3. Acquisition d'images depuis la console

 3.1. Présentation des fonctions de la console Aud'ACE

Parmi les zones fonctionnelles de la fenêtre de la console il y a la barre de fonctions, formulaire vertical présent sur la gauche de la fenêtre. C'est dans cette barre que vont s'afficher les formulaires des différents modes d'acquisition et des outils de Aud'ACE : le formulaire d'acquisition visible au démarrage n'est qu'un mode parmi d'autres. Les différents formulaires sont accessibles par les touches de fonction F5 à F8 et leurs combinaison avec les touches SHIFT ou CTRL. Voici les combinaisons de touches avec le formulaire correspondant :

3.2. Fonctions de la console

La figure suivante résume les principales barres de fonction de la console de Aud'ACE :

3.2.1. Acquisition d'une seule image (touche F5)

Cette fonction est appelée en appuyant sur la touche F5. Elle permet de prendre une image à la demande, ou en continu. La durée d'exposition et la définition sont les seuls paramètres à régler. La durée d'exposition est à exprimer en secondes, la définition correspond à la précision angulaire voulue (c'est le facteur de binning : définition haute = binning 1x1, moyenne = 2x2, et basse = 4x4).

Le bouton GO lance l'acquisition en continu, ou d'une seule image, suivant que la case Continu est cochée ou non.
Le bouton Stop sert à arrêter la pose en cours lorsqu'on fait des images au coup par coup, tandis qu'il arrête la prise d'image en continu lorsque la case Continu est cochée. Notez qu'en mode continu, l'appui sur Stop n'écourte pas la pose en cours.

A la fin de chaque acquisition, l'image est affichée à l'écran, et est automatiquement enregistrée sous le nom #0.fit dans le répertoire de travail (cf. commande PATH). Par défaut, le répertoire de travail est celui où se trouve Aud'ACE (en mode client-serveur, il s'agit du répertoire de travail du serveur Aud'ACE).
Pour enregistrer l'image acquise, il suffit de spécifier le nom sous lequel on veut l'enregistrer (sans l'extension .fit) dans la zone de saisie correspondante, puis d'appuyer sur le bouton Enregistrer. Pour numéroter facilement les images sauvegardées, il suffit de cocher la case Index : après chaque sauvegarde cet index est automatiquement incrémenté.

Les fichiers d'images sont enregistrés et lus exclusivement en format FITS (File Image Transport System, norme habituelle des fichiers d'images astronomiques).

3.2.2. Pointage du télescope (touche F6)

Cette fonction est appelée en appuyant sur la touche F6. Ce formulaire permet de pointer un télescope automatique sur des coordonnées précises. Il suffit d'indiquer les coordonnées équatoriales J2000 du champ à pointer et d'appuyer sur GOTO pour que le télescope se déplace vers l'endroit demandé. Une mise en station rigoureuse est recommandée pour assurer un pointage précis.

Si la case Vérifier est cochée, Aud'ACE effectuera une pose de vérification avec les paramètres qui sont spécifiés dans la partie inférieure du formulaire. Cela permet de vérifier que le télescope est pointé dans la bonne direction. Les paramètres de la pose de vérification sont d'une part la durée d'exposition de l'image, et d'autre part le mode de lecture du CCD. La lecture de la caméra ne produira que des images en basse résolution (192x128 avec un KAF-400) afin de réduire au maximum le temps de lecture. Deux modes de lecture sont proposés : Bin 4x4, et Grid 4x4.
Le premier mode correspond à la gestion classique de la lecture, c'est-à-dire en faisant du binning. L'information contenue dans plusieurs pixels est regroupée dans un seul, à l'intérieur du CCD : le super-pixel ainsi constitué contiendra d'autant plus d'informations qu'on rassemble de pixels au départ. Dans le mode dont il est question ici des groupes de 4x4 = 16 pixels seront constitués. Ce mode est particulièrement adapté au pointage des objets du ciel profond, ou des planètes en pleine nuit.
Le second mode, dit Grid 4x4, agit différemment : un pixel au sein de chaque groupe de 4x4 pixels sera lu. L'image aura le même format qu'en mode Bin 4x4 par contre le niveau moyen de l'image sera identique à une image faite en haute résolution. L'intérêt de ce mode est le pointage des planètes, soit en pleine journée, soit en début de nuit, et dans tous les cas où le fond de ciel est très brillant. Si par exemple chaque pixel a un niveau moyen de 13000 ADU (Analog Digital Unit, unité de quantification du convertisseur Analogique-Numérique d'une caméra) avec 0,01 s. d'exposition, en faisant une image en Bin 4x4, le super-pixel aurait une intensité de 16x13000 = 208000 ADU. Il apparaîtrait en fait avec un niveau de 32767 ADU (=2^15 - 1) car la numérisation sur 15 bits délivre des valeurs d'au plus 32767 ADU. En mode Grid 4x4 le niveau moyen de l'image serait dans des conditions identiques par ailleurs de 13000 ADU, c'est-à-dire non saturée.

Bien sûr il est possible de réaliser des images à partir de ce formulaire pour aider au pointage, même si on ne possède pas de télescope automatique.

3.2.3. Acquisition séquencée de noirs (touche shift+F5)

Ce formulaire permet de simplifier l'acquisition des noirs. Rappelons que chaque pixel du CCD génère un signal proportionnel à la quantité de lumière qu'il reçoit. Mais il possède un défaut lié à la technologie propre : il génère de lui-même un signal (qui peut être confondu avec une source lumineuse) à un taux qui dépend de la température du CCD. Le taux de génération de ce signal est différent pour chaque pixel, mais est tout le temps lié à la température. Il va donc brouiller les pistes lorsqu'on cherchera un objet faible, dans le fond du ciel. Fort heureusement on peut mesurer ce signal dit d'obscurité (ou thermique) en faisant des images dans le noir complet.
Un phénomène vient encore brouiller les pistes : le bruit électronique. Il correspond à une variation aléatoire de la quantité d'information contenue dans chaque pixel, autour d'une certaine valeur moyenne. En plus, cette variation est aussi aléatoire en fonction des pixels. Mais les théories statistiques montrent qu'en prenant une moyenne de N images, le bruit est diminué de la racine carrée de N. On a donc tout intérêt à moyenner une série d'images prises dans l'obscurité pour approcher au mieux ce courant d'obscurité.

Le mode d'acquisition présent est dédié à la réalisation de ces images "moyennes" : il suffit de donner le nombre d'images à partir desquelles on va synthétiser la carte thermique finale, la durée d'exposition des images, et finalement leur résolution. Un fois qu'Aud'ACE aura terminé ces images, il calculer automatiquement l'image correspondant à la moyenne des images acquises.

Les images générées par cette fonction suivent le formalisme décrit au paragraphe concernant la fonction ACQDARK.

3.2.4. Acquisition séquencée de flats (touche shift+F6)

Ce formulaire permet d'acquérir facilement des flats. Lorsqu'on fait l'image CCD d'une zone d'intensité lumineuse très uniforme, on se rend compte que les pixels n'ont pas la même valeur (en considérant le bruit comme négligeable). C'est le résultat cumulé de deux phénomènes : le premier est d'ordre optique et est un éclairement non uniforme du CCD à cause principalement du vignettage et des poussières sur le trajet optique. Le second phénomène entrant en jeu est la non uniformité de la réponse des pixels du CCD. En effet chaque pixel produira une certaine quantité d'électrons (information réellement mesurée), différente des autres pixels. Cette réponse propre à chaque pixel est d'origine technologique (dispersion, impuretés, ...). Bien entendu les deux effets sont cumulatifs donc on ne cherchera pas à les distinguer et on parlera de réponse d'un pixel à la lumière. Il est très important lorsqu'on souhaite exploiter les images acquises d'avoir des informations précises, donc il faudra obligatoirement tenir compte de la réponse propre de chaque pixel à la lumière. Cela se traduit lors du prétraitement par l'utilisation d'une plage de lumière uniforme, qui n'est autre que l'image d'un champ éclairé de manière uniforme, prise au travers du MEME système optique que celui avec lequel ont été prises les images à prétraiter. Ces plages de lumière uniforme (P.L.U.) sont aussi appelées flats (plat en anglais).

La fonction d'acquisition automatique des flats facilite l'acquisition des images de champs uniformes. Le paramètre essentiel est leur dynamique, c'est-à-dire le rapport du pixel de plus forte valeur à la dynamique de la caméra (15 bits pour Audine). Pour des raisons de limitation du bruit, des valeurs de la dynamique de 60% à 80% sont souhaitables. C'est donc ce paramètre que l'on fixe dans le formulaire : Aud'ACE cherchera à faire des images ayant cette dynamique en ajustant au cours du temps la durée d'exposition, tout en veillant à ne pas dépasser la valeur maximale spécifiée. Comme il est impossible de prévoir un temps de pose fiable, les images ainsi créées auront en moyenne une dynamique ressemblant à la valeur demandée.

Pour que le prétraitement soit le plus efficace possible il convient de ne pas dépasser des temps d'exposition de plusieurs secondes. Les flats doivent se faire de préférence sur le ciel au crépusculaire ou à l'aube.

3.2.5. Acquisition séquencée d'images (touche shift+F7)

Ce mode d'acquisition permet de faire des acquisitions en série, avec quelques options par rapport au mode d'acquisition (F5).

Les premiers champs du formulaire à remplir sont classiques.

La boîte déroulante Prétraitement du noir permet de retirer le noir d'une image UNIQUEMENT POUR L'AFFICHAGE. C'est l'image brute qui sera enregistrée quoiqu'il arrive. En sélectionnant l'option Auto, Aud'ACE utilisera le dernier noir acquis automatiquement (mode shift+F5, ou ACQDARK) correspondant au temps de pose de l'image et à sa résolution. Si un tel noir n'existe pas (dans le répertoire courant), l'image apparaîtra quand même après la pose, mais non prétraitée. En sélectionnant l'option Aucun, c'est l'image qui sera affichée après chaque pose. Enfin on peut obliger Aud'ACE à prendre un noir en particulier pour prétraiter les images pour l'affichage. Il suffit pour cela de taper le nom du fichier-noir à la place des options précédentes.

Le décalage du télescope n'est utilisable qu'à condition de posséder un télescope automatique. Dans ce cas on peut demander à ce que le télescope soit décalé de l'angle spécifié (un nombre entier de secondes d'arc) après chaque pose. Ainsi toutes les images sont décalées les unes par rapport aux autres, ce qui augmentera la détectivité après compositage des images. Cette technique est le point de départ de la technique de Shift and Add.

Le dernier champ est celui qui permet de donner le nom commun aux images enregistrées : s'il contient M57- et que le nombre d'images vaut 5 alors les images porteront le nom M57-1.fit à M57-5.fit.

3.2.6. Commutation en mode WEB (touche F9)

Il suffit d'appuyer sur le bouton vert intitulé GO ! pour passer la console en mode WEB. Dans ce cas, la console va examiner le contenu du dossier waudace toutes les secondes et analysera les requêtes déposées par les pages WEB de Waud'ACE. La console exécutera éventuellement l'une des requêtes (en fonction des contraintes exposées dans la description de Waud'ACE). Le mode web est désactivé en appuyant sur la touche STOP !.

3.2.7. Aide à la focalisation (touche ctrl+F5)

Ce formulaire permet de réaliser la focalisation (mise au foyer) de la caméra CCD. Le critère le plus pertinent pour juger d'une focalisation est la largeur à mi-hauteur (fwhm) des étoiles.

Aud'ACE va fournir la fwhm ainsi que la valeur du pixel le plus brillant d'une étoile. C'est en jouant sur les molettes de mise au point d'après ces indications qu'il faudra mener ce processus. Lorsque l'option Centrage est sélectionnée, chaque image (en basse résolution) permettra de pointer l'étoile qui servira de cobaye. C'est en cliquant sur le bouton Etoile (en bas), et en désignant l'étoile en question qu'on la sélectionne. Ensuite il faut prendre l'option Focalisation. Désormais chaque image sera un fenêtrage sur l'étoile sélectionnée, en haute résolution. Les caractéristiques de l'étoile s'affichent en bas.

Pour faire des images en continu, il suffit de cocher la case Continu.

La focalisation sera la meilleure lorsque la fwhm sera la plus faible et la valeur du maximum la plus élevée.

3.2.8. Aide à la mise en station (touche ctrl+F6)

Cette aide à la mise en station repose sur la méthode de King, c'est-à-dire l'observation des dérives d'une étoile pour en déduire les corrections à apporter à la monture pour aligner effectivement l'axe de rotation du télescope sur l'axe de rotation terrestre.

La méthode utilisée ici ne fonctionne que lorsque le pôle de l'instrument est proche du pôle terrestre, ce qui est le cas lorsqu'on utilise un viseur polaire par exemple, et lorsque le moteur d'ascension droite du télescope est en marche. Elle se décompose en deux parties, la première va servir à mesurer les dérives d'une étoile alors que la second va indiquer les corrections à apporter.

Il faut d'abord donner les caractéristiques des images que l'on va réaliser. Ensuite on va faire des images d'un champ situé à une déclinaison élevée (si possible au dessus de 80°). La méthode de calcul utilisée nécessite de faire deux images : deux "buffers" vont recevoir les images. Celui sélectionné correspond au bouton enfoncé en bas de la page, et contiendra les images acquises. Il faudra faire une image dans le buffer 1, puis une deuxième dans le buffer 2. La contrainte à respecter est que l'image du buffer 1 soit plus ancienne que celle du buffer 2. Le bouton C permet d'effacer les deux buffers, et le bouton Etoile va permettre de désigner l'étoile qui servira au calcul des corrections. Il vaut mieux prendre une étoile ayant un niveau correct (une étoile de magnitude moyenne dans l'image convient).

En pratique la première partie se déroule de la manière suivante : sélectionner le buffer 1, et faire des images jusqu'à ce qu'on en obtienne une satisfaisante. Avec le bouton étoile on sélectionne une étoile "moyenne" dont on sait qu'elle restera dans l'image sur les prises de vue postérieures. Dans un second temps on sélectionne le buffer, et acquiert des images jusqu'à en obtenir une satisfaisante. On sélectionne alors la même étoile que celle du buffer 1. La première partie est alors terminée.

La deuxième partie de la méthode consiste à apporter les corrections nécessaires à la monture pour qu'elle soit en station. Il faut pour cela appuyer sur le bouton Affiner. La position que devrait occuper l'étoile de test est alors indiquée dans le panneau du bas. Si ces coordonnées sont dans l'image, une mire s'affiche à cet endroit. Il reste alors à modifier l'orientation de l'axe du télescope (hauteur et azimut) pour amener l'étoile au centre du réticule, ou au moins a proximité du réticule. Lorsque c'est fait, la monture est en station.

3.3. Les commandes en ligne

Il est possible de piloter le système Aud'ACE via une ligne de commande accessible en cliquant sur la ligne orange, en bas à gauche de la fenêtre de la console ou bien en utilisant la touche F1. Il existe deux types de commandes : Une commande est une ligne de caractères se décomposant, en premier par un mot-clé, puis successivement par des paramètres (leur ordre n'est pas quelconque, il doit être respecté). Il peut y avoir plusieurs espaces avant le mot-clé, et entre tous les paramètres. Par exemple, la commande élémentaire BIN 2 2, signifie que le mot clé s'appelle BIN et qu'il y a deux paramètres qui prennent pour valeur respectivement deux et deux.

Le rappel des précédentes commandes est possible en appuyant sur les flèches haut et bas du clavier.

3.3.1. Liste des commandes élémentaires

Ces commandes sont exécutées immédiatement par la console et ne sont pas acheminées vers le serveur. Entre parenthèses, précédant le nom de la commande, est indiqué le type de redirection par défaut.  Le télescope peut être pointé en envoyant au distributeur la série de commandes dans l'ordre suivant :
EQUINOX 2000
GOTO 23h56m04s -0d28m15s

L'exemple suivant montre l'acquisition d'une image, posée 3 secondes en binning 2x2. Le télescope a une focale de 2m40. L'image sera écrite sur le disque \\uranie\rigel\ dans le dossier toto avec le nom M51.fit. Pour cela on peut soit envoyer ces commandes à la main, soit les mettre dans un fichier script que l'on exécute :
FOCALE 2.4
BIN 2 2
TEMPS 3
REMOTE PATH \\uranie\rigel\
ACQ
REMOTE SAVE M51
ECHO PATH \\uranie\rigel\
ECHO LOAD M51
ECHO VISU ?

3.3.3. Liste des macro-commandes

Ces commandes sont d'abord acheminées éventuellement vers Aud'ACE serveur, puis sont converties en une suite de commandes élémentaires. Elles ont été écrites pour permettre d'effectuer des séries d'images.
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