Mais revenons au capteur noir et blanc. Même avec un télescope de 16 pouces, le côté mince avec 480 pixels suffit quand même pour balayer raisonnablement les grosses planètes. Jupiter et Saturne sont en conséquence plus petites.

Pour la Lune et le Soleil, des zones de capteur plus grosses sont naturellement intéressantes. On souhaiterait souvent aussi de plus gros capteurs pour le ciel profond. On devrait donc d’abord se poser la question quels objets on voudrait photographier en particulier. Cependant, pour les planètes, le modèle noir et blanc avec 640×480 pixels suffit largement à l’astronome amateur qui est très bien équipé.

Traduit de l’allemand avec l’aimable autorisation de notre revendeur Intercon Spacetec.