carte de pollution lumineuse

Mesure de la qualité du ciel nocturne via APN - Partie 1 : Protocole de capture et d'estimation

La mesure de la pollution lumineuse d'un site nécessite généralement un matériel de mesure spécialisé et coûteux. Afin de rendre cette mesure accessible au plus grand nombre, ce document présente une méthode d'évaluation utilisant un appareil photo numérique du commerce.

document téléchargeable en format pdf :


Pollution Lumineuse_ProjetAPN_Partie1_Protocole_V20150710.pdf


Table des matières

Table des figures
Introduction
Le matériel nécessaire
1 : Le protocole et ses exigences
     Tableau des APN déjà caractérisés
1.1 : Protocole de mesure sur un APN déjà caractérisé
     Phase d'acquisition
     Phase de traitement
     Que faut-il traiter sous IRIS ?
     Traitement standard sous IRIS
1.2 : Conclusion actuelle



Table des figures

Figure 1 : Courbes de réponses simulées en fonction des APN (en abscisse : ADU, en ordonnée : MPSAS accessible)
Figure 2 - Echelle de Bortle -Estimation générale de la pollution lumineuse
Figure 3 - Astronomical observatibility - February 2001 - Sky & Telescope - John E. Bortle





Introduction

Ce projet vise à présenter une méthode simple pour évaluer la qualité des sites d'observation du point de vue de la pollution lumineuse. La manipulation est relativement simple, facile à mettre en oeuvre et cependant devra fournir une information qualitativement valable.

Cela exclut, par principe, l'achat et l'usage de méthodes « spécialisées » (donc nécessitant un investissement financier) pour celui qui désire faire une évaluation occasionnelle. Le but est d'utiliser un simple Appareil Photo Numérique (APN) du commerce pour cet usage. Afin de décrire le projet, deux documents :

Ce document, la partie 1, expose le « comment, sans le pourquoi » de la méthode, le protocole à suivre et comment interpréter les résultats obtenus.

Un autre document, la partie 2 (à venir...), expose le « pourquoi, sans le comment » de la méthode considérée, avec la justification théorique de celle-ci, avec les exemples et expériences réalisées.

Il y a donc deux chemins de lecture :
- ceux qui visent l'essentiel et qui peuvent donc s'arrêter à la lecture du premier document (que vous avez devant les yeux)
- ceux qui veulent comprendre le pourquoi de ce protocole qui liront aussi le deuxième (à venir...).

Quoi qu'il en soit, bonne lecture.

Si question, suggestion ou interrogation : envoyez un message à l'auteur Thierry HANON-DEGROOTE .



Le matériel nécessaire

Pour réaliser les mesures, il vous faut un appareil photo numérique.


Appareil Reflex

Appareil Bridge

Appareil compact

Smartphone


Peu importe le modèle, à condition qu'il dispose de

- un mode « pose » de 15 sec
- la capacité de changer la sensibilité ISO vers 400, 800 (minimum) et 1600 si possible
- un objectif incluant la focale de 35 mm (zoom ou fixe) et une ouverture proche de f4 (f3.5 à f4.5) de préférence
- la capacité de prendre des photos en « RAW » (« négatif numérique » ou « brut de capteur »).

Le choix de ce format « RAW » est critique. Car il est nécessaire d'avoir des images disposant de suffisamment de « détails » (ou valeurs de luminosité) pour effectuer une mesure précise. Avec le format JPEG, le plus répandu, on ne dispose que d'un niveau de précision trop faible.

Sur des APN Reflex, le format RAW (propriétaire) est généralement directement disponible, mais avec un format « propriétaire » par fabriquant (.3fr Hasselblad, .arw Sony, .crw .cr2 Canon, .dng Adobe, .kdc Kodak, .mrw Minolta, .nef .nrw Nikon, .orf Olympus, .ptx .pef Pentax, .raf Fuji, .rw2 Panasonic, .srw Samsung, .x3f Sigma).

Sur des APN Bridge, le format RAW (propriétaire) est souvent disponible.

Sur les appareils compacts, c'est plus rare. Pour la marque Canon, il y a moyen d'atteindre le format RAW via l'installation d'un logiciel supplémentaire sur l'appareil (opération non destructive) : le CHDK ou Canon Hack Development Kit. Voir : http://chdk.wikia.com/wiki/French.

Sur les smartphones évolués, on pourrait approcher le même type de capacité via des applications spécialisées (généralement via l'exploitation du format Adobe DNG). voir : http://www.androidcentral.com/raw-images-and-android-everything-you-need-know.
=> L'usage spécifique de ce type de capteur sera étudié dans une phase ultérieure du projet, pour le moment, le premier APN cible est l'appareil « reflex » standard disposant immédiatement du format RAW.



1 : Le protocole et ses exigences

Le but principal est donc d'utiliser un APN du commerce pour la mesure effective de la luminance du ciel. La « luminance moyenne » d'une lampe est fonction de son flux lumineux et de sa surface d'émission apparente.

Pour le ciel, on intègre pour cela une mesure faite sur une grande surface. Ainsi, en intégrant le Soleil au zénith dans la mesure : la luminance est de l'ordre de 1 000 000 000 cd/m² (cd = candela, unité de mesure SI) tandis que pour un ciel clair (sans Soleil inclus) elle tombe vers 1 000 à 20 000 cd/m² (soit 50 000 x moins). Un écran de PC, avec un fond blanc, atteint couramment 400-500 cd/m². Mais le cas d'un ciel de nuit, les valeurs tombent à 0.001 cd/m² !

Un APN est prévu pour correctement enregistrer et « rendre » des images prises dans les conditions de luminosité de la journée. Ici, on va lui demander de changer de cible, et en même temps, d'unité de travail, car on utilisera une valeur calculée en MPSAS ou Magnitude Per Square Arc Second pour indiquer la « noirceur » du ciel de nuit considéré.

Pour pouvoir obtenir un résultat fiable, chaque appareil étant en soi différent (même si cela ne se remarque pas sur une photo classique), il sera nécessaire d'avoir « caractérisé » l'APN cible avant usage.

Le protocole propose donc :
- Une méthode de prise d'image (vitesse, sensibilité, focale, direction), commune à tous les appareils
- Une méthode de traitement des images capturées, commune à tous les appareils
- Une formule, propre à l'APN considéré, qui fournira une valeur de la luminance du ciel.

Une liste d'appareils « caractérisés » est fournie ci-après. Si l'appareil désiré n'est pas dans la liste des appareils déjà caractérisés, l'utilisateur dispose de trois possibilités :
- soit il peut réaliser le montage permettant de caractériser soi-même un APN (pour les membres d'une association, par exemple) et celle-ci est décrite dans le deuxième document de cette étude.
- soit il demande à l'auteur de ce document de lui caractériser son APN et de le rajouter à la base des APN étalonnés (mais il faudra disposer de l'appareil pendant plusieurs jours (min 3)).
- soit il utilise la formule d'un APN « proche » du sien, mais avec une marge d'erreur qui sera acceptée pour la mesure obtenue.



Tableau des APN déjà caractérisés

A ce stade (16/07/2015), la liste est la suivante :

Modèle Objectif Capture Formule Détection Erreur
Canon 300D 18-55 EFS, 35mm ISO 400, 15sec, RAW MPSAS = -2,0299 x log(median) + 20,602 20,6 - 13,2 MPSAS +/- 0.4 MPSAS
Canon 300D 18-55 EFS, 35mm ISO 800, 15 sec, RAW MPSAS = -2,4929 x log(median) + 21,948 21,9 - 12,9 MPSAS +/- 0.2 MPSAS
Canon 300D 18-55 EFS, 35mm ISO 1600, 15 sec, RAW MPSAS = -2,3266 x log(median)+ 22,562 22,5 - 14,1 MPSAS +/- 0.1 MPSAS
 
Canon 350D 28-90 EF, 35mm ISO 800, 15 sec, RAW MPSAS = -2,3847 x log(median) + 20,581 20,5 - 12,5 MPSAS +/- 0.2 MPSAS
 
Canon 1000D 28-90 EF, 35mm ISO 800, 15 sec, RAW MPSAS = -2,5297 x log(median) + 21,837 21,8 - 12,8 MPSAS +/- 0.2 MPSAS
 
Canon 550D 18-55 EFS, 35mm ISO 400, 15 sec, RAW MPSAS = -2,2965 x log(median) + 21,962 21,9 - 12,9 MPSAS +/- 0.4 MPSAS
Canon 550D 18-55 EFS, 35mm ISO 800, 15 sec, RAW MPSAS = -2,4177 x log(median) + 22,798 22,7 - 14,0 MPSAS +/- 0.2 MPSAS
Canon 550D 18-55 EFS, 35mm ISO 1600, 15 sec, RAW MPSAS = -2,617 x log(median) + 24,152 (*) 24.1 - 14 MPSAS +/- 0.2 MPSAS

(*) nécessite une nouvelle validation, due à des conditions météo peu adaptées lors de la calibration.



Courbes de réponses en fonction des APN (liées aux capteurs et aux efficacités quantiques respectives)

APN Capteur Taille Photosites Taille photosite
300D CMOS, APS-C 22,7 × 15,1 mm / 3072 × 2048 6,3 M 7.4 µm
350D CMOS, APS-C 22.2 x 14.8 mm/ 3456 x 2304 8 M 6.4 µm
1000D CMOS, APS-C 22,2 × 14,8 mm / 3888 × 2592 10,1 M 5.7 µm
550D CMOS, APS-C 22,3 × 14,9 mm / 5184 × 3456 18 M 4,3 µm



Figure 1 : Courbes de réponses simulées en fonction des APN (en abscisse : ADU, en ordonnée : MPSAS accessible)





1.1 : Protocole de mesure sur un APN déjà caractérisé

La méthode comporte deux phases : la phase d'acquisition et la phase de traitement. C'est la deuxième, exploitant les images capturées, qui fournira la réponse finale demandée.

Phase d'acquisition

Cette phase constitue la partie « sur le terrain » de la méthode :

  1. Etape 1 : Régler l'appareil photo choisi :

    1. en mode M (Manuel)
    2. une pose 15 sec
    3. avec une sensibilité de ISO 400
    4. mise au point à l'infini, ouverture maximale (la plus petite f3.5, f4...)
    5. basculer le mode autofocus de l'objectif sur « off » (mode Manuel)
    6. réglage focale (si disponible) à 35mm
    7. mode de capture RAW (ou RAW+JPEG si disponible)


  2. Etape 2 : acquérir la 1ère série de photos

    1. Vérifier la mise au point manuelle sur un objet lointain (idéalement, un nuage ou un avion)
    2. Puis viser le zénith (la verticale du point considéré)
    3. Faire au minimum 3 photos
    4. Noter l'heure


  3. Etape 3 : acquérir la 2ème série de photos

    1. Basculer la sensibilité sur ISO 800
    2. Puis viser le zénith (verticale du point considéré)
    3. Faire au minimum 3 photos
    4. Noter l'heure


  4. Etape 4 : acquérir la 3ème série de photos

    1. Basculer la sensibilité sur ISO 1600
    2. Puis viser le zénith (verticale du point considéré)
    3. Faire au minimum 3 photos
    4. Noter l'heure


  5. Etape 5 : acquérir des « darks »

    1. Remettre le cache photo sur l'objectif
    2. Refaire 3 photos sans changer la programmation (15sec, 1600 ISO, noir complet)
    3. Basculer la sensibilité sur ISO 800
    4. Refaire 3 photos sans changer la programmation (15sec, 800 ISO, noir complet)
    5. Basculer la sensibilité sur ISO 400
    6. Refaire 3 photos sans changer la programmation (15sec, 400 ISO, noir complet)
    7. Noter l'heure


  6. Etape 6 : acquérir des « offsets »

    1. Garder le cache photo sur l'objectif
    2. Changer le réglage de vitesse d'exposition : le mettre à 1/4000 sec (ou le plus rapide disponible)
    3. Refaire 3 photos sans changer la programmation (1/4000 sec, 400 ISO, noir complet)
    4. Basculer la sensibilité sur ISO 800
    5. Refaire 3 photos sans changer la programmation (1/4000 sec,800 ISO, noir complet)
    6. Basculer la sensibilité sur ISO 1600
    7. Refaire 3 photos sans changer la programmation (1/4000 sec, 1600 ISO, noir complet)


A ce stade, la phase photographique est terminée.

Remarque : si plusieurs mesures (à différents moments) sont éxécutées, il ne faut pas forcément refaire des « Dark » et « Offset », sauf si les conditions de température ont largement changées (+/- 3°C). Ces images, qui servent à « nettoyer » les images de toutes les parasites de capture sont en effet sensibles à la température (si il fait froid lors de la prise, les parasites seront d'ailleurs plus faibles).

Idéalement, on dispose donc au minimum de :

3 photos « mesure » à 400 ISO, 3 photos « mesure » à 800 ISO, 3 photos « mesure » à 1600 ISO,
+3 photos « dark »à 400 ISO, +3 photos « dark »à 800 ISO, +3 photos « dark »à 1600 ISO,
+3 photos « offset » à 400 ISO, +3 photos « offset » à 800 ISO, +3 photos « offset » à 1600 ISO,
à la fin de cette phase.

Ensuite, tout dépendra de la table de caractérisation (au début du document) :
- si le modèle pour 800 ISO est disponible, c'est la formule et les données pour 800 ISO qui fourniront directement de la mesure la représentative.
- si il n'existe pas, utiliser la formule et les données pour 400 ISO.
- et le modèle pour 1600 ISO ne sera à utiliser que dans des cas d'obscurité très profonde (rare en Belgique...).



Phase de traitement

Le traitement consiste à « réduire » (au sens de « corriger et mettre à niveau ») les photos d'une manière à pouvoir obtenir en finale une valeur « moyenne » de la luminosité d'une image après correction. Pour calculer cette valeur, il nous faut un outil. Plusieurs existent, mais celui choisi a l'avantage d'être à la fois gratuit et d'être une référence « incontestable » pour le domaine concerné.

Prérequis : télécharger et installer le programme IRIS (Windows XP/7/8/10 ou Linux/MacOSX avec Windows).
Toutes les infos sur http://www.astrosurf.com/buil/us/iris/iris.htm

La dernière version est capable de traiter les fichiers RAW les plus fréquents (Canon, Nikon, Sony, Minolta). Dans une phase ultérieure (traitement des images issue d'un smartphone), on pourra probablement utiliser le format FITS à l'entrée.

  1. Etape 7 : traiter les images sur PC

    1. Créer un répertoire du type : <votre drive>/<nom du lieu>_<date>_<iso> avec <iso> qui sera 400 , 800 et 1600
    2. Copier toutes les images faites à 400 ISO vers le répertoire _400
    3. Copier toutes les images faites à 800 ISO vers le répertoire _800
    4. Copier toutes les images faites à 1600 ISO vers le répertoire _1600
    5. Démarrer IRIS et suivre le processus décrit ci-dessous


Que faut-il traiter sous IRIS ?

Le traitement décrit ici pourra être effectué sur le contenu de chacune des répertoires (400, 800, 1600) selon le besoin. Comment estimer si on en a besoin de 400, 800 ou 1600 ? Cela dépendra normalement de la noirceur générale de la zone (échelle de Bortle).

Cette échelle catégorise rapidement (de 9 à 1) l'obscurité d'un site en examinant le niveau de visibilité des éléments du ciel (étoiles, lumière zodiacale, voie lactée). Sans rentrer dans des descriptions très précises, cette perception est très instinctive ! Inutile de vouloir faire trop d'analyse, une estimation globale à l'oil nu suffit pour déterminer la « profondeur » du traitement qu'il faudra effectuer.

Il suffit d'examiner le tableau suivant, qui reprend 5 catégories clés :
9 : généralement le ciel des villes
7 : entre des villes
5 : à la campagne proche des villes
3 : campagne éloignée des villes
1 : idéal... Que vous pouvez oublier en Belgique !


Figure 2 - Echelle de Bortle - Estimation générale de la pollution lumineuse

Une autre table très généralement utilisée (ci-dessous, une version de 2001) défini grossièrement l'équivalence entre la qualité du ciel et une valeur plus précise déjà évoquée : en magnitude / arcsec² ou MPSAS (Magnitude per Square Arc Sec). C'est cette valeur que nous allons déterminer de manière plus précise et qui servira plus tard à faire des comparaisons entre sites.


Figure 3 - Astronomical observatibility - February 2001 - Sky & Telescope - John E. Bortle

Cette table va aussi nous guider pour déterminer l'ampleur du traitement nécessaire :
- Si la zone peut être considérée visuellement entre 9 et 5 ( < 19,2 MPSAS), il suffit de traiter les images à 400 ISO.
- Si la zone peut être considérée visuellement entre 5 et 3 (< 21,4 MPSAS), il faudra traiter les images à 800 ISO.
- Si la zone peut être considérée visuellement entre 3 et 1 (> 21,3 MPSAS), il faudra traiter les images à 1600 ISO.

En Belgique, cela sera rare (si pas impossible) de trouver une zone de type 1. Mais entre 9 et 5, c'est fort commun. Donc, un seul traitement à 800 ISO sera déjà normalement très instructif.

Pour affiner ou confirmer les mesures, le traitement décrit ci-après est à répéter par valeur ISO traitée. Il suffira de changer de répertoires de données et de recommencer.

Ici, comme indiqué, nous considérons le traitement pour les images prises à 400 ISO.



Traitement standard sous IRIS

Ecran Action Commentaires
Démarrer IRIS Normalement, le logiciel se trouvera dans C:\iris\
Sélectionner le bouton « APN »  
Choisir l'appareil photo numérique puis sélectionner le bon modèle Tous les appareils ne sont pas forcément dans la liste, si vous avez :
  • Canon 60D : choisir 50D/5Dmk2,7D
  • Canon 600D : choisir 50D/5Dmk2,7D
  • Canon 1100D,1200D : choisir 5D/20D/40D/350D/500D
  • Nikon D5100 : choisir D100/D200/D3/D300
  • Sony A65 : choisir SONY (A100)
  • Sony A580 : choisir SONY (A700)


Dans le cas des appareils Canon, deux types d'image RAW existent (.crw ou .cr2).
Aller dans « Fichier », « Réglages »  
Changer les propriétés de IRIS
  • Dans la zone « chemin », indiquer le chemin complet du stockage des images, soit « <votre drivre>/<nom du lieu>_<date>_<ISO> »
  • Si ce n'est pas fait, sélectionner le type de fichier « PIC »


Cliquer Ok quand c'est fait
Choisir la fonction « Photo numérique » et « Décodage des fichiers RAW »  
On obtient une nouvelle fenêtre  
Ouvrir en même temps une fenêtre qui montre le contenu de la sub-dir contenant les image choisie 1) En vous servant de l'heure notée, repérer et sélectionner les images « offset » et glisser celle-ci dans la fenêtre de décodage...

2) dans la zone « nom », introduire « o »

3) Cliquer sur « -> CFA » et laisser faire (barre de progression)

4) quand c'est terminé, appuyer sur « effacer liste »
Recommencer pour les photos de type « Dark », 1) En vous servant de l'heure notée, sélectionner les images « dark » et glisser celle-ci dans la fenêtre de décodage...

2) dans la zone « nom », introduire « d »

3) Cliquer sur « -> CFA » et laisser faire (barre de progression)

4) quand c'est terminé, appuyer sur « effacer liste »
  En vous servant de l'heure notée, recommencer pour les photos de type « Mesures »,
1) sélectionner les images « mesures » et glisser celle-ci dans la fenêtre de décodage...

2) dans la zone « nom », introduire « i »

3) Cliquer sur « -> CFA » et laisser faire (barre de progression)

4) quand c'est terminé, appuyer sur « effacer liste »
Inspecter la sub-dir cible A ce stade, on dispose dans la même sub-dir :
- Toutes les photos originelles (format RAW)
- Un nombre d'images « dark » au format d1..dx (x = nombre d'images).pic
- Un nombre d'images « offset » au format o1..oy (y = nombre d'images).pic
- Un nombre d'images « mesures » au format i1..iz (z = nombre d'images).pic

Noter x,y,z car ces nombres d'images vont resservir.

Dans ce cas-d'exemple (voir écran) : x=5, y=3,z=5

Aller dans le menu « pré-traitement » et « faire un offset »  

Dans la fenètre ouverte Introduisez « o » et le nombre y (ici, 3), cliquez sur « Ok » et laisser le traitement se faire.

Le résultat de l'opération s'affiche

Ouvrir une zone de commande en cliquant sur le bouton indiqué « > = » Une zone de commande s'ouvre et le buton devient grisé.
Dans la zone de commande Taper « save offset » et appuyer sur « entrée » au clavier

Cela va sauver dans l'image offset.pic lre résultat du traitement
Aller dans le menu « pré-traitement » et « faire un dark »  
Une nouvelle fenêtre s'ouvre Introduire « d »,

le nom « offset » si pas déjà présent

Le nombre « x » (ici, 5)

Laisser le choix sur « médiane »

Cliquer sur ok et laisser se passer le processus
Dans la zone de commande Taper « save dark » et appuyer sur « entrée » au clavier

Cela va sauver dans l'image dark.pic lre résultat du traitement
Aller dans le menu « pré-traitement » et « Soustraire l'offset »  
Une nouvelle fenêtre s'ouvre Dans la zone générique d'entrée :
- mettre « i » (préfixe des images de mesures)
- mettre « offset » dans la zone carte offset
- mettre « io » dans la zone générique de sortie
- mettre le nombre d'image de mesures fournies (I1 à i5 = 5 images)

Cliquer sur « OK » et laisser le logiciel agir
Aller dans la zone commande Taper « load io1 »
Une image s'affiche.
Dans l'image affichée - Déplacer les curseurs de position (en bas et sur le côté) pour afficher le centre de l'image
- Une fois ceci fait, utiliser la souris pour «marquer » une zone à peu près carrée au centre de l'image.
Il suffit de «cliquer et relacher » de la même manière que l'on sélectionne une zone dans un texte ou un dessin
Aller dans le menu « pré-traitement » et « Soustraire le dark » Laisser la zone sélectée, et sélectionner dans le menu
Une nouvelle fenêtre s'ouvre» Dans la zone générique d'entrée :
- mettre « io » (préfixe des images d'entrée)
- mettre « dark » dans la zone carte dark
- mettre « id » dans la zone générique de sortie
- mettre le nombre d'image de mesures fournies (I1 à i5 = 5 images)
- Cliquer sur « OK »
Aller dans la zone commande Taper « stat3 id <nbr d'images> » et « entrée ».

Cette commande demande d'établir une statistique sur les images de préfixe id , et sur les 5 images disponibles


A ce stade...

Dans la sub-dir de traitement indiquée, on trouve



Le fichier « stats.lst » est celui qui nous intéresse. Si on ouvre ce fichier , on obtient :



Profitez-en pour directement sauver ce fichier sous un nouveau nom : stats_<ISO>.lst ce qui permettra d'isoler chaque résultat pour chacune des sensibilités utilisées.

Le contenu de ce fichier « stats » fournit, pour chaque image concernée, une analyse globale de celle-ci :
les intensités moyenne, max, min, la déviation standard et la valeur médiane.

N° photo Moyenne Max Min std Median
1 3236.5 3971.0 -1.0 1077.1 3851
2 2109.1 3918.0 -1.0 1015.4 2436
3 884.2 1777.0 -1.0 426.7 1006
4 397.2 827.0 -1.0 188.6 451
5 200.9 520.0 -1.0 90.6 225


Dans ce qui nous intéresse, c'est la valeur médiane, sur laquelle on va appliquer un logarythme (base 10). On obtient ainsi la valeur « log(median) » qui est présent dans les formules.

A ce stade, on utilise son outil favori (tableur, calculette) et on applique la formule adaptée à l'APN considéré. Ici, dans le cas du Canon 300D, 400iso, on utilisera la formule MPSAS = -2,0299 x log(valeur médiane) + 20,602

Ce qui nous donne, pour

Photo 1 : 3851 => -2,0299 x log(3851) + 20,602 = 13,323 MPSAS
Photo 2 : 2436 => -2,0299 x log(2436) + 20,602 = 13,727 MPSAS
Photo 3 : 1006 => -2,0299 x log(1006) + 20,602 = 14,507 MPSAS
Photo 4 : 451 => -2,0299 x log(451) + 20,602 = 15,214 MPSAS
Photo 5 : 225 => -2,0299 x log(225) + 20,602 = 15,827 MPSAS

A ce stade, on intègre l'erreur caractéristique issue de la caractérisation (dernière colonne du tableau des caractéristiques) et dans le cas exemple considéré, les mesures finales seront donc :

Photo 1 : 3851 => -2,0299 x log(3851) + 20,602 = 13,323 +/- 0,4 MPSAS
Photo 2 : 2436 => -2,0299 x log(2436) + 20,602 = 13,727 +/- 0,4 MPSAS
Photo 3 : 1006 => -2,0299 x log(1006) + 20,602 = 14,507 +/- 0,4 MPSAS
Photo 4 : 451 => -2,0299 x log(451) + 20,602 = 15,214 +/- 0,4 MPSAS
Photo 5 : 225 => -2,0299 x log(225) + 20,602 = 15,827 +/- 0,4 MPSAS

Si on repositionne (approximativement) dans un tableau les valeurs couramment utilisée pour l'estimation de la noirceur du ciel, on obtient la table suivante :

ISO Mag/arcsec² Echelle de Bortle Nombre d'étoiles visibles
400 14 9-8 5
400 15 9-8 10
400 16 9-8 20
400 17 9-8 100
400 18 8-7 250
400/800 19 7-6 750
400/800 20 6-5 2000
800 21 5-3 5000
800/1600 22 3-2 7500
1600 23 2-1 10000


Dans ce cas précis, avec une valeur oscillant entre 13,3 et 15,8 , on est dans une zone très lumineuse (encore le jour). Les étoiles visibles ne dépasseront guère la dizaine (uniquement les plus brillantes, et encore !).


Pour affiner les mesures :


Nous sommes en Belgique... Dépasser 19,5 MPSAS indiquerait déjà un très bon site !
Donc, les photos à 400 ISO devraient suffire pour une première approximation.
Mais, comme indiqué, ce sont les photos prises à 800 et 1600 iso qui permettront de dépasser cette valeur et d'affiner la mesure (jusque 22 MPSAS). A chaque traitement, il faudra refaire toute la procédure de la phase 7, et en traitant les darks, offset et images prises à 800 ISO et/ou 1600 ISO.


Mesure approximative pour un APN quelconque


Imaginons que l'APN considéré n'est pas dans la liste (ex : à cette date, un Nikon...).
Si on dispose des photos à 400 ISO traitées comme indiqué, on va se baser sur un modèle avec un capteur fort semblabe (en taille de capteur et nombre de photosites).

Exemples :

Canon D60 22.7mm x 15.1mm 1.6x 7.4µm x 7.4µm 6.52MP 6.30MP
Canon 300D/Digital Rebel 22.7mm x 15.1mm 1.6x 7.4µm x 7.4µm 6.52MP 6.30MP
Canon 10D 22.7mm x 15.1mm 1.6x 7.4µm x 7.4µm 6.52MP 6.30MP
Fuji S2 Pro 23.0mm x 15.5mm 1.5x 7.41µm3 6.49MP 6.17MP
Pentax *ist D 23.5mm x 15.7mm 1.5x 7.65µm x 7.65µm 6.31MP 6.10MP
Pentax *ist DS 23.5mm x 15.7mm 1.5x 7.65µm x 7.65µm 6.31MP 6.10MP
Pentax *ist DL 23.5mm x 15.7mm 1.5x 7.65µm x 7.65µm 6.31MP 6.10MP
Pentax *ist DS 23.5mm x 15.7mm 1.5x 7.65µm x 7.65µm 6.31MP 6.10MP
Konica-Minolta Maxxum 7D 23.7mm x 15.7mm 1.5x 7.68µm x 7.68µm 6.31MP 6.10MP
Sigma SD14 20.7mm x 13.8mm 1.7x 7.70µm x 7.70µm 4.82MP 4.69MP
Nikon D50 23.7mm x 15.6mm 1.5x 7.8µm x 7.8µm 6.24MP 6.10MP
Nikon D70 23.7mm x 15.6mm 1.5x 7.8µm x 7.8µm 6.24MP 6.10MP
Nikon D70s 23.6mm x 15.8mm 1.5x 7.8µm x 7.8µm 6.24MP 6.10MP
Nikon D100 23.7mm x 15.6mm 1.5x 7.8µm x 7.8µm 6.31MP 6.10MP
Fuji S3 Pro 23.0mm x 15.5mm 1.5x 7.83µm x 7.83µm3 6.45MP2 6.17MP2
Kodak DCS Pro SLR/n/c 36.0mm x 24.0mm 1.0x 7.9µm x 7.9µm 13.89MP 13.50MP
Kodak DCS Pro 14n 36.0mm x 24.0mm 1.0x 7.9µm x 7.9µm 13.89MP1 13.50MP1


=> Les blocs de même couleur = la réponse sera très proche. Entre les blocs de couleur : approximation qui sera d'autant plus grande que la différence de taille sera grande. Ex : entre un 300D (7,4) et Nikon D100(7,8), il y a 6% de lumière en plus par photosite.

Pour une approximation rapide, cela suffit. Mais pas pour un usage plus précis.



1.2 : Conclusion actuelle

Les mesures effectuées via APN sont donc largement suffisante pour une approximation générale ou une étude plus précise. Car selon la période de l'année, la pollution et différentes conditions météo, la caractérisation d'un site va fort varier. Même une mesure avec « erreur », que l'on pourra toujours corriger par des mesures plus précise ensuite, sera fort instructive sur le site concerné et la pollution lumineuse qui s'y installe.

Au plus l'APN dispose d'une réactivité plus élevée (on parle d'efficacité quantique du capteur), au plus la mesure sera précise. Si on veut analyser souvent un site, autant se contenter d'une prise (400, 800, 1600) pour simplifier le processus.

Si une seule prise peut être faite, autant prendre à 800 ISO !

Pour plus d'informations sur le processus et la justification de la méthode, veuillez lire le deuxième document.

Sinon : bonnes mesures de luminosité !

Exemple de mesures obtenues sur une longue période
Lieu : Wezembeek-Oppem, Belgique, catégorisation globale du site : 18 MPSAS, Bortle 7