Photo.Stereo - Photographie Stéréoscopie

Le ciel de nuit regorge de sujets photographiques:

• La voie lactée
• Les étoiles filantes
• Le filé d'étoiles circumpolaire
• Les comètes
• Les astéroïdes
• Les aurores boréales
• ...

Qui sont autant de techniques de photographie différentes...

Si vous êtes passionné d'astronomie, vous savez que l'été est propice à la photographie des étoiles: le ciel est dégagé et la température agréable. De plus au mois d'août la terre traverse plusieurs nuages de poussière, issus de la traînée d'une comète. Les étoiles filantes provenant de ce nuage, situé dans l'axe de la constellation de Persée, sont nommées les Perséïdes.

Les problèmes rencontrés

La pollution lumineuse:
La pollution lumineuse est le premier facteur qui vous empêchera de photographier le ciel étoilé. Cette lumière artificielle provenant de la ville est gênante pour la prise de vue des étoiles de faible intensité lumineuse. La seule solution est de s'éloigner de la ville et de préférence de monter en altitude.

La météo:
Le ciel doit être clair et exempt de nuages. Le vent est également à éviter car il fera bouger le trépied de l'appareil photo si celui-ci n'est pas assez lourd. La présence de lune est également à proscrire, sauf si vous souhaitez l'inclure sur le cliché. La lumière qu'elle apporte n'est pas négligeable lorsque l'on veut photographier les étoiles.

Etoiles ponctuelles ou filé d'étoiles:
La terre tourne: avec un temps de pose très court, les étoiles formeront de multiples points mais ne seront pas très lumineuses. A l'inverse, un temps de pose long formera ce qu'on appelle un filé d'étoiles, c'est à dire que les étoiles seront visibles sous forme de trainées. Si le temps de pose est mal choisi, le résultat donnera un ciel rempli de tâches disgracieuses, transformant les étoiles en petit tirets. De plus, plus la focale sera longue, plus le mouvement apparent sera perceptible.

La mise au point:
De nuit, en pointant vers les étoiles, l'autofocus (AF) va patiner. Vous pouvez réaliser la mise au point sur la lune si celle-ci est présente ou sur un lampadaire à l'horizon. Sinon en étant prévoyant, vous pouvez réaliser l'AF de jour sur l'horizon puis passer en manuel. Vous pouvez également tenter la mise au point manuelle au viseur sur une étoile lumineuse, ou mieux au LiveView en zoomant au maximum.

Prendre le temps

Pour réussir une belle photographie du ciel de nuit, il ne faut pas se précipiter. La plupart du temps vous devrez vous éloigner de chez vous, pensez donc à bien lister le matériel dont vous aurez besoin une fois sur place. Le temps de prise de vue peut durer d'une à plusieurs heures suivant l'effet voulu.

Vous pouvez cadrer directement le ciel, en direction de la voie lactée par exemple, ou si le paysage le permet, jouer avec la végétation pour apporter un premier plan à votre photographie. Si vous souhaitez capter une constellation en particulier, l'excellent logiciel Stellarium pourra vous être bien utile pour la localiser. Veillez à bien cadrer votre composition, le rendu des images résultantes en dépendra.

Voici quelques exemples de photographies du ciel de nuit (réalisées sur un Canon 600D avec un 18-135):

On choisira de préférence un objectif à grande ouverture pour capter le plus de lumière possible et grand angle, pour obtenir le maximum d'étoiles. Pour éviter les flous de bougé, l'appareil devra être posé sur pied et déclenché par un retard ou idéalement une télécommande. Il devra permettre la pose longue (BULB). La plupart des appareil Reflex peut être couplée à un ordinateur pour le déclencher à intervalles régulier. Cela sera nécessaire pour réaliser des empilement d'images, pour obtenir un beau rendu de la voie lactée notamment.

• Un appareil photo permettant d'effectuer des poses longues
• Un trépied
• Une télécommande
• Plusieurs batteries, les poses longues sont gourmandes en énergie
• Un ordinateur portable équipé du logiciel de déclenchement de l'appareil photo
• Une lampe de poche

Le premier réglage à effectuer est celui du type de fichier avec lequel vous allez photographier: privilégiez le RAW, le JPEG compresse l’image, ce qui entraîne une perte d’informations et donc perte d’étoiles. Vous pouvez utiliser également le mode RAW+JPEG. Dans le cas où vous utilisez le couplage avec un ordinateur pour prendre les clichés, ceux-ci peuvent être stockés directement sur le disque dur de l'ordinateur, donc l'espace disponible sur la carte mémoire de l'appareil photo n'est plus un problème.

Concernant les réglages d'ouverture, vitesse et sensibilité, tout dépend du type de photo que vous souhaitez réaliser. Si vous voulez des étoiles ponctuelles, il va falloir jouer sur le temps de pose pour obtenir le plus long possible sans voir pour autant apparaître les étoiles sous la forme de petits tirets. Une formule à retenir:

		Temps de pose = 600 / focale en mm (en équivalent 24x36)
						

Soit une vingtaine de secondes pour un 28mm.

Montez la sensibilité ISO au maximum de la limite de bruit acceptable sur votre appareil. Si vous comptez faire plusieurs poses et les empiler par la suite avec un logiciel adapté, vous pouvez la monter au maximum, l'empilage réduira le bruit obtenu.

Si vous souhaitez obtenir un filé d'étoiles, l'objectif est de capter le mouvement apparent des étoiles. Il vous faut laisser tourner l'appareil plusieurs heures, en mode BULB a une sensibilité de 800 ISO environ. Il est également possible de réaliser une série d'images et de les superposer par la suite.

Avec votre récolte de la nuit, vous pourrez également réaliser un time lapse, c'est à dire une animation du mouvement des étoiles, sous forme d'un petit film.

Il existe une technique un peu plus sophistiquée pour obtenir un meilleur cliché du ciel de nuit. Elle consiste à enregistrer une série d'images qui seront empilées en post-traitement à l'aide d'un logiciel spécialisé. Cela permet d'augmenter le temps de pose tout en diminuant le bruit de l'image enregistrée. Par exemple 30 images de 10 secondes chacune donneront une image résultante de 300 secondes, soit 5 minutes. Cette méthode permet aussi de ne pas avoir d'effet de filé puisque le logiciel recadrera l'image pour recentrer les étoiles les unes sur les autres. Cette technique permet d'obtenir des résultats satisfaisants en s'abstenant de l'utilisation d'une monture équatoriale, destinée à compenser le mouvement apparent des étoiles, qui est en général onéreuse.

Les images à capturer: images brutes, darks, offsets et flats.

Les images brutes:
Ce sont les images qui contiennent la vrai information, c'est à dire la prise de vue des étoiles. Par exemple 32 images de 20s de pose à 3200 ISO.

Les darks:
Le capteur de l'appareil photo génère un signal qui dépend du temps de pose, de la sensibilité ISO et de la température. Les darks sont utilisées pour enlever ce signal des images brutes. La meilleure méthode pour les réaliser est de prendre des clichés dans le noir, avec l'objectif recouvert. Ils doivent être pris avec le même temps de pose, sensibilité ISO et température que les images brutes, c'est pour celà qu'il est préférable de les prendre en fin de séance.

Les offsets (ou bias):
Le capteur de l'appareil photo génère un signal lorsque son contenu est lu, du simple fait de l'électronique. De la même manière que les darks, ce signal peut être soustrait des images brutes. Pour cela, il faut acquérir des images dans le noir avec le temps de pose le plus court possible (1/4000s par exemple). Ils doivent être créés avec la même sensibilité ISO que les images brutes.

Les flats (ou PLU, plage de lumière uniforme):
Ils permettent de corriger le vignetage et les défauts dus aux poussières présentes sur le capteur. Pour les réaliser, il ne faut pas changer la mise au point et prendre une surface blanche lumineuse en s'étant positionné en mode priorité à la vitesse (AV). De même que les darks et offsets, les flats doivent être réalisés à la même sensibilité ISO que les images brutes.

La partie suivante montre l'utilisation du logiciel DeepSkyStacker (DSS) pour réaliser un empilement d'images sur une série d'image de la voie lactée. La série d'images se compose de:

• 39 images brutes: 18mm (28,8 eq. 24x36) - f/3,5 - 15s - 6400 ISO
• 20 darks
• 20 offsets
• 9 flats

Les images brutes vont préalablement être corrigées avec le logiciels dédié à l'appareil photo, ici Digital Photo Professional (DPP) de Canon. Ce logiciel contient les informations concernant l'objectif utilisé et va corriger les défauts suivants sur les images acquises (traitement par lots): vignetage, aberration chromatique, flou de couleurs et distorsion. Je n'utiliserai pas les flats lors de l'empilement vu que mes images RAW sont déjà corrigées.

Une fois les images corrigées, ouvrir DSS. Dans le volet gauche en bas, cliquer sur "Paramètres" puis sur "Paramètres d’empilements" et vérifiez que l'onglet "Résultat" a bien le mode "Normal" de sélectionné et que l'onglet "Image" est bien positionné sur "Médiane". Dans le volet gauche dans la partie "Enregistrement/Empilement", sélectionnez tour à tour vos images brutes, darks, flats et offsets.

Lorsque toutes les images ont été importées dans le logiciel, cliquez sur "Cocher tout" puis "Calculer les décalages" (Cette étape peut être longue suivant la puissance de votre machine). Quand l'analyse est terminée, DSS affiche un résultat sous forme de score, visible dans la liste contenant les images. Ce score permet de déterminer les images qui ont subit un flou involontaire et que l'on va donc supprimer de notre liste pour l'empilement. Décochez les images dont le score n'est pas homogène avec les autres images.

Nous pouvons maintenant lancer l'empilement: cliquez sur "Empiler les images cochées". Un compte-rendu apparaît. Ici 39 images brutes de 15s seront utilisées, soit un temps de pose total de 9m45s. Faites votre choix parmi les paramètres d'empilement recommandés puis validez la fenêtre et patientez à nouveau. Une fois l'empilement terminé, récupérez le fichier final et ouvrez-le avec votre logiciel de traitement d'image. Effectuez les dernières corrections.

Voici un exemple d'images. la première est une image brute prise au hasard dans le lot, la seconde est l'image obtenue après empilage et traitement.

Obtenir une photographie d'une aurore boréale est assez compliqué, non pas au niveau de la technique qui reste la même, mais du fait qu'il faut qu'il y en ait, ce qui est très rare sous nos latitudes.

Une aurore boréale se forme lors d'une éruption solaire, lorsque des particules sont éjectées du soleil en direction de la terre, cette émission s'appelle le vent solaire. La vitesse du vent solaire est comprise entre 400 et 800km/s, ce qui fait que ces particules mettent environ 4 jours pour parcourir les 150 000 000 km qui les séparent de la terre. Lorsque qu'elles rencontrent le champ magnétique terrestre, elles sont dirigées vers le pôle Nord magnétique où elles entrent en collision avec les gaz de l'atmosphère terrestre, entre 100 et 400km d'altitude. L'énergie ainsi dégagée devient visible sous forme d'aurores boréales, dont la couleur varie selon l'altitude et les gaz rencontrés (Bleu/Mauve: Hydrogène inférieur à 100km, Rose: Azote 100km, Vert: Oxygène entre 100 et 300km, Rouge: Oxygène au dessus de 300km). Au pôle Sud, un phénomene semblable se produit, appelé aurore australe.

Les variations du niveau d'activité solaire suivent un cycle de 11 ans, le soleil est entré dans son 25ème cycle en décembre 2019 (le suivi étant effectué depuis 1755) il approche de son pic d’activité en 2024. Avec ce nouveau cycle solaire, les éruptions vont être de plus en plus fréquentes et les projections en direction de la terre de plus en plus nombreuses et intenses. Il va donc y avoir des aurores à plus basse latitude.

Toute la difficulté réside donc dans la prévision de l'arrivée de ces particules solaires.

Il existe de nombreuses applications ou sites internet donnant des informations sur l'activité solaire et la probabilité d'observer des aurores. Les données en temps réel du vent solaire et du champ magnétique interplanétaire sont fournies par le satellite Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), qui mesure ces paramètres à 1 500 000 km de la terre et donc permet d'être averti environ une heure à l'avance (suivant la vitesse du vent solaire). Parmis ces informations, on notera en paticulier les suivantes:

• La météo : il faut un ciel dégagé à l'endroit où vous vous trouvez.
• L'indice Kp : il donne une information sur la latitude à laquelle les aurores peuvent être visibles. Plus il est haut et plus on est au nord, mieux c'est. Les valeurs suivantes de cette liste sont prises en compte dans cet indice.
• Le champ magnétique interplanétaire IMF (Bt et Bz) en nanoTesla: la magnétosphère terrestre est orientée vers le nord, l’orientation magnétique du vent solaire (Bz) doit être orienté au sud (donc être négatif), les particules du vent solaire perturbent la magnétosphère et entrent plus facilement dans l'atmosphère terrestre (deux pôles opposés s'attirent). Le Bt est l'indice de déformation de notre magnétosphère par le vent solaire, il doit être élevé.
• La vitesse (km/s) et la densité (protons/cm³) du vent solaire : plus elles sont élevées, plus l’impact sur la magnétosphère sera fort et donc plus l’aurore sera visible.

Idéalement pour pouvoir observer des aurores en France, les valeurs doivent être au minimum les suivantes : Kp > 8, Vitesse > 500km/s, Bt > 10nT, Densité > 10p/cm³, Bz < -10nT. Par exemple le 11 octobre 2024 entre 1h10 et 1h30, quand de nombreuses aurores ont été observables jusque dans le sud de la France, les valeurs étaient : Kp = 8, Vitesse = 700km/s, Bt = 40nT, Densité = 15p/cm³, Bz = -40nT.

Cependant avoir tous les indices au vert ne garantit pas d'observer une aurore.

Concernant les réglages de l'appareil photo, ils vont dépendre de l'aurore. Commencez à pleine ouverture avec la sensibilité sur 800 ISO. Si l'aurore est lumineuse et se déplace assez rapidement, essayez une vitesse d’obturation comprise entre 5 et 10 secondes, vous pouvez allez jusqu'à 20 secondes si elle se déplace lentement et qu'elle est de faible intensité. Si la photographie est trop claire, réduisez le temps d'obturation, si elle est trop sombre, augmentez la sensibilité (ISO), dans la limite de l'apparition du bruit.

Pensez à ajouter un premier plan à votre composition. Et également à ajuster le format horizontal/vertical en fonction de la position de l'aurore.

Aurores boréales du 11 octobre 2024 dans le sud de la France (région de Montpellier):