Réaliser des images couleurs en CCD s'obtient avec 3 filtres dit « dichroïques », chacun laissant passer une partie du spectre de lumière pour chaque couleur : rouge, vert, bleu.

Lors de l'acquisition, on réalise une série de poses avec le filtre rouge, une série avec le filtre vert et une série avec le filtre bleu.

Plus tard, c'est un traitement « logiciel », appelé « trichromie » qui compose ces images pour l'obtention d'une image couleurs.

Dans la théorie, tout semble simple, si l'on oublie qu'un capteur CCD n'a pas la même sensibilité dans chaque couleur, et que les filtres ont des bandes passantes différentes entre deux marques, voire au sein d'une même marque si l'on tient compte des imperfections de fabrication.

Il semble alors difficile de connaître les proportions à appliquer aux temps de poses rouge, vert, bleu... Si je pose 3 minutes pour la couche verte, combien de temps dois-je poser pour la couche rouge et la couche bleue pour obtenir une bonne coloration à la composition finale ?

Si l'on ne se pose pas cette interrogation, nous pouvons toujours choisir d'appliquer des temps de poses identiques et nous pouvons penser que le réglage de la balance des couleurs pourra toujours se faire au moment du traitement sur l'image finale couleur.

C'est une erreur pour plusieurs raisons :

• Imaginons que dans la réalité, nous devrions adopter un temps de pose une fois et demi supérieur pour la couche bleue que pour la couche verte... En réalisant des poses de durées identiques pour les couches verte et bleue, nous avons une perte d'information pour la couche bleue qui ne sera jamais compensée par un réglage de la balance des couleurs.
   
• Par un réglage de la balance des couleurs sur l'image finale, nous essaierons d'obtenir un fond de ciel « neutre », « gris foncé », une valeur de pixel identique pour le rouge, le vert et le bleu. Cet ajustement sera certe possible, mais au détriment de la coloration de l'objet photographié. Inversement, un réglage de la balance des couleurs pour l'objet photographié (approximatif d'ailleurs puisque seul l'oeil juge) faussera la coloration du fond de ciel qui ne sera plus neutre, fond de ciel trop rouge, ou trop vert, ou trop bleu.

Pour toutes ces raisons, la méthode décrite ci-après, est une méthode logique qui va permettre de déterminer une fois pour toute les différences (ratios) à appliquer aux temps poses pour les couches rouges, vertes et bleues en tenant compte des caractéristiques du capteur CCD et celles des filtres.

Cette méthode s'appuie sur des références photométriques précises établies et recensées dans le catalogue « Landolt ». ( /Kitt Peak National Observatory) Chaque étoile recensée est caractérisée par une magnitude verte, et des magnitudes relatives B-V (écart de magnitude entre le bleu et le vert) et V-R. (écart de magnitude entre le vert et le rouge)

1. Choisir une étoile du catalogue Landolt.
    
2. Noter les valeurs V, B-V et V-R.
   
   Remarques :
   
   
   • Si B-V > 0, l'étoile est plus brillante dans le vert que dans le bleu
   • Si B-V < 0, l'étoile est plus brillante dans le bleu que dans le vert
   • Si V-R > 0, l'étoile est plus brillante dans le rouge que dans le vert
   • Si V-R < 0, l'étoile est plus brillante dans le vert que dans le rouge
   
   Ces informations sont importantes et à noter pour la suite de la manipulation.
    
3. Calculer les ratios « théoriques » de l'étoile, coefficients entre chaque couleur. En considérant comme référence la valeur V.
    
   • Ratio_R = 2.512 ^ V-R (^ signifie exposant)
   • Ratio_B = 2.512 ^ B-V
   • Ratio_V = 1 (référence)
   
    
4. Faire 3 poses de calibration « pratiques » de l'étoile choisie avec des temps de poses identiques.
    
5. Pour chaque pose de calibration « pratique », mesurer le flux ADU « pratique » de l'étoile. N'importe quel logiciel de traitement d'images astronomiques peut vous fournir cette valeur, en sélectionnant l'étoile et en demandant son analyse. On obtient les valeurs :
    
   • ADU_pratique_R
   • ADU_pratique_V
   • ADU_pratique_B
   
    
6. En prenant ADU_pratique_V comme référence, calculer les flux ADU « théoriques » que l'on devrait obtenir si le capteur CCD avait la même sensibilité pour les trois couleurs et si les filtres étaient « parfaits ».
    
   • ADU_theorique_R = ADU_pratique_V (multiplié ou divisé par) Ratio_R
   • ADU_theorique_B = ADU_pratique_V (multiplié ou divisé par) Ratio_B
   
     Remarques :
    
   • Si V-R > 0, on multiplie pour obtenir l'ADU_theorique_R
   • Si V-R < 0, on divise pour obtenir l'ADU_theorique_R
   • Si B-V > 0, on divise pour obtenir l'ADU_theorique_B
   • Si B-V < 0, on multiplie pour obtenir l'ADU_theorique_B
   
    
7. On peut à présent calculer les ratios « pratiques » à appliquer aux temps de poses pour chaque filtre pour nos futures acquisitions.
   
   En considérant un temps de pose choisi pour le filtre V, on calcule :
    
   • Temps de pose filtre Rouge = Temps de pose filtre Vert * ADU_theorique_R / ADU_pratique_R
      
   • Temps de pose filtre Bleu = Temps de pose filtre Vert * ADU_theorique_B / ADU_pratique_B

Pour tester cette méthode, voici deux exemples s'appuyant sur deux étoiles de référence photographiées lors de deux soirées séparées de quelques jours. Les prises de vue ont été réalisées avec une caméra   MX516 et un jeu de filtres   LRGB Typ II.

1. Les étoiles choisies portent les références :
    
• Landolt 97 351 aux coordonnées 05h57m37s +00d13m42s figure a
• Landolt 98 653 aux coordonnées 06h52m05s -00d18m19s figure b
2. Les valeurs notées pour ces étoiles sont
    
   • Pour Landolt 97 351 :
      
     • V = 9.781 (magnitude dans le vert)
     • B-V = 0.202 (Ratio qui caractérise la différence de magnitude du vert par rapport au bleu)
     • V-R = 0.124 (Ratio qui caractérise la différence de magnitude du rouge par rapport au vert)
        
     Ces valeurs nous montre que l'étoile est plus brillante dans le vert que dans le bleu (B-V>0) et qu'elle est plus brillante dans le rouge que dans le vert. (V-R>0) On peut dire de manière simpliste que c'est une étoile « rouge » puisque c'est la couleur dominante.
      
   • Pour Landolt 98 653 :
      
     • V = 9.539
     • B-V = -0.004
     • V-R = 0.009
        
     Ces valeurs nous montre que l'étoile est légèrement plus brillante dans le bleu que dans le vert (B-V<0) et qu'elle est légèrement plus brillante dans le rouge que dans le vert. (V-R>0) Le ratio V-R est cependant plus important que le ration B-V, on peut donc dire de manière simpliste que c'est une étoile à légère dominance « rouge ».
      
3. A partir de ces valeurs, nous pouvons calculer les ratios « théoriques ».
    
   • Pour Landolt 97 351 :
      
   • Ratio_R = 2.512^0.124 = 1.121
   • Ratio_B = 2.512^0.202 = 1.204
      
   • Pour Landolt 98 653 :
      
   • Ratio_R = 2.512^0.009 = 1.008
   • Ratio_B = 2.512^-0.004 = 0.996
      
4. Nous réalisons nos poses avec chacun des filtres, nous obtenons 3 images de même temps de pose. figure c figure d

5. Les mesures des flux ADU « pratiques » sont :
    
   • Pour Landolt 97 351 :
      
     • ADU_pratique_R = 3781
     • ADU_pratique_V = 4692
     • ADU_pratique_B = 3856
        
   • Pour Landolt 98 653 :
      
     • ADU_pratique_R = 74814
     • ADU_pratique_V = 104956
     • ADU_pratique_B = 103769
        
6. Nous pouvons calculer les flux « théoriques » :
    
   • Pour Landolt 97 351 :
      
     • ADU_theorique_R = 4692 * 1.121 = 5260
     • ADU_theorique_B = 4692 / 1.204 = 3897
        
   • Pour Landolt 98 653 :
      
     • ADU_theorique_R = 104956 * 1.008 = 105796
     • ADU_theorique_B = 104956 * 0.996 = 104536
        
7. Nous pouvons finalement calculer les ratios « pratiques » à appliquer aux temps de poses pour chaque filtre.
    
   • Pour Landolt 97 351 :
      
     • Temps de pose filtre rouge = Temps de pose filtre vert * 5260 / 3781
     • Temps de pose filtre bleu = Temps de pose filtre vert * 3897 / 3856
        
     ce qui nous donne :
      
     • Temps de pose filtre Rouge = Temps de pose filtre Vert * 1.39
     • Temps de pose filtre Bleu = Temps de pose filtre Vert * 1.01
        
   • Pour Landolt 98 653 :
      
     • Temps de pose filtre rouge = Temps de pose filtre vert * 105796 / 74814
     • Temps de pose filtre bleu = Temps de pose filtre vert * 104536 / 103769
        
     ce qui nous donne :
      
     • Temps de pose filtre Rouge = Temps de pose filtre Vert * 1.41
     • Temps de pose filtre Bleu = Temps de pose filtre Vert * 1.01
        

A titre d'exemple, si nous retenons les valeurs pour Landolt 98 653, si nous posons 120 secondes pour la couche verte, nous devrons poser :

• 120 * 1.41 = 169 secondes pour la couche rouge
• 120 * 1.01 = 121 secondes pour la couche bleue

• Nous obtenons pour deux étoiles de références des valeurs très proches, voire identiques, qui démontrent l'efficacité de la méthode.
   
• Il ne faut pas s'étonner des rapports de temps de poses obtenus, dans notre cas ici, les temps de poses vert et bleu nécessaires sont quasiment identiques, tandis que pour la couche rouge il faudra poser presque une demi fois plus longtemps que pour la couche verte. N'oublions que ces coefficients sont déterminés par le « croisement » de la réponse spectrale du capteur et de la bande passante des filtres couleurs, ces rapports ne sont donc pas étonnant. Il est « rassurant » de constater que les temps de poses nécessaires ne sont pas les mêmes pour les trois couleurs, ce qui aurait pû être étonnant, sauf dans le cas de l'utilisation de filtres spécialement réalisés pour les spécificités du capteur CCD.
   
• Dans la pratique, considérons que cette manipulation pourrait être réalisée une seule fois pour une combinaison CCD - filtres R V B. En théorie, cette manipulation ne donnerait pas le même résultat suivant la hauteur de l'étoile de référence sur l'horizon, et cela à cause des perturbations provoquées par notre atmosphère. Les puristes réaliseront cette manipulation avant chaque prise de vue en choisissant une étoile de référence proche de l'objet photographié.

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