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Making Of  M42 [2/3] : Prise de vues

C’est ici la partie la plus critique : une mauvaise prise de vue ne pourra jamais aboutir à une bonne photo. Comme expliqué dans l’intro de l’article précédent, nous allons prendre plusieurs dizaines de clichés que nous allons empiler en une image unique. Pour cela, il faut que les clichés soient le plus semblables possible. Ainsi la session de prise de vues se décompose en plusieurs étapes :

  1. Mise en station
  2. Mise au point
  3. Définition des paramètres de prise de vue
  4. Prise de vues (Lights)
  5. Prise des Darks
  6. Rangement du matériel et dodo, on commence pas à traiter ses fichiers le soir même*, il est déjà tard, l’écran d’ordinateur ça excite, et il y a travail demain.

Attention : Afin de réaliser ensuite le prétraitement, il faut impérativement enregistrer le signal brut du capteur, c’est à dire enregistrer les images en RAW (sur votre appareil il peut s’agir du format NEF, CS3, DNG, PEF etc…)

La qualité de vos photos dépendra en grande partie de la durée de vos poses. Plus les poses sont longues, plus le capteur recevra de lumière, et plus vos photos gagneront en détails et en contraste. Les étoiles parcourent un tour de voûte céleste en 24h, soit 15°/h. Bien que cette vitesse semblent lente a priori, il suffit d’observer une étoile disparaître derrière un bâtiment à proximité pour s’apercevoir que ce mouvement et perceptible à l’œil nu sur une dizaine de secondes tout au plus. D’où la nécessité d’une monture motorisée. Plus la mise en station de la monture est précise, plus longtemps vous pourrez poser, et donc obtenir des images de qualité. D’autre part, plus la focale est longue et plus le mouvement apparent de la voûte céleste est rapide. Ainsi un objectif de 200mm pourra poser 2 fois moins longtemps qu’un objectif de 100mm. Il convient donc d’être d’autant plus soigneux sur la mise en station que la focale utilisé est longue. Un 18mm pour prendre un plan large de la Voie Lactée est tellement tolérant qu’une monture n’est pas indispensable pour faire une belle photo de plusieurs secondes, alors qu’un objectif de 300mm montrera des traînées avant même la première seconde de pose.

APN en station devant orion

La mise au point est l’étape la plus importante, bien sur comme vous êtes dans le noir, vous pouvez oublier l’autofocus. Il n’y a rien de pire que de s’apercevoir une fois sur le PC que les photos sont floues, d’autant plus que les étoiles étant ponctuelles et très contrastées avec le fond du ciel, le cerveau humain n’accepte pas de cercle de confusion qui permettrait de voir une image à peu près net. Il existe plusieurs méthodes pour bien faire sa mise au point. voici les deux plus communes : La première consiste à viser une étoile brillante et d’afficher sur l’APN en live view avec le zoom maximum. Puis de jouer sur la bague de mise au point jusqu’à ce que l’étoile soit le plus petite possible. C’est une méthode simple qui ne necessite pas de matériel mais qui peut être assez aléatoire selon la perception du photographe.

La seconde méthode (utilisée ici) est l’utilisation d’un masque de bahtinov. Il s’agit d’un disque découpé de manière à avoir des rainures dans trois directions différentes reparties dans sur différentes zones de celui ci.

Masque de bahtinov

Disponible pour une poignée d’euros sur internet, il peut aussi être fait maison ou imprimé en 3D. Une fois une mise au point approximative réalisée on va viser une étoile brillante et déclencher (à la télécommande ou avec le retardateur pour éviter le bougé). Sur la photo autour de cette étoile vont apparaître des aigrettes en forme de croix. La mise au point est parfaite quand l’aigrette verticale rejoint le milieu du X. (Voir photo ci dessous). C’est une manière très précise et très économique de réaliser la mise au point.

La mise au point n’est pas bonne (trait trop à gauche)
La mise au point n’est pas bonne non plus trait trop à droite
La mise au point est bonne (on enlève doucement le masque de Bahtinov)

Dernières précisions concernant la mise au point : toutes les étoiles sont à une distance infinie au regard de la focale et du diamètre de votre optique. Vous pouvez donc faire la mise au point sur une autre étoile que votre sujet. Par contre il faut toujours faire la mise au point sur une étoile située au centre du champ, là où vous cadrerez l’objet photographié. Vous devrez donc probablement déplacer votre appareil pour faire la mise au point, soyez prudents en le remettant en place à ne pas modifier la mise au point. Enfin, l’objectif peu légèrement se dilater où se contracter avec la température, modifiant la distance entre les lentilles et donc déplacer la mise au point. Si vous avez un doute refaite une mise au point. Il vaut mieux louper 3 clichés qu’en planter toute une série parce-que la mise au point a bougé.

L’ouverture choisie dépendra de votre objectif. Essayer de l’ouvrir au maximum sans atteindre la pleine ouverture. Un diaphragme refermé de un ou deux crans réduira malheureusement la quantité de lumière mais le gain de qualité d’image est souvent perceptible. (Ici j’ai ouvert a 4.5 alors que l’objectif peut ouvrir à 4).

Concernant le choix de la sensibilité (ISO) faites des clichés test a une sensibilité qui permette d’y voir clair n’hésitez donc pas à la pousser un peu fort. Ensuite le choix de la sensibilité pour les photos dépendra de votre boîtier. Monter en ISO ameliore le rapport signal bruit jusqu’à une certaine valeur qui dépend du capteur. N’ayez pas peur du bruit (grain), car la multiplication des clichés permettra de bien le lisser à l’empilement. Il faut juste faire attention a ne pas brûler le centre des galaxies ou des nébuleuses. Les appareils modernes peuvent être poussés jusqu’à 6400 ISO les moins récent se limiteront peut être à 1600. Le meilleur moyen de le savoir c’est d’essayer.

Le temps de pose dépendra de la qualité de votre suivi et de votre mise en station. Faites des clichés tests (toujours avec la télécommande ou le retardateur), observez ensuite si les étoiles sont bien rondes ou si elles présentent toutes un étirements dans la même direction (filé), choisissez un temps de pose légèrement inférieure au maximum acceptable sur les clichés test. Ne soyez pas trop gourmand sur le temps de pose, sur un écran de grande taille les traînées sont plus visible que sur le petit écran de l’APN.

filé d’étoiles du à un temps de pose trop long ou une mauvaise mise en station

In fine faites très attention à ne pas avoir de partie brûlée sur la photo (le centre des nébuleuses et des galaxies notamment), ajuster au besoin les paramètres.

On déclenche l’intervallometre et on croise les doigts pour que tout se passe bien.

Liste non exhaustives de ce qui peut mal se passer, et qui va vous arriver : Quelqu’un trébuche sur le trépied, les nuages se lèvent, de la buée se dépose sur l’objectif, vous n’aviez pas vidé la carte SD, panne de batterie, passage d’avion ou de satellite, la sangle de l’apn se coince dans la monture et bloque le suivi etc…

les photos devraient ressembler à ça :

des étoiles bien ponctuelles, un objet a peu près centré

Maintenant que les prises de vues (que nous appellerons dorénavant des « lights » ) sont dans la boite nous devons faire une derrière manip, prendre les Darks. C’est très simple à faire, on met le capuchon sur l’objectif et on réalise environ 1/3 du nombre de déclenchements que l’on vient de faire dans exactement les même conditions (temps de pose, iso et température). Les Darks font partie des DOF ce sont fichiers permettant le prétraitement des image pour ameliorer la qualité des photos. C’est incontournable si on veut réaliser une photo le plus propre possible.

A ces Darks s’ajoutent deux autres fichiers, les offsets qui sont pris avec le capuchon à temps de pose très bas (1/400), et même iso que les lights (la température n’importe pas ici) et les flats qui représentent un fond clair uniformément éclairé (genre ciel bleu au zenith à l’aube ou t-shirt rétroéclairé.) prise avec le même objectif, à la même focale et même ouverture que les lights en exposant de manière à ce que l’histogramme fasse un pic a 2/3 environ. Contrairement aux darks, les offsets et les flats peuvent être fait n’importe quand, car la température n’importe pas.

Vous pouvez vous arrêtez là et ranger votre matériel, nous parlerons du traitement dans le prochain articles. Si vous voulez aller plus loin et comprendre pourquoi on doit prendre des DOF, les paragraphes suivants rentrent plus dans le détails, mais ne sont pas indispensables pour prendre des photos.

Pourquoi prendre les photos en RAW et faire les DOF ? Sans rentrer dans la technique pure du fonctionnement de l’appareil, disons que le capteur ne produit pas par magie un fichier JPG avec les bon codec les bonnes couleurs etc… Il fournit un signal brut (le RAW) qui est ensuite converti en image par une puce dans l’appareil ou un logiciel genre lightroom sur un ordinateur. Cette conversion (développement, ou dematriçage) est destructive et une partie des données sont perdues afin d’optimiser la taille du fichier, si plusieurs pixels presque identiques sont contiguës alors le JPG ne conserve qu’une seule valeur. L’oeil humain n’y voit que du feu et le ficher est plus léger à traiter et à partager. En faisant de l’astrophoto on cherche a voir des choses qui ne sont pas visibles à l’œil nu et dont l’intensité lumineuse et les contrastes sont ridiculement faibles. si on laisse l’appareil traiter automatiquement on obtiendra une bouillie de pixel. Ce petit aparté technique fait, posons nous la question quel est le signal véritablement acquis dans le fichier Raw ?

Faisons l’analogie avec la performance de votre fille sur un piano en libre service dans une gare, vous souhaitez l’enregistrer. Sur votre magnétophone vous l’entendrez bien sur jouer du piano, mais vous entendrez aussi beaucoup de sons parasites. Les valises qui roulent, le moteur de votre magnétophone, les annonces de la gare, les tou tou toulou, les froissements de votre veste, les klaxons des trains, votre respiration etc… On peut distinguer deux types de sons parasites. Le bruit de fond  (brouhaha de la foule) et le signal non désiré que l’on peut distinguer (annonces, moteur du magnétophone et  votre respiration) . Le bruit de fond est diffu et aléatoire le signal non désiré est perceptible et localisé.

on pourrait écrire :

Signal acquis= Signal désiré + Signal non Desiré + Bruit

En photo c’est l’empilement qui permettra de réduire le bruit de fond, en effet comme il est aléatoire il ajoute parfois de la valeur à un pixel et parfois il en enlève. En faisant la moyenne sur un grand nombre de cliché on réduit son  impact. Sur votre photo il y a bien sur aussi du signal non désiré il s’agit du signal généré par le capteur (effet thermique, modification des valeur du à la lecture écriture) et les défaut d’homogénéité de l’exposition sur le capteur (ie le vignettage, les taches et les poussières). On appelle ces deux composantes le signal non désiré. D’ordinaire ce signal non désiré est faible devant le signal d’une photo diurne et ne pose donc pas de problème. Mais ici, en empilant les clichés, comme le signal désiré est très faible nous allons rendre le signal non désiré visible. il convient donc de réussir a séparer toute les composantes de ce signal non désiré et les ôter du signal acquis.

Le signal de lecture écriture est un signal que l’appareil ajoute systématiquement à chaque acquisition. C’est du au fait que certaine partie du capteur ont tendance a changer légèrement de conditions électromagnétiques entre chaque photo. C’est le fait de lire le capteur et d’écrire sur la carte qui en est responsable. Il suffit donc pour isoler ce signal de prendre des photos dans le noir à grande vitesse, ainsi seul le signal de lecture écriture es enregistré. il s’agit du signal d’offset (ou bias)

Signal Offset (contrastes exagérés)

Le « bruit thermique du capteur », pendant la photo le capteur chauffe, et cette chaleur peut exciter aléatoirement certains photosites (« pixels du capteur »). Si l’excitation d’un photosite est aléatoire, tous les photosites ne sont pas exposés de la même manière à la chaleur. La température n’est pas homogène sur toute la surface du capteur. A l’empilement on voit donc une forme apparaître. C’est pourquoi il faut toujours faire ses darks à la suite des lights et pour le même temps de pose. Ainsi on isole le bruit thermique. Attention, si vous avez bien lu le paragraphe précédent, vous aurez deviné que le dark contient aussi le signal d’offset. (On peut d’ailleurs distinguer sur l’illustration ci dessous que les lignes horizontales en bas de l’image faisaient partie d’offset)

Signal Dark (contrastes exagérés)

Enfin pour annuler les défauts d’homogénéité d’exposition du capteur, il faut les isoler en photographiant un sujet uni. Vous pouvez vous procurer une boite à flat, utiliser un écran ou photographier le ciel au zenith le soir ou au petit matin. Il suffit d’exposer de manière à ce que l’histogramme indique un pic d’exposition aux 2/3. Utiliser l’afficheur de votre appareil photo pour vous en assurer.

Signal Flat (contrastes exagérés)

*Sauf dans le cas d’une prise de photo de comète pour pouvoir la mettre en ligne avant les autres et pouvoir craner un jour ou deux.

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