Astrosurf-Magazine N°69 Juillet/Août 2014

Initiation au logiciel PRiSM

Dans ce dernier volet consacré à l'initiation au logiciel PRiSM,nous nous intéresserons au pointage et au cadrage, des étapes fondamentalespour réussir l'acquisition d'une image.

Pour l’imagerie du ciel profond, cetteétape de la prise de vue peut paraîtremoins restrictive. En effet, il est assezaisé de réaliser un bon cadrage sur unobjet ponctuel qui prend seulement unepartie du champ photographique,comme une galaxie ou une nébuleuseplanétaire. Le principal intérêt ici estde révéler le plus finement possible unmaximum de détails sur l’objet etgénéralement il est centré au milieu duchamp. Toutefois, lorsque l’on veutimager de vastes champs nébuleux,nous nous retrouvons un peu dans lamême situation que celle duphotographe diurne devant unpaysage magnifique : pour réussirl’image, il faut travailler le cadrage.D’une manière générale, quelle que soitla cible, galaxie ou nébuleuse, lesnotions de champ et de cadrage sonttrès importantes en imagerieastronomique. De plus, un foismaîtrisées, elles nous permettent depréparer très sérieusement nos séancesde prises de vues.Comme vous avez pu le lire dansl’article précédent, Prism permet de sepositionner très finement dans le ciel.

Pascal Le Dû - Astro-Images-Processing

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Grâce à la calibration astronomique ilest possible de connaître précisémentoù se situe une image acquise. Nousallons voir dans cet article commentconfigurer Prism pour pouvoir pointerun objet tout en visualisant le champde notre imageur, en l’occurrence, pournotre exemple, une QSI583 WSG munied’un diviseur optique et d'une CCDLodestar, le tout monté sur une FSQ106EDX à F/D 3.6.Nous verrons également commentpréparer une séance d’imagerie ensoignant particulièrement le cadrage etpour aller plus loin, nous aborderonsun autre outil, professionnel celui-là,parfaitement complémentaire à Prism: Aladin(1), du centre de donnéesastronomiques de l’observatoire deStrasbourg.

Le pointageavec la carte du ciel

En imagerie astronomique, une fois sonchoix fait, le premier travail consiste àtrouver l’objet à photographier dans leciel. Si l’objet est lumineux, cetterecherche peut se réaliser rapidement

en visuel. Pour des objets moinslumineux, voire invisibles enobservation visuelle, la tâche estbeaucoup plus ardue. La technique ducheminement à partir d’une carte peutsuffire mais, bien que très ludique, cetteméthode plutôt astreignante, prend dutemps. La solution du pointageautomatique GOTO est ici trèspratique. Après avoir effectué sa miseen station et calibré son GOTO, il suffitd’indiquer le nom de l’objet pour lepositionner dans le champ.Grâce à l’outil Carte du ciel inclus dansPrism, il est possible de commander lamonture et de pointer directement unobjet sans utiliser la raquette decommande (voir figure 1).Pour ce faire, il suffit d’utiliser le bouton

de la barre de menu principale.Ensuite, il faut indiquer le nom de l’objetrecherché, en l’occurrence pour notreexemple M106 (voir figure 2). Si l’objetou la zone recherchée n’est pas

1. Pointage avec la carte du ciel 2. Recherche d'un objet à partir du nom

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répertorié dans un catalogue du typeMessier, NGC ou autre, il reste possiblede le sélectionner à partir de sescoordonnées astronomiques avec lebouton (voir figure 3). Aprèsvalidation, quel que soit le mode desélection, le pointeur se positionne alorssur la carte du ciel à la positionindiquée.L’outil Carte du ciel peut s’utiliser enmode "connecté" ou "déconnecté" à lamonture. Ainsi, pour préparer unesoirée d’observation, il n’est pasnécessaire d’être "sur le terrain" etl’essentiel du travail peut se réalisercalmement au chaud, à la maison.Voici une liste de tâches (nonexhaustive) concernant le cadrage quiest réalisable en mode "Déconnecté dela monture" avec l’outil Carte du ciel :

- Initialisation des caractéristiquesdes capteurs (imageur,autoguideur)

- Initialisation de la focale del’instrument

- Champ couvert, cadrage de l’objet- Détermination précise des

coordonnées centrales du cadrepour imager l’objet choisi.

Paramétrage des champsCCD, réalisation des gabarits

Dans la barre de menu de l’outil Cartedu ciel (voir article Prism 3/4), lebouton permet d'afficher la fenêtreOption d’affichage d'objets (voirfigure 4).En choisissant l’onglet ‘’CCD/Télescope’’il est possible de préciser la taille ducapteur CCD principal. Il faut noter icique toutes les marques de CCD ne sontpas représentées mais par contre, tousles capteurs disponibles sur le marchéamateur sont en majorité présents. Ilest bien entendu possible de spécifierdirectement la taille de notre capteurs'il ne figure pas dans la listedéroulante.La taille du capteur pour le guidagepeut être renseignée mais également sadistance par rapport au capteurprincipal. Dans le cas d'un diviseuroptique, c'est la distance du centre duprisme du diviseur optique au centredu capteur principal qui est demandée.Pour initialiser ces informations avecprécision, il est souvent utile deconsulter les spécifications techniquesde nos appareils qui sont généralementfournies par les constructeurs. Pournotre exemple, le plan très complet dela CCD QSI 583wsg, disponible en lignevia le site Web de la société QSI(2), nousprécise que le centre du prisme dudiviseur optique, qui est intégré à laCCD, est situé à 17,25 mm du centre ducapteur principal (voir figure 5).

L’angle de la caméra doit également êtrerenseigné dans la fenêtre "Optiond'affichage objets''. Il pourranéanmoins être déterminé avec unetrès grande précision lors de l’inclusiond’une image acquise et calibrée dans lacarte du ciel, comme nous le verronsplus loin.Dans cette fenêtre, il ne faut pas oublierde renseigner également la focaleutilisée. A partir de ces éléments, tailleset distances des capteurs, focale etorientation, le logiciel peut déterminerles champs couverts par les capteurs,et ainsi les faire apparaître sous l'aspectde gabarits dans la carte du ciel.

3. Recherche d'un objet à partir de sescoordonnées

4. Fenêtre Option d'affichage des objets

5. Plan de la caméra QSI583wsg

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Les champs des CCDdans la carte du ciel

Comme nous pouvons le voir sur lafigure 6, grâce à ces informations decadrage, il est possible de visualiserrapidement comment l’objet choisiapparaîtra sur nos imagesd’acquisition. De plus, il est aisé dedétecter la présence ou non d’une étoileguide dans le champ du capteur deguidage. A cet effet, des cerclesconcentriques tracés en pointillépeuvent nous faciliter la tâche pourrepérer une étoile guide si nouscomptons effectuer une rotation dechamp. Pour modifier la position de nosgabarits CCD-Autoguideur, il suffit decliquer à différents endroits de la cartedu ciel. Les gabarits représentants noschamps se positionnent alorsautomatiquement aux positionspointées.Toutefois, il est absolumentindispensable de faire quelquesvérifications en situation. Pour ce faire,Prism nous permet de contrôler et dedéterminer avec une très grandeprécision nos paramètres"constructeurs" initialisés au préalable,mais il faut au moins prendre uneimage sur le ciel.

Parfaire les paramétragesdes gabarits CCD

Comme nous l'avons vu plus haut,l’initialisation des caractéristiques denos capteurs ne présente pas dedifficulté particulière, surtout s'ils sontdéjà proposés par le logiciel ou fournispar les constructeurs. Par contre,l'orientation de la caméra et la focaleutilisée peuvent poser des problèmespour être déterminées avec grandeprécision de chez soi. Seule une prisede vue "sur le terrain'' permettra devérifier et certainement d'affiner nosvaleurs.Avant toute acquisition, il est bienentendu nécessaire de spécifier aulogiciel le lieu d’observation et de luifaire reconnaître notre setup (CCD,optique, monture, etc.) comme leprécisent les premiers articles de cettesérie consacrée à Prism.La prise de vue ne nécessite pas decontrainte particulière. Une simple posede quelques secondes en luminance surune partie du ciel est suffisante. Il faut

simplement que Prism puisse effectuerune calibration astrométrique del'image (voir le 3ème volet de cette séried'articles dans Astrosurf-MagazineN°68). La calibration astrométriquedonne des informations très précisessur l'image, comme par exemple l'angle

de rotation de la caméra ou la focale del'optique. En général, il est préconiséd'orienter physiquement l'axe verticalde son capteur CCD sur un axe Nord-Sud de façon à restituer des imagesorientées.Dans l'exemple donné sur la figure 7,

6. Objet cadré apparaissant dans la fenêtre de la carte du ciel

7. Calibration astronomique de l'image

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la focale calculée est de 388.8 mm alorsque la configuration utilisée devaitavoir une focale de 386.9 mm sur lepapier.Prism permet de rapatrier d'un simpleclic les informations issues de lacalibration astrométrique. Il suffitd'ouvrir la carte du ciel, de sepositionner n'importe où sur la carteet de cliquer sur l'item Recevoir Focale/Orientation depuis une image CCD dumenu contextuel. Attention, l'imagecalibrée doit toujours être présentedans Prism. Les valeurs calculées defocale et de focalisation sont alorsautomatiquement copiées dans leurschamps respectifs dans l'onglet CCD/Télescope de la fenêtre Optiond'affichage objets. Mais attention, il estquand même utile de comprendreexactement ce qui a été fait en utilisantà nouveau notre image acquise etcalibrée.

Ultime vérification en imageAprès avoir intégré notre imagecalibrée à la carte du ciel et centré lacarte du ciel sur cette image, si nosparamètres sont corrects, l'image doitse superposer exactement au gabaritqui représente le champ de notrecapteur CCD principal, comme on peutle voir sur la figure 8 avec IC1848.Mais attention, comme l'image incluseest calibrée et donc orientée, notreimage brute est peut-être inversée à180° par rapport à cette l'image affichée.En effet, notre image brute a pu êtreprise avant le retournement auméridien ou après. Il y a également leseffets de lentilles, de miroirs quipeuvent se conjuguer. Le plusimportant ici est de savoir où se situe

notre capteur d'autoguidage car saposition, en plus d'être déterminantepour trouver une étoile guide, nousaidera à bien comprendre comment estreprésenté notre setup CCD-Autoguideur sur la carte du ciel.Si on ne veut pas se compliquer la tâche,il suffit de faire un essai de prise de vueen positionnant par exemple le capteurde l'autoguideur sur une grosse étoile(en prenant garde qu'à l'opposé, à 180°,il n'y ait pas également une grosseétoile). Si l'étoile apparaît sur notreCCD de guidage c'est Ok, l'ensembleCCD-Autoguideur est bien représentésur la carte du ciel. Si l'étoile n'apparaîtpas, il faut modifier l'orientation de laCCD de 180° dans la fenêtre Optiond'affichage objets. Le gabarit del'autoguideur apparaît alors à 180° desa précédente position. On peut faireun nouvel essai en positionnant lecapteur d'autoguidage sur une grosse

étoile pour voir si elle apparaît bien.Il est bien évident qu'il faut à nouveaumodifier de 180° l'angle de la CCD dèsque l'on fait le retournement auméridien pour avoir à nouveau unebonne représentation de nos capteurssur la carte du ciel.Une fois notre setup CCD-Autoguideurparfaitement représenté et interprétédans la carte du ciel, le plus gros travailest réalisé. Les paramètresd'initialisation restent valables tantqu'aucune modification n'est effectuéesur l'ensemble monture-optique-capteurs. L'opérateur doit seulementveiller à bien représenter son champd'autoguideur suivant l'objet à imager(situé avant ou après le méridien du lieuau moment de l'observation).

Le cadrageGrâce à la carte du ciel et à lareprésentation des champs de la CCDprincipale et de l'autoguideur sousforme de gabarits, l’opérateur à tout leloisir de parfaire son futur cadraged'acquisition avant sa soiréed'observation. Il ne faut pas qu'il hésiteà essayer plusieurs positions pour parexemple inclure dans le champ desobjets intéressants situés à proximitécomme des groupes d'étoiles ou degalaxies, petites mais esthétiques. Pours'aider, il peut visualiser d’un simple clicdes images DSS de n'importe quelle zone(clic droit sur la carte du ciel puis sélectiondu menu Télécharger champ DSS à cetteposition). Le fond de la carte du ciel peutévidemment faire apparaître la positionde nombreux objets de divers catalogues(voir figure 9).8. Inclusion de l'image de IC1848 dans la fenêtre de la carte du ciel

9. Carte du ciel centrée sur l'objet à imager, et visualisation d'une image du DSScorrespondant à cet objet

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La "règle des tiers" permet d'équilibrerune image. Il peut être égalementintéressant d'oser des cadragesexotiques, peu courants pour sortir del'ordinaire.Une fois le cadrage choisi, il ne reste plusqu'à enregistrer la position centrale duchamp principal qui apparaît au bas àdroite de la fenêtre.La maîtrise du positionnement de notresetup CCD-Autoguideur dans la cartedu ciel nous permettra de déterminerdes coordonnées de centrage avec uneextrême précision.Tout l'intérêt de notre travail seconcrétise ici car à l'acquisition del'image, Prism sera capable, grâce à sacalibration astrométrique, de centrer lecapteur CCD exactement auxcoordonnées astronomiques choisiesavec notre gabarit sur la carte du ciel.L'image acquise couvrira exactement lechamp repéré. Il sera ainsi possible dedéfinir avec précision de nouvellescoordonnées pour commencer unemosaïque (voir figure 10).La carte du ciel avec Prism peut nouspermettre de bien cadrer des objetsrelativement ponctuels et peu étenduscomme la plupart des galaxies ounébuleuses planétaires. Toutefois,comme vous avez pu le remarquer surles différentes images de cet article, lefond de la carte du ciel manquecruellement de détails au niveau desvastes régions HII, seul le contour desnébuleuses les plus lumineusesapparaît.Beaucoup d'images de nébuleuses trèsténues sont maintenant réalisées avecdes filtres à bandes étroites et les tempsde poses cumulés sont souventconséquents pour révéler les finesnébulosités. Pour parfaire un cadragesur ces grandes étendues, un autre outiltrès précieux est disponible, il s'agitd'Aladin.

Aller plus loin avec AladinAladin, comme le précise PierreFernique de l'observatoire deStrasbourg, est un atlas interactif duciel destiné principalement à un usageprofessionnel. A cet égard, c'est un outildu centre de données astronomiques del'observatoire de Strasbourg. Ladescription détaillée de ce logiciel n'estpas à l'ordre du jour dans le présentarticle mais, pour repérer nos zonesétendues de nébuleuses, il s'avère esttrès utile.

Ce logiciel professionnel nous permet,de visualiser des imagesprofessionnelles, des catalogues, desuperposer des couches .... Il est possiblenotamment de définir, comme avecPrism, un gabarit CCD avec le gabaritd'un autoguideur. L'image sur lafigure 11 montre les mêmes champsCCD (en bleu) que ceux définis avecPrism, superposés à des images DSSdans les bandes R et F qui ont étéfortement contrastées pour montrerbeaucoup de détails.Comme avec Prism, les cordonnéescentrales du gabarit de notre CCD sontfacilement identifiables (en haut àgauche de la fenêtre). Les nébulosités

des région HII étant bien discernables,il est possible, tel le photographediurne devant un magnifique paysage,de cadrer au mieux le gabarit de notrecapteur principal sur ces vastesétendues.Prism, par la suite, nous permettra denous positionner exactement auxcoordonnées choisies.Pour information, il faut savoir que lesimages acquises avec Prism, une foiscalibrées, peuvent simplement parglisser-coller, être incluses et êtrevisualisables dans Aladin. L'image dela figure 12 montre une série d'imagesacquises avec Prism et incluses dansAladin dans le cadre de recherche

10. Cadrage en vue de la réalisation d'une mosaïque

11. Champ couvert par le capteur de la caméra et de l'autoguideur, sur fond d'imagedu DSS, à l'aide d'Aladin

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Aladin :http://aladin.u-strasbg.fr/aladin-f.gmlQSI (Quantum Scientific Imaging) :http://qsimaging.com/Aide en ligne de PRiSM :http://www.prism-astro.com/fr/aide/index.htmlForums de discussion de PRiSM :http://www.prism-astro.com/forum

Sur le net

L'auteurPascal Le Dû (Astro-Images-Processing)Pascal Le Dû pratique l'astronomie amateur depuis une dizained'année. Il pratique l'astrophotographie avec une lunette FSQ106 surune monture Losmandy G11 et une caméra CCD QSI583. Il fait partie

des rares astronomes amateurs ayant découvert des Nébuleuses planétaires(voir Astrosurf-Magazine N°55 et 63 où nous relatons ces découvertes).

systématique d'objets (le gabarit desCCD figure en rouge)

ConclusionBien entendu, toutes les possibilitésoffertes par Prism, rien que sur cechapitre, n'ont pas été vues. Il existecertainement beaucoup de raccourcisqui permettent d'optimiser nosparamétrages. A chacun de lesdécouvrir en parcourant lesnombreuses fonctionnalités offertes parce logiciel très complet.Maîtriser son matériel est fondamentallorsque l'on désire réaliser des imagesastronomiques. Pouvoir en plusrestituer à l'identique les champs CCDsur une carte du ciel, est un atoutessentiel. L'opérateur a ainsi le loisir depréparer au mieux ses séances de prisesde vues. Comme un professionnel, ilpeut définir ses cibles avec une trèsgrande précision pour couvrir de façonoptimale ses zones d'intérêt lors des

acquisitions d'images. En séance deprises de vues automatiques, il peutprogrammer des travaux très fins

12. Série d'images acquises avec PRiSM puis incluses dans Aladin, dans le cadre de recherche systématique d'objets

comme par exemple effectuer desmosaïques, des recherches d'objets...Un autre univers s'ouvre à lui.