Les nouvelles caméras CCD à capteur n&b pour l'imagerie planétaire

Pourquoi un capteur n&b ?

• Meilleure sensibilité du capteur: permet de diminuer le temps de pose pour lutter contre la turbulence atmosphérique, mais également d'imager dans des conditions médiocres de transparence.
• Augmentation importante de la résolution des images obtenues
• Possibilité d'obtenir des images en couleur très bien équilibrées (ce qui n'est pas le cas des webcams couleurs plus sensibles dans le vert et médiocres dans le bleu) grâce à l'utilisation de filtres
• Champ d'application très large en combinaison avec des filtres (détailler l'atmosphère de Vénus avec un filtre UV, observer Jupiter dans la bande du méthane CH4,...)

Il n'est pas correct de croire qu'une webcam n&b nous condamne à photographier les planètes en noir et blanc. En effet, combinée avec des filtres R V et B ou tout simplement une webcam couleur elle offre des images en couleur beaucoup plus détaillées qu'avec une simple webcam couleur.

De nouvelles caméras dédiées à l'imagerie planétaire ont récemment fait leur apparition sur le marché. Avez-vous déjà entendu parler des noms "Lumenera", "DMK" sur un forum de discussion? Il s'agit d'une véritable révolution dans le petit monde des astronomes amateurs soucieux d'obtenir ce qui se fait de mieux en imagerie planétaire.

On ne peut plus parler de webcams, ils s'agit de véritables caméras capables de filmer à une cadence impressionante de plusieurs dizaines d'images par seconde (les cadences habituelles sont de 20 à 50 images/s, bien que les planètes lumineuses autorisent des débits de 80-100 images/s!) alors que les anciennes webcams ne dépassaient pas les 10 images/s! Ces cadences sont très utiles pour lutter contre la turbulence atmosphérique et elles permettent d'obtenir suffisamment d'images sur une courte période, ce qui est un énorme avantage lors de la prise de vue de Jupiter ou Mars (dans une moindre mesure) au moyen de filtres couleurs.

En effet, la planète Jupiter tournant très vite sur elle-même, l'acquisition d'un film doit être rapide. Il faut faire tourner 3 filtres RVB sur une courte période de 2-3 minutes en obtenant suffisamment d'images pour augmenter le rapport signal/bruit (S/N) lors du traitement. Les nouvelles caméras astro rendent ce challenge possible grâce à la fréquence élevée de prise de vue. Véritables armes de guerre en imagerie, elles mitraillent inlassablement les planètes ! Leur capteur noir & blanc offre tous les avantages cités précédemment.

Les deux planches visibles ci-dessous vous montrent que dans de bonnes conditions avec un objet brillant, une webcam à capteur N&B peut produire d'aussi bons résultats qu'une caméra ccd optimisée pour l'imagerie planétaire (exemple avec une Lumenera), mais avec plus de difficultés vu la plus faible cadence d'acquisition des images.

Planche du dessus: série d'images de Mars le 24 janvier 2006 avec une ATK-1HS (webcam N & B). © Christophe Pellier Planche du dessous: la même soirée d'observation, mais avec une caméra N & B Lumenera. © Christophe Pellier

La planche suivante effectue également une comparaison entre une webcam à capteur N&B (une ATK-1HS) et une caméra ccd Lumenera LU075M. Sur Saturne, planète plus difficile, on constate les deux principales différences avec la webcam NB : les images de la LU075M sont plus petites, mais nettement plus contrastées. A noter que les conditions étaient superbes avec l'ATK, mais "seulement" très bonnes avec la Lumenera. Autrement dit, là encore la webcam tient le choc, mais c'est exceptionnel. Lorsque la turbulence atmosphérique est au rendez-vous, la cadence d'acquisition bien plus élevée de la Lumenera permet d'obtenir des images brutes de bien meilleur qualité comparé à celles obtenues avec une simple webcam à capteur N&B.

© Christophe Pellier

La planche suivante vous montre deux images de Jupiter prises avec les deux caméras, mais avec le même télescope, la même barlow, le même filtre. Là par contre, dans des conditions moyennes, on voit que la webcam affiche de moins bonnes performances en terme de contraste et de netteté. Et ceci, alors qu'en 2005, la planète était nettement plus haute dans le ciel qu'en 2006.

Jupiter en 2005, webcam Atik ATK-1HS	Jupiter en 2006, caméra Lumenera LU075M

Je vais maintenant vous décrire deux caméras ccd dédiées à l'imagerie planétaire qui ressortent du lot de par leurs performances testées et approuvées à maintes reprises, à savoir la caméra Lumenera SKYnyx2-0M ainsi que la DMK 21AU04.AS vendue par la société Imaging Source. Je présenterai brièvement un modèle doté d'un capteur de plus grande dimension, utile pour la Lune ou le Soleil.

Lumenera

La caméra Lumenera SKYnyx2-0M est dotée d'un capteur CCD monochrome Sony de 1/3", ce qui représente une résolution de 640x480 pixels (1 pixel = 7.4 μm). Le capteur est très sensible et peu bruité (bruit de lecture de 10 e- rms), ce qui permet d'obtenir des images en haute résolution.

En haute résolution cette caméra de 320 g affiche une cadence maximale de 60 images/s sans compression (pas besoin de modifier la caméra en Raw). Cette valeur peut encore être augmentée par fenêtrage mais en pratique de telles cadences ne sont pas atteintes car l'ordinateur doit digérer la quantité très importante de données provenant de la caméra, ce qui exige un matériel onéreux. Cependant, on dépasse toujours les 10 images/s propres aux webcams, ce qui en fait une formidable machine à lutter contre la turbulence (plus on filme avec un nombre d'images/s élevé et plus on a de chance de tomber dans des trous de turbulence)! De toute évidence, on a intérêt à autoriser le fenêtrage, c'est-à-dire qu'on peut filmer une zone plus petite pour diminuer la taille des images prises et accélérer l'écriture sur disque dur, ce qui permet aussi d'augmenter la fréquence image si besoin est.

Un avantage certain par rapport aux webcams modifiées est la sortie en 12 bits de la caméra (8 bits pour les webcams), ce qui permet d'obtenir des images sur 4096 niveaux de gris au lieu de seulement 256 pour les webcams 8 bits.

La Lumenera SKYnyx2-0M dispose d'une sortie rapide en USB2 afin de maximiser la vitesse du transfert de données et de faciliter l'installation sur les ordinateurs récents. Le temps de pose peut être paramétré, il varie de 1/1000 de s à 3 minutes (utile pour faire ses débuts en ciel profond).

D'autres modèles sont disponibles sur le site du constructeur. Notez cependant que le modèle de 640x480 pixels est le plus adapté pour la photographie des planètes alors que ceux en 1392x1040 et plus sont destinés à la photographie de la Lune et du Soleil en plan large. Ces autres modèles voient leur cadence d'acquisition d'image chuter de 60img/s à moins de 15 img/s ce qui réduit fortement leurs intérêts.

Les nombreux avantages de la Lumenera SKYnyx2-0M sont malheureusement ternis par un prix d'achat aux alentours de 1000 €, ce qui n'est pas à la portée de toutes les bourses! Il faut vraiment être passionné par l'imagerie planétaire en haute résolution avant d'envisager un tel achat.

Imaging Source

Une alternative à la Lumenera est la caméra monochrome DMK 21AU04.AS de la firme Imaging Source, fonctionnant elle aussi en USB2.0. Disposant d'un capteur 1/4" elle produit des images en apparence plus "grosses" que celles de sa concurrente SKYnyx2-0M au capteur de 1/3" (en fait le champ est simplement moins large ce qui n'est pas un inconvénient en imagerie planétaire). La résolution est toujours de 640x480 pixels et le nombre d'images non compressées à la seconde est de 60 au maximum. Le temps de pose le plus court est de 1/10 000ème de seconde.

Mais qu'est-ce qui différencie cette DMK par rapport à la SKYnyx2-0M ? Principalement son prix! 395€ c'est quand-même plus abordable que 1000 € ! Malheureusement ce prix se justifie par des caractéristiques techniques moins alléchantes. Ainsi la DMK code ses images sur seulement 8 bits (256 niveaux de gris comme les simples webcams à moins de 100 € par opposition aux 4096 niveaux de la Lumenera).

Il existe aussi un autre modèle intéressant chez DMK, à savoir le modèle 31AU03.AS au capteur de 1/3" offrant un champ plus large mais une image plus petite à l'écran et une cadence d'images/s en retrait par rapport au modèle équivalent 1/3" de la Lumenera: 30 contre 60 pour la SKYnyx2-0M. Cette version dans la gamme intermédiaire des DMK vous permet de bénéficier d'un champ plus important pour un prix plus modique par rapport à la Lumenera. C'est aussi un gage de polyvalence : vous pourrez toujours obtenir de très belles images planétaires tout en pouvant filmer plus de cratères lunaires ou de taches solaires à la fois. La DMK 31AU03.AS s'acquiert au prix de 699 €.

A titre d'information notez que les caméras Imaging Source peuvent poser théoriquement jusqu'à 60 minutes (parfait pour le ciel profond!) contrairement aux 3 petites minutes des Lumenera. En pratique on se limite à 30s ou 1 minute vu que les caméras ne disposent pas de système de refroidissement (elle sont avant tout destinées à l'imagerie planétaire et non du ciel profond).

Conclusion

A l'heure actuelle les caméras Lumenera sont plus performantes que celles d'Imaging Source. Cependant leurs prix élevés risquent d'en faire reculer plus d'un. L'astronome amateur disposant d'une bourse réduite verra en les caméras DMK de bonnes alternatives aux modèles SKYnyx. N'hésitez pas à visiter les sites web des différents constructeurs et à consulter les forums de discussions avant de choisir la caméra ccd de vos rêves...