L’astrophotographie est une discipline photographique passionnante, mais qui ne s’improvise pas si l’on veut obtenir une belle image. Capturer la Voie lactée et les étoiles demande de la préparation, ainsi que des connaissances en photo et en astronomie. Creusons le sujet !

Cette série d’articles va se décomposer en 3 parties. La première abordera les réglages et les bonnes pratiques photographiques pour mettre toutes les chances de votre côté et obtenir une belle image. La deuxième partie concernera les prises de vue (grand-angle, panoramique), la composition, le choix des sujets à photographier... Enfin, la troisième partie portera sur le traitement de ces images, sur DxO Optics Pro et Lightroom.

Pour les photographes débutant dans la discipline, nous vous conseillons de lire dans un premier temps l’article découverte de l’astrophotographie.

Lors d'une session astro au col Agnel dans les Alpes, matériel astronomique (à droite) et photographique (à gauche) se côtoient pour capturer différentes régions du ciel, à différentes focales. Cette prise de vue panoramique de 6 images se fonde sur tous les réglages que nous allons aborder dans cette série. Matériel et EXIFS : Nikon D750, Samyang 20mm f/1.8 ED AS UMC, 15s, f/2.8, 4000 ISO, 20mm

Cette première partie aborde les réglages et notions techniques à garder en tête lors de votre prise de vue. Grâce à eux, vous pourrez tirer parti du potentiel de votre matériel et obtenir de belles images, pour ensuite les traiter sur votre logiciel favori.

Les réglages à appliquer pour la prise de vue

Temps de pose, ouverture, sensibilité ISO… Comment les régler en astrophotographie ? Sont-ils les seuls paramètres à modifier sur votre appareil pour tirer le meilleur parti de votre matériel (spoiler : c’est non) ?

Connaître le temps de pose maximal selon la focale utilisée

Pendant combien de temps mon appareil doit-il prendre la photo ?

Reformulons légèrement la question : pendant combien de temps au maximum l’appareil peut prendre la photo, sans avoir les étoiles qui bougent sur l’image ?

La Terre tourne. Derrière cette affirmation évidente se cache un mouvement des étoiles dans le ciel qui peut devenir rapidement visible sur votre photo, si votre temps de pose est trop long pour votre focale. La technique du circumpolaire/filé d’étoiles cherche à accentuer cet effet. Dans notre cas, nous voulons que les étoiles restent des points lumineux, sans être étirées.

Comment connaître ce temps de pose selon la focale que vous souhaitez utiliser ? Il existe plusieurs méthodes de calcul, plus ou moins complexes et précises. La plus connue est la "règle des 500" (ou règle des 600). Le calcul est simple : il faut diviser 500 par la focale utilisée pour votre prise de vue. Par défaut, cela fonctionne avec les capteurs plein format ; avec les APS-C, il faut également prendre en compte le coefficient multiplicateur. Elle n’est pas la plus précise, mais elle donne un très bon aperçu du temps de pose que vous pouvez réaliser.

Voici les temps de pose selon la focale et le capteur :

La règle des 500 permet de déterminer des temps de pose corrects pour photographier le ciel sans avoir de filés d'étoiles. Avec l'habitude, vous pourrez régler le temps de pose instinctivement selon la focale de votre objectif et l'environnement dans lequel vous prenez l'image.

Ces temps de pose conseillés par la règle des 500 sont toutefois à nuancer en fonction de votre environnement et des autres réglages : la Lune, la pollution lumineuse, l’ouverture et la sensibilité sont à prendre en compte, au risque d’avoir une image trop lumineuse à certains endroits.
N’hésitez pas à effectuer plusieurs tests pour trouver la meilleure exposition !

Caractéristiques et sensibilités ISO du boitier

Il fait sombre, il faut donc augmenter la sensibilité ISO du capteur pour qu’il puisse capter plus de lumière ?

La logique est bonne, mais attention à ne pas se tromper. Une erreur commune est de penser qu'en augmentant les ISO, le capteur va capturer plus de photons car il sera plus "sensible". C'est faux : c'est le temps de pose et l'ouverture qui détermine à la fois la volume total et le flux de photons que le capteur va avoir à disposition. Lorsque l'on monte en ISO, on augmente le gain électronique de la lumière capturée. Le nombre de photon que le capteur à "vu", à exposition et ouverture égale, est le même à 1600 ou 6400 ISO, seulement l'électronique va amplifier fortement la lumière à disposition.
Les prises de vues astrophoto demandent de monter en "sensibilité" pour révéler les étoiles sur l’image. Les appareils actuels sont capables de monter dans des valeurs ISO relativement élevées tout en proposant un bruit assez contenu : 1600, 2500, 3200, 4000, 6400 ISO... sont des valeurs que nous retrouvons fréquemment dans les EXIFS des images en astrophoto.
Tous les appareils ne se valent pas, il existe des différences entre un boitier d’entrée de gamme avec un capteur APS-C et un haut de gamme équipé d’un capteur plein format.
La où les entrées de gamme proposent des images jusqu’à 1600ISO/3200ISO puis commencent à trop « forcer » sur l’amplification du signal (la lumière) et sortir des images avec un bruit assez présent, les moyens et haut de gamme sont en revanche à l’aise dans des montées jusqu’à 6400 voire 12800ISO.

Pour trouver rapidement la valeur ISO idéale de votre appareil pour une prise de vue astro, c’est à dire une image où le bruit n’est pas trop visible, procédez par tests : prenez une image à 1600ISO, contrôlez-là sur l’écran de votre boîtier, puis augmentez progressivement à 2500, 3200… jusqu'à atteindre une image ayant un fond de ciel trop bruité (avec des pixels verts/violets/roses, fourmillant un peu partout). Comparez les images entre-elles en utilisant le zoom de l'écran (n’hésitez pas à zoomer fortement !) et trouvez celle offrant le meilleur compromis.
Nous verrons un peu plus bas que la "sensibilité" ISO est un sujet très complexe. Retenez juste qu’il ne faut pas en abuser en utilisant des valeurs trop basses (200,400 ISO) ou trop élevées (6400ISO ou plus), au risque de se retrouver avec une image très bruitée, qui se rattrapera assez difficilement au traitement, même en la lissant avec les fonctions de réduction du bruit, le rendu ne sera pas esthétique sur les étoiles…

N'hésitez pas à zoomer à fond sur l'image pour vérifier la qualité d'image; ici sur ces 2 zoom dans 2 images différentes (prises avec le même Nikon D7000 dans la même soirée), nous pouvons voir l'effet du bruit sur l'image (à chaque fois, ce sont des RAW) : à gauche, à 6400ISO, l'appareil à du mal à contenir le gain imposé par une telle amplification, et laisse apparaitre un bruit granuleux et coloré, ainsi que des différences de couleur dans le fond du ciel. A droite, à 3200ISO, le D7000 propose une image plus lisse, avec un bruit très acceptable et un fond de ciel uniforme. Les différences de couleur entre les 2 images sont due à une balance des blanc différente.

L’ouverture de l’objectif

Pour l’objectif, je dois ouvrir au maximum pour laisser passer le plus de lumière possible

C’est vrai… jusqu’à un certain point ! Le ciel nocturne est très peu généreux en sources lumineuses, sauf lorsque la Lune est présente et proche de sa phrase de Pleine Lune. Les étoiles nous semblent très fines, lointaines… et il en va de même pour votre matériel, surtout que l’appareil photo est moins sensible que nos yeux en « visions instantanée » (l’oeil humain possède une équivalence en valeur ISO d’environ 40000).
L’apport de lumière au capteur, avec un temps de pose suffisant, est très important.
Utiliser un objectif qui propose une ouverture lumineuse, comme les f/1.4, f/1.8 et f/2.8, et les ouvrir au maximum, semble donc une très bonne idée.
Seulement, nous verrons dans la partie suivante que cela est un peu plus compliqué, car utiliser l’ouverture maximale de l’objectif est synonyme de défauts optiques très visibles en astrophotographie...

Sur cette prise de vue non retouchée des Pleiades volontairement "défocalisée", le vignettage est clairement visible. Ceci est dû à l'objectif : un Helios 40-2 85mm f/1.5, ouvert au maximum (certains auront remarqué son fameux bokeh tournoyant, visible ici sur les étoiles). Seulement 6s ont suffit pour prendre la lumière et les couleurs des étoiles avec cette ouverture, à 2500ISO. Ouvrir au maximum un objectif permet de faire passer beaucoup de lumière, au prix de contreparties que nous ne voulons pas forcément en astrophotographie. Nous pouvons aussi jouer avec, comme ici, le vignettage soulignant l'effet de bokeh de l'Helios.

L’enregistrement de l’image : en RAW

Votre appareil reflex ou hybride peut enregistrer les images en 2 formats : le jpg, et le RAW.
Là où le jpg peut être utilisé de jour lorsque vous souhaitez prendre des images sans nécessairement les traiter ensuite, ce format d’image n’est pas adapté pour la prise de vue astrophoto : en effet, les paramètres environnementaux lors de la prise de vue (pollution lumineuse par exemple) ainsi que l’amplitude des retouches ne vous permettrons pas de profiter pleinement du potentiel de votre image.
Si vous enregistrez la photo en jpg, vous ne pourrez pas rattraper totalement l’image sur les logiciels de traitement, car des artefacts de compression (effets de seuil, dégradés « en escaliers »...) vont apparaître si vous poussez les curseurs un peu trop fort. Vous ne pourrez pas rétablir sa balance des blancs de manière satisfaisante, elle qui est très sujette à la pollution lumineuse (couleur jaunâtre du ciel…).
En RAW, il n’y a pas de problèmes : cet équivalent du négatif en argentique conserve toutes les informations capturées par le capteur, ainsi que les réglages/objectif utilisés lors de la prise de vue : les logiciels pourront vous proposer des corrections optiques, pratique ! Il n’y a pas de compression, vous pourrez pousser les curseurs plus loin qu’avec un jpg, mieux traiter le bruit, gérer l’exposition et les détails, réduire les effets de la pollution lumineuse en corrigeant la balance des blancs sur la température et la teinte, sans massacrer les dégradés de couleur…

la désactivation de la réduction du bruit et de la stabilisation optique

Cette fonction, présente dans la majorité des boitiers, permet de réduire le bruit électronique en prenant automatiquement une deuxième image après votre prise (c’est pour cela que vous devez parfois attendre longtemps avant de voir l’image apparaître sur votre écran). Désactivez-là, laissez les logiciels le réaliser en post-traitement, ce sera plus efficace, et vous serez plus réactif sur place.
Il en va de même pour la stabilisation optique : elle est inutile de nuit, et peut vous faire consommer un peu de batterie.

la balance des blancs

Même si vous prenez l’image en RAW (comme vu plus haut) et que la balance des blancs à la prise de vue n’est pas indispensable puisqu’elle peut être rétablie en post-traitement, vous pouvez quand même prendre une autre balance que l'automatique, soit pour avoir toutes les images avec les mêmes teintes de couleur (utile en circumpolaire ou panoramique), soit pour rendre le ciel plus bleu si vous ne souhaitez pas passer par le traitement d’image. Testez sur le terrain pour déterminer celle qui vous convient le mieux, en prenant une image avec la balance « nuage » par exemple. Si vous avez la possibilité de mettre une balance des blancs avec une valeur personnalisée, vous pouvez la paramétrer autour de 3500/4000 K (pour contrer la pollution lumineuse), les résultats sont intéressants.

Même en enregistrant votre image en RAW, ce qui vous donne accès à la calibration température/teinte de l'image en post-traitement, prendre l'image avec une bonne balance dès la prise de vue est plus confortable : nous avons une vision plus naturelle de la scène, ce qui nous permet ensuite de mieux retoucher l'image, sans partir dans l'excès (image avec un ciel trop bleu). Ces 2 RAW ont une balance des blancs différente : à gauche, c'est l'automatique; à droite, c'est une personnalisée, à 3500K.

la mise au point manuelle

Débrayez votre autofocus pour passer en mode manuel, et utilisez la méthode du liveview. Une vidéo tuto est disponible ici :

Pointez l’appareil photo vers une source de lumière lointaine (lampadaire, étoiles brillantes), zoomez un maximum dans l’image avec les touches « loupe + » de votre boîtier. Jouez avec la bague de mise au point jusqu’à ce que la source de lumière soit la plus fine possible. Vous avez maintenant la mise au point parfaite à l’infini.
Au passage, notons que la position infini indiquée sur les bagues de mise au point est souvent légèrement décalée, ne vous y fiez pas aveuglément ! Nous vous conseillons très vivement d’utiliser la méthode du liveview pour être sûr d’y être réellement, et d’obtenir les étoiles les plus fines possibles.

Nous pourrions nous arrêter ici pour les réglages de boîtier, mais votre image ne révélera pas tout son potentiel… approfondissons (un peu) le sujet.

Bruit et défauts optiques : comprendre et réduire ses effets

La qualité d’une prise de vue en astrophoto est déterminé par la quantité de lumière emmagasiné (le signal) versus le bruit dû à la gestion du signal (généré par l’électronique) que l'image contient, ainsi que les défauts dû aux objectifs (nous aborderons cela dans la partie suivante).
Il se joue un rapport entre ces 2 éléments, qui s'appelle à juste titre le rapport signal sur bruit, ou SNR en anglais (Signal-to-Noise Ratio). Plus ce ratio est élevé, plus l'image sera qualitative, ce qui veut dire qu'il faut avoir une valeur de signal supérieure au bruit. Pour augmenter la valeur de signal, il faut donc collecter plus de lumière (d'où l'emploi d'optiques lumineuses et d'un temps de pose suffisant). Attention donc à ne pas trop se reposer sur la "sensibilité" de votre boîtier en ne posant que quelques secondes, alors que vous pourriez faire plus (cf partie précédente avec la règle des 500) !

Le SNR peut être amélioré par l'utilisation de capteurs ayant des photosites (les pixels) larges : en effet, ces derniers peuvent emmagasiner plus de photons et plus de signal, donc augmenter cette valeur "naturellement". C'est pour cela que certains appareils possédant des capteurs avec de gros photosites sont des modèles de choix par les astrophotographes, surtout pour le ciel profond (galaxies, nébuleuses...). La course au nombre de pixel n'est pas du tout intéressant en astrophotographie... au contraire !
Il est a noter que le comportement des boitiers en ISO est variable, et ne suis pas obligatoirement la règle du « plus je monte en sensibilité, plus c’est forcément bruité » ; il peut se classer dans 2 catégories : l’ISO variance ou d'ISO invariance. Certains appareils affichent des images de moins en moins bruitées avec la monté ISO (leurs images à 100,200,400 ISO affichent plus de bruit que celles prises à 6400 ou 12800 ISO)
2 exemples sur des boitiers plein formats : le Canon 6D MkI est ISO-variant : ses images sont médiocres dans les bas ISO en pleine nuit, mais deviennent bonnes dans des "sensibilités" à partir de 3200 ISO. Au contraire, Le Nikon D750 est ISO-invariant : peut importe les ISO, il affichera une image nocturne ayant un bruit similaire assez contenu, jusqu'à 6400 ISO.

Revenons sur la partie optique. Nous parlions d’ouverture maximale, pour récolter le plus de lumière possible. La contrepartie à ce réglage maximal sera l’apparition d’un vignettage plus ou moins important et son piqué ne sera pas optimal. A pleine ouverture, les objectifs ne proposent pas leur meilleur pouvoir de résolution, ce qui peut nous gêner en astrophoto : les étoiles semblent être plus étalées, plus floues. Le fond du ciel ne sera pas homogène en terme de luminosité, à cause du vignettage.
Pour remédier à cela, nous vous conseillons de fermer votre objectif d’au moins un, voire deux diaphragme pour être tranquille. La perte en flux lumineux est conséquent il est vrai, mais cela se compense par le temps de pose et les ISO. Une image du ciel lumineuse mais « mole » et vignettée vaut moins qu’une image un peu plus sombre, mais piquée avec un fond de ciel sans variation de luminosité.

Sur ces visuels du site dxomark.com, nous pouvons voir l'effet du vignettage du Samyang 24mm f/1.4 ED AS UMC selon l'ouverture : à f/1.4 (en haut à gauche), nous avons au moins un diaphragme de différence entre le centre et les bords. Il faut attendre f/4 (bas à droite) pour avoir un champ avec un vignettage quasi-nul. En astrophoto, nous pouvons avoir le compromis luminosité/vignettage avec une ouverture à f/2.8 (bas à gauche)Sur ces visuels du site dxomark.com, nous pouvons voir l'effet du vignettage du Samyang 24mm f/1.4 ED AS UMC selon l'ouverture : à f/1.4 (en haut à gauche), nous avons au moins un diaphragme de différence entre le centre et les bords. Il faut attendre f/4 (bas à droite) pour avoir un champ avec un vignettage quasi-nul. En astrophoto, nous pouvons avoir le compromis luminosité/vignettage avec une ouverture à f/2.8 (bas à gauche)
la répartition de l'acutance sur le champ du Samyang 24mm f/1.4 ED AS UMC dépend de l'ouverture : à f/1.4 (haut à gauche), les bords vont laisser transparaitre sur la photo des étoiles moins nettes que celles au centre. Il faut attendre f/4 (bas à droite) pour avoir une homogénéité du piqué quasi-parfaite. L'ouverture à f/2.8 (bas à gauche) offre un résultat convenable, ce qui permet de laisser plus de lumière, tout en ayant des étoiles assez nettes sur l'ensemble de l'imagela répartition de l'acutance sur le champ du Samyang 24mm f/1.4 ED AS UMC dépend de l'ouverture : à f/1.4 (haut à gauche), les bords vont laisser transparaitre sur la photo des étoiles moins nettes que celles au centre. Il faut attendre f/4 (bas à droite) pour avoir une homogénéité du piqué quasi-parfaite. L'ouverture à f/2.8 (bas à gauche) offre un résultat convenable, ce qui permet de laisser plus de lumière, tout en ayant des étoiles assez nettes sur l'ensemble de l'image

Fermer un peu plus votre objectif va limiter également d’autres défauts : la coma et l’aberration chromatique. Derrière ses 2 termes se cachent de très vilains défauts optiques à éviter autant que possible en astrophotographie.
La coma désigne l’étirement d’une source de lumière aux extrémités de l’objectif ; dans notre cas, les étoiles semblent « passer en vitesse lumière », étirées le long d’une droite passant par le centre de l’objectif. Cet effet peut-être très visible sur la plupart des objectifs, comme les ultra grand angle par exemple. Les aberrations chromatiques se voient lorsqu’il y a une variation importante et immédiate de luminosité entre 2 zones proches de l’image ; vous avez peut être remarqué parfois, sur certaines photos, un aura violet ou vert qui suivait le contour d’un objet que vous avez photographié. En astrophotographie, les étoiles les plus lumineuses ne vous font aucun cadeau, et s’entourent d’un anneau violet ou bleuté. Cela est dû à la qualité et la méthode de fabrication/traitement des lentilles de votre objectif, qui corrige plus ou moins bien ce défaut. Les objectifs portant la mention ED chez Nikon et Samyang, APO (pour apochromatique) chez Sigma, L chez Canon… ont des lentilles de très bonne qualité, mais ils peuvent coûter très cher pour certains.
Notez que le vignettage et les aberrations chromatiques sont facilement corrigeables sur les logiciels de traitement d’image, comme Lightroom, DxO Optics Pro, Camera RAW dans Photoshop….

Sur ce RAW pris avec un Tamron 17-50mm f/2.8 ouvert à f/2.8, nous pouvous voir les 3 défauts optiques : chromatisme, vignettage, coma. Sur certaines optiques, ces défauts sont encore plus visibles, avec plus d’une dizaine d’étoiles « violettes » (alors qu’elles ne le sont pas dans la réalité), une coma plutôt monstrueuse et un vignetage très marqué.

Vous pouvez connaître les caractéristiques de votre objectif en allant sur le site https://www.dxomark.com/ de DxO, qui a testé et recensé un grand nombre de couple boitier/objectif.
Si vous souhaitez investir dans un nouvel objectif photo et réaliser des images du ciel avec, vous trouverez dans l'article [Dossiers] Photographier le ciel et les étoiles : découvrir l’astrophotographie une sélection d'objectifs ayant un très bon rapport qualité-prix à moins de 600euros.

La prochaine partie de cette série d'article va aborder la prise de vue : savoir se préparer en amont, choisir son paysage terrestre et céleste selon les heures et les saisons, composer l'image en fonction de la focale, en grand angle ou en panoramique.

Maxime Oudoux

Photographe Indépendant spécialisé en astrophotographie, amoureux du ciel et des paysages nocturnes. Ses publications 

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