Pose longue sans filé d'étoiles : règle NPF

[Fred_76]

Bonjour,

Mon hobby était l'astrophotographie. Et comme j'aime bien les maths, je me suis penché il y a quelques temps sur les photos du ciel, sur trépied, et le calcul du temps de pose maximal qui permet d'éviter d'avoir un filé d'étoiles. Le but est de photographier avec des poses assez courtes pour que le déplacement des étoiles ne se voit pas sur l'image, puis éventuellement ensuite, empiler les images afin de faire ressortir les objets du ciel profond.

Je suis arrivé à une règle qui est assez différente de la classique (et périmée) "règle des 400" (ou 500, ou 600... selon les variantes).

J'ai appelé cette règle la "Règle NPF", N pour ouverture, P pour taille des pixels et F pour focale, car ce sont les 3 paramètres relatifs au matériel qui importent.

Tout est expliqué sur cette page : http://www.sahavre.fr/tutoriels/astrophoto/34-regle-npf-temps-de-pose-pour-eviter-le-file-d-etoiles

Je donne aussi sur la page ci-dessus un utilitaire en ligne pour calculer le temps de pose nominal en fonction de l'APN que vous utilisez (plus de 400 listés, 19 marques), charge à vous de préciser la focale et l'ouverture de votre objectif, et aussi la direction approximative et l'élévation de la prise de vue.

La règle NPF simplifiée qui fonctionne dans la plupart des cas est :

(elle ne tient pas compte de la hauteur/déclinaison de l'objet visé et peut donc parfois conduire à une légère surestimation du temps de pose).

Ici :
- p est la taille d'un pixel, en µm, du capteur
- N est l'ouverture de l'objectif
- f est la focale (réelle, sans tenir compte du "crop factor") de l'objectif en mm
- t est le temps de pose, en secondes

A+

Fred

[seba]

As-tu pensé au fait que 1° d'angle de champ représente plus de longueur sur le bord du capteur qu'au centre ?

[Fred_76]

L'anamorphose est prise en compte dans l'outil de calcul en ligne. Pas dans cette formule forcément simplifiée. L'idée est quand même de rester simple.

[seba]

Faut que je regarde ça de plus près.
Mais juste une petite remarque : l'image d'une étoile n'est pas une tâche mais une tache.

[Jean-Claude]

Il n'y a que celui qui n'a jamais fait de photos qualitatives avec des étoiles qui peut dire que ce n'est pas une tâche, et une sacrée, entre l'accès de l'endroit non pollué par la lumière, le portage du matos lourd, la mise au point correcte des objectifs, la visée ou l'on ne voit rien, le froid et le vent au bout d'une heure etc....

[Fred_76]

Une lourde tâche pour de si petites taches 

[seba]

Il n'y a que celui qui n'a jamais fait de photos qualitatives avec des étoiles qui peut dire que ce n'est pas une tâche, et une sacrée, entre l'accès de l'endroit non pollué par la lumière, le portage du matos lourd, la mise au point correcte des objectifs, la visée ou l'on ne voit rien, le froid et le vent au bout d'une heure etc....

Voilà, là c'est typique.
On ne sait pas si la tâche c'est le photographe ou l'étoile.

[seba]

Tiens, à propos de taches, ça peut peut-être intéresser Fred_76 : Sirius défocalisée, en rafale à 5 im/s.
La turbulence fait son oeuvre.

[CLeC]

Bonjour,

Pour ma part les maths sont maintenant assez loin, et sans être un acharné je me suis essayé de temps à autres à la photo de ciel nocturne sans résultats très convaincants mais j'aimerais m'y remettre un peu plus maintenant, donc merci pour cet outil qui permet de se faire une bonne idée des temps de pose à rechercher !   

[Fred_76]

Tiens, à propos de taches, ça peut peut-être intéresser Fred_76 : Sirius défocalisée, en rafale à 5 im/s.
La turbulence fait son oeuvre.

C'est mieux en focalisant !

La turbulence atmosphérique fait effectivement son oeuvre, c'est d'ailleurs la raison pour laquelle, quand on veut imager les planètes (ou la Lune), on ne photographie pas mais on filme. On utilise pour cela des caméras afin d'acquérir un maximum d'images. Les webcams, et notamment les ToUcam SPC-900 de Phillips, étaient bien adaptées pour cela. Maintenant elles sont dépassées par des caméras à peine plus chères (moins de 200 EUR), plus rapides, sensibles et polyvalentes, comme la QHY5L-II. Ensuite, une fois le film pris, on utilise des logiciels spécialisés, par exemple Registax, Autostakkert ou AviStack pour en tirer l'image de la planète.

Voici par exemple Saturne avec une webcam :


La personne qui a fait cette photo a utilisé un télescope de 1200 mm de focale et 200 mm de diamètre, focale multipliée par 4.9 avec une lentille de Barlow et un peu de tirage derrière, soit une focale résultante de près de 5900 mm !!! Il a utilisé une ToUCam SPC900 en imageant à 10 images/s, sur une durée de 5 minutes, soit 3000 images traitées avec les logiciels Registax et Iris.

Comme on peut le voir, vue la focale utilisée, il est illusoire de vouloir les imager avec du matériel photo "diurne". Un téléobjectif de 500 mm de focale donnerait une Saturne d'à peine 15 pixels de large, ça suffirait cependant pour distinguer la zone des anneaux.

[seba]

C'est mieux en focalisant !

Mais là on voit l'éclairement sur la surface de l'objectif. Et comment ça change.

[CLeC]

La turbulence atmosphérique fait effectivement son oeuvre, c'est d'ailleurs la raison pour laquelle, quand on veut imager les planètes (ou la Lune), on ne photographie pas mais on filme. On utilise pour cela des caméras afin d'acquérir un maximum d'images. Les webcams, et notamment les ToUcam SPC-900 de Phillips, étaient bien adaptées pour cela. Maintenant elles sont dépassées par des caméras à peine plus chères (moins de 200 EUR), plus rapides, sensibles et polyvalentes, comme la QHY5L-II. Ensuite, une fois le film pris, on utilise des logiciels spécialisés, par exemple Registax, Autostakkert ou AviStack pour en tirer l'image de la planète.

Voici par exemple Saturne avec une webcam :


La personne qui a fait cette photo a utilisé un télescope de 1200 mm de focale et 200 mm de diamètre, focale multipliée par 4.9 avec une lentille de Barlow et un peu de tirage derrière, soit une focale résultante de près de 5900 mm !!! Il a utilisé une ToUCam SPC900 en imageant à 10 images/s, sur une durée de 5 minutes, soit 3000 images traitées avec les logiciels Registax et Iris.

Comme on peut le voir, vue la focale utilisée, il est illusoire de vouloir les imager avec du matériel photo "diurne". Un téléobjectif de 500 mm de focale donnerait une Saturne d'à peine 15 pixels de large, ça suffirait cependant pour distinguer la zone des anneaux.

Tiens cela m'intéresse bien tout ça : n'ayant plus sous la main mes sujets photo de prédilection (les montagnes), j'ai un peu envie maintenant de marier mon intérêt d'il y a une dizaine d'années pour la photo avec ma passion d'ado qui était l'astronomie...
Je suis par contre complètement largué : je n'ai qu'un vieux telescope newton skywatcher 130/900 dont j'ai compris que je ne pourrais pas prendre des photos au reflex au foyer avec, et qu'il fallait donc soit réinvestir dans un autre matériel, soit peut-être plus raisonnablement au départ passer à une webcam dédiée (mais je n'ai aussi qu'un pc fixe)...
En faisant un tour rapide sur le net, j'ai vu des webcam dédiées astro chez Celestron ; celle que tu recommandes est préférable j'imagine, mais quelles sont les grandes différences ou les grands points d'attention à avoir ? (j'ai aussi jeté un œil très rapide à ton site et il semble qu'il y aura là de toute façon bien de la lecture intéressante pour moi)...

[Fred_76]

Bonjour Clec, je pense que le mieux serait que tu t'inscrives sur le forum Webastro : www.webastro.net, tu y trouveras plein de passionnés prêts à t'aider dans ta démarche. L'entraide y est vraiment efficace et sans prise de tête.

Ton 130/900 est effectivement peu adapté à l'astrophoto, vu que le foyer est trop enfoncé pour y installer un appareil photo. Une caméra du genre QHY5L-II couleur se trouve à moins de 170 EUR port compris chez Tan14 (http://www.tan14.com/QHYCCD.htm : c'est là que j'ai acheté mes caméras, il est fiable, paiement via Paypal). Côté PC, il serait bien d'investir dans un portable genre Core i3, pas besoin d'un foudre de guerre.

[Jean-Claude]

Tout est connu et à été dit sur le sujet depuis des générations.

Un spécialiste comme Patrick J Endress qui a déménagé en Alaska pour pouvoir avoir les coordonnées disions idéales pour ce genre de photographie à écrit un livre de plusieurs centaines de pages sur le sujet.

Avant de me lancer dans les photos d'astropaysages je l'ai potassé et expérimenté

http://www.alaskaphotographics.com/blog/northern-lights-photography-ebook/

[seba]

Tiens il y a un truc qui m'étonne beaucoup effectivement :

La formule ci-dessus fait intervenir 3 paramètres : un qui dépend de l'appareil photo et deux qui dépendent de l'objectif. Nous l'appellons donc naturellement NPF (N pour ouverture, P pour photosite et F pour focale). Cela semble en étonner certains, mais l'ouverture de l'objectif ainsi que la taille des photosites du capteur de l'appareil photo sont effectivement deux paramètres très importants.

Pourrais-tu développer ?

[seba]

Tiens il y a un truc qui m'étonne beaucoup effectivement :

La formule ci-dessus fait intervenir 3 paramètres : un qui dépend de l'appareil photo et deux qui dépendent de l'objectif. Nous l'appellons donc naturellement NPF (N pour ouverture, P pour photosite et F pour focale). Cela semble en étonner certains, mais l'ouverture de l'objectif ainsi que la taille des photosites du capteur de l'appareil photo sont effectivement deux paramètres très importants.

Pourrais-tu développer ?

OK je crois que j'ai compris, c'est en relation avec la diffraction.
A mon avis c'est tout à fait illusoire, aux grandes ouvertures les aberrations donnant une tache bien plus grande que ce que donnerait la diffraction.

[seba]

OK je crois que j'ai compris, c'est en relation avec la diffraction.
A mon avis c'est tout à fait illusoire, aux grandes ouvertures les aberrations donnant une tache bien plus grande que ce que donnerait la diffraction.

Mais je vois l'esprit.
C'est peut-être assez judicieux pour les appareils à petit capteur, où les photosites sont petits et les objectifs bien corrigés.

Par contre je ne vois pas du tout comment le fait suivant est pris en compte ?

As-tu pensé au fait que 1° d'angle de champ représente plus de longueur sur le bord du capteur qu'au centre ?

[Fred_76]

Je n'ai pas tenu compte, effectivement, de la coma ou des autres distorsions notamment en bord de champ qui dépendent trop de la formule optique. Les distorsions affectent surtout les très courtes focales et ce qu'on cherche, c'est un temps de pose nécessairement approximatif et non pas un temps de pose exact. De plus, les effets de distorsion dont tu parles ne commencent à avoir un impact visible sur les temps de pose dans ces conditions de prise de vue que pour des focales très courtes, typiquement inférieure à 10-15 mm. Or avec ces focales, le temps de pose est très long et on n'est plus à quelques secondes près avec ces longs temps de poses.

On avait jusqu'à présent que la règle des 400-500-600 ajustée ou non selon les auteurs avec le crop-facteur et qui donnait des résultats très aléatoires surtout quand on passait d'un boitier à un autre. Cette méthode décrite dans l'article permet de trouver à coup sur un temps de pose cohérent avec le matériel, sans se poser de question sur "pourquoi ça marche avec ce boitier/objectif et pas avec celui là".

Maintenant, si tu veux exprimer mathématiquement les effets de la coma, aberration chromatique, distorsion & co. je veux bien que tu développes les maths derrière.

[CLeC]

Bonjour Clec, je pense que le mieux serait que tu t'inscrives sur le forum Webastro : www.webastro.net, tu y trouveras plein de passionnés prêts à t'aider dans ta démarche. L'entraide y est vraiment efficace et sans prise de tête.

Ton 130/900 est effectivement peu adapté à l'astrophoto, vu que le foyer est trop enfoncé pour y installer un appareil photo. Une caméra du genre QHY5L-II couleur se trouve à moins de 170 EUR port compris chez Tan14 (http://www.tan14.com/QHYCCD.htm : c'est là que j'ai acheté mes caméras, il est fiable, paiement via Paypal). Côté PC, il serait bien d'investir dans un portable genre Core i3, pas besoin d'un foudre de guerre.

Bonjour,
Merci pour ton avis et ces conseils ; je vais regarder tout ça tranquillement et effectivement commencer à fréquenter les forums astro. 

[seba]

Je n'ai pas tenu compte, effectivement, de la coma ou des autres distorsions notamment en bord de champ qui dépendent trop de la formule optique. Les distorsions affectent surtout les très courtes focales et ce qu'on cherche, c'est un temps de pose nécessairement approximatif et non pas un temps de pose exact. De plus, les effets de distorsion dont tu parles ne commencent à avoir un impact visible sur les temps de pose dans ces conditions de prise de vue que pour des focales très courtes, typiquement inférieure à 10-15 mm. Or avec ces focales, le temps de pose est très long et on n'est plus à quelques secondes près avec ces longs temps de poses.

On avait jusqu'à présent que la règle des 400-500-600 ajustée ou non selon les auteurs avec le crop-facteur et qui donnait des résultats très aléatoires surtout quand on passait d'un boitier à un autre. Cette méthode décrite dans l'article permet de trouver à coup sur un temps de pose cohérent avec le matériel, sans se poser de question sur "pourquoi ça marche avec ce boitier/objectif et pas avec celui là".

Maintenant, si tu veux exprimer mathématiquement les effets de la coma, aberration chromatique, distorsion & co. je veux bien que tu développes les maths derrière.

Pour les aberrations, c'est particulier à chaque objectif donc on ne peut rien tirer de général.
Et pour ce qui est de la trace d'une étoile sur le capteur, avec un 20mm (et format 24x36mm) dans le cas le plus défavorable, la longueur de la trace dans un angle est plus du double de celle du centre (ici pour une rotation de 0,2°).

[seba]

Et pour ce qui est de la trace d'une étoile sur le capteur, avec un 20mm (et format 24x36mm) dans le cas le plus défavorable, la longueur de la trace dans un angle est plus du double de celle du centre (ici pour une rotation de 0,2°).

Ah flûte j'ai oublié mon beau dessin.

[Fred_76]

Il me semble que cet étalement des détails est compensé, au moins en partie, par la distorsion en barillet causée par les formules optiques des grands angles. On retrouvera ce phénomène si on redresse l'image pour annuler l'effet de la distorsion : c'est ce qui cause l'effet "vitesse de la lumière" des images grand angle redressées.

Si on ne redresse pas l'image (projection rectangulaire ou plus complexe), l'effet dont tu parles aura une incidence très faible sur l'image.

[domenge]

merci Fred_76 je m'étais permis de donner sur ce forum le lien vers ta moulinette de calcul qui a été appréciée par plusieurs astrophotographes en "herbe"

[seba]

Il me semble que cet étalement des détails est compensé, au moins en partie, par la distorsion en barillet causée par les formules optiques des grands angles. On retrouvera ce phénomène si on redresse l'image pour annuler l'effet de la distorsion : c'est ce qui cause l'effet "vitesse de la lumière" des images grand angle redressées.

Si on ne redresse pas l'image (projection rectangulaire ou plus complexe), l'effet dont tu parles aura une incidence très faible sur l'image.

Oui la distorsion en barillet diminue cet étalement.
Pour un fisheye à projection équidistante, pour une même rotation le filé sera le même au centre ou au bord.
Si on défishe on retrouvera cet étalement.
Pour les autres fisheyes, ça dépend de la projection (équisolide, stéréographique ou orthographique).

NB : superbe la voie lactée au fisheye.

[seba]

Pour un fisheye à projection équidistante, pour une même rotation le filé sera le même au centre ou au bord.

Pour des étoiles dont le trajet suit le diamètre de l'image.