Les filtres en astronomie

Suite à plusieurs messages sur le sujet... Et si on parlait montage de filtres et des correcteurs ?

Les filtres sont normalement fait pour être placés près du foyer

Quand on parle de filtres "parafocaux", cela veut dire que 
a) qu'ils ont tous (en théorie) la même épaisseur (avec une tolérance de ~ 50µm)
b) quelque soit le filtre utilisé, le décalage de mise au point (5-20 µm) n'auront aucun effet pour les F/D courants... (jusque 10-15)
c) quelque soit l'ordre, ce décalage est constant aussi...

Mais, donc : ce décalage existe... Si on "mélange" les filtres (constructeur, types, position), la mise au point sera donc plus ou moins affectée, selon les longueurs d'ondes capturées. 

Ensuite, un filtre de mauvaise qualité pourra générer des aberrations (défaut d'alignement, surface non parallèle). Si on a un décalage, l'effet sera perceptible sur l'image (au centre, peut-être pas, mais en bordure, oui).  

Donc : de préférence, un bon filtre doit avoir une "puissance optique" nulle et pas (ou peu) d'aberrations optiques. 

Maintenant, trois questions subsistent : le type de filtre, la position et l'influence avec les correcteurs divers...

Tout d'abord, pour reprendre le fil de la discussion "diamètre" en astro...

Précisons que les filtres sont disponibles en plusieurs diamètres (bague et filtre réel)

- 28mm de diamètre, monté sur chassis au coulant 31,75mm

- 28mm de diamètre, monté dans un insert 31mm (pour les caméras QSI)

- 36mm de diamètre non monté (pour la tourelle à filtres de la caméra SBIG ST-8300)

- 49,7mm de diamètre, monté sur chassis au coulant 50,8mm (2")

- 49,7mm x 49,7mm carré non monté

- 65mm x 65mm carré non monté (pour la tourelle à filtres de la caméra SBIG STX)

Et le prix : évoluent également dans l'évolution de la taille... 

Donc : dans les calculs optiques (passage, diffraction, etc..), il faut en théorie en tenir compte !

Soyons réaliste : l'influence entre 31.75-28 = 3.75 mm et 50,8 - 49.7 = 1.1mm  est largement 
différente en terme de vignetage !

Donc : un filtre 2", si possible, est toujours plus intéressant que le modèle plus petit...
Mais évidemment, le coût varie fortement... 

Un peu de métallurgie :

Il y a des filtres de type :
- absorbant, qui filtre une partie ou l'entièreté d'une bande de fréquences
- interférentiel, qui peut combiner plusieurs blocages/passage dans des longueurs d'ondes précises 
- réfléchissant, pour rejeter une bande de fréquences
- polarisant, pour faire varier globalement le passage d'une bande de fréquences

Les usages :
- contraste : faire varier le résultat par l'assombrissement de certaines couleurs
- sélection : isoler une (ou) plusieurs bande de longueurs d'ondes pour augmenter le pouvoir séparateur (Rappel : jaune-vert = max 0.3µ, alors que UV = 0.2µ) ou améliorer un signal précis en supprimant les parasites
- compensation : ajuster un rendu (température, rendu des couleurs) pour un capteur
- protection : protéger le capteur, ex : solaire...
- neutres : généralement, pour faire baisser la luminosité globale sans faire varier la distribution spectrale ou protéger physiquement le capteur

Les filtres de "sélection" sont appelés "multi-couches", car plusieurs couches de matériaux doivent être assemblés pour pouvoir obtenir des coupures multiples dans le spectre.

Exemple

Un filtre IDAS-LPS qui vise à supprimer les longueurs d'ondes de la pollution lumineuse...
(et qui ne servira bientôt plus à rien avec les LED... )

Le filtre "clair"


Les filtres clairs n'ont en théorie aucune propriété optique particulière. 
Ils sont utilisés comme protection contre la poussière et surtout comme dispositif parfocal pour d'autres filtres (donc, si on est "sans filtre" ou "avec filtre", la mise au point ne bouge pas).

Le filtre clair doit donc être placé dans une tourelle à filtres en association avec d'autres filtres d'épaisseur semblable.

Rappel : la présence de filtres, quels qu'ils soient, modifie la distance de mise au point.

Par conséquent, si le filtre "clair" :
- facilite la mise au point avant d'utiliser des filtres plus réducteurs de lumière (UV, IR, H-alpha ou S-II)
- ne (doit, en théorie) RIEN filtrer, ni les UV, ni les IR
- dispose d'un traitement (multicouche) qui doit pouvoir supprimer tout reflets parasites

Le deuxième intérêt est évidemment la protection contre la poussière... 
Mais soyons logique : dans une roue à filtres, il y en a aussi, mais moins... !

=> donc, sauf un filtre "clair" de type "clip" qui se fixerait très près du capteur, il y aura toujours 
de la poussière qui circulera entre les optiques et le capteur avec une roue à filtre, sauf les modèles 
"étanches" qui ne concernent guère l'amateur.

Comme il ne modifie pas le spectre de transmission, la balance des couleurs est conservée. 

Epaisseur : selon le constructeur !

- Astronomik "clair" = 1mm +/- 50µm
- Astrodon,  type "multicouche" ou "interférentiel", ex : H-Alpha = 3 mm !

=> pas la même chose... Si vous commencez avec un, faudra suivre avec lui ensuite...   

Et aussi : "totalement transparent" dans TOUTES les longueurs d'onde, cela coûte cher 

Un filtre clair Astrodon, cela fait 330 eur tout de même... (pour ne rien faire, si on y pense... ) 

Et les autres... Cela varie, de 25 à 90 eur... Avec des courbes annoncées variables...

Ex : Filtre Astronomik... 


 
Rappel : 400nm correspond au bleu profond, 520nm au vert et 600nm au rouge. 
La raie de l'hydrogène ionisé, l'élément le plus abondant de l'Univers, se situe à 656nm. 

Ex: Baader clair


Donc : en règle générale, même avec un filtre "clair", attention au "cumul" !
=> si mode "clip" + observation "visuelle" = pas trop de problème... 
Mais si on cherches les extrêmes, cela risque d'avoir une influence.

Mais cela ne concerne que la "crème" (AstroLulu, Brady, Serge, Teca, Andy...) 
des astrophotographes du forum...

Les autres (comme moi) seront simplement content qu'avoir bien pointé l'objet... 

Les filtres "couleur" simples... 

Soyons logique dès le début... 

Si vous voyez un set de "filtres pour débuter" à 60 eur sur une foire,
et que vous voyez un "kit" du genre 


Comportant :

Le boîtier de 4 filtres contient :

1 filtre rouge (R) E-Series ou I-Series
1 filtre vert (V) E-Series ou I-Series
1 filtre bleu (B) E-Series ou I-Series
1 filtre luminance (L) E-Series ou I-Series

A 1195 eur ailleurs... 

C'est qu'il doit y avoir une différence quelque part... 
De la matière pour la prochaine fois...

Waow merci Thierry pour ce super résumé ! C'est vraiment tout un monde ces filtres !

Rappel : à quoi sert un filtre couleur ?

Pas à "voir" en couleur, évidemment... 
Mais bien à filtrer ou renforcer certaines longueurs d'ondes...

Un exemple pratique


http://www.astrosurf.com/luxorion/Images/mars-white-red-ir-hst.jpg

De gauche à droite, filtre clair, rouge, infrarouge et une  vue "Hubble"... 

L'intérêt des filtres saute directement aux yeux...   
Le choix de x ou de y pour voir un objet ou l'autre est un chapitre entier... 
On y reviendra, pour le moment : voyons le filtre en lui-même.

Les "anciens" s'en souviendront, les filtres de couleur étaient en gélatine, il n'y a pas si longtemps...
Et il fallait un "support" pour les monter sur un appareil photo...

De nos jours, on a deux types de support commun : plastique et verre. 

Lequel est le mieux ?

J'ai déjà tout lu sur le sujet... A mon sens, ils ont tous les deux des avantages et inconvénients :
- plastique peuvent être colorés via son composant de base et sont incassables (sauf volonté)...
- le verre est plus "plan" et moins sensible aux variations
- plastique est plus léger et moins cher...Mais se raie définitivement, ce qui le dégrade à la longue
- verre est plus facilement rectifié et on ajoute des composants sur sa surface.

Ainsi, un filtre coloré en verre recevra un polissage plus poussé et des couches anti-reflets.
Le traitement de surface pourra d'ailleurs aussi rajouter une "coupure" supplémentaire dans des longueurs d'ondes non désirées.

Et cet aspect, souvent oublié, est clé dans la "qualité de l'image obtenue... Car si la transmission n'est pas 
optimale, le filtre peut générer plus de problèmes que d'avantages !

Le revêtement anti-reflets (complexe) est généralement nommé :
- "Coated" ou "single coated" : quand une une seule face est traitée, avec 1 couche anti-reflet (vers l'extérieur, généralement)
- "Fully coated" : toutes les surfaces extérieures sont traitées avec avec 1 couche anti-reflet
- "Multicoated" : une seule face (contact avec l'air) est traité en traitement anti-reflet multi-couches
- "Fully multicoated" : toutes les surfaces extérieures sont traitées avec avec  traitement anti-reflet multi-couches

Et quand c'est fait, cela se voit... 

http://www.astrosurf.com/luxorion/rapport-coating-fr.htm

A gauche, sans... A droite : avec... Y a pas photo... 

On en revient aux filtres couleurs "simple" (simple couche), et vous avez compris que le verre est supposé vous apporter des avantages... Si il est de bonne qualité ! 

Et ne pas négliger la perte en luminosité liée à leur usage 

Ex : 
- le "F08" filtre Jaune léger 8, a un facteur de transmission de 83%
- Le "Filtre Rouge léger 23A", est à 25% !
- le "Filtre Jaune 12" avoisine les 74%

Donc, soit l'objet est suffisamment lumineux, soit il faudra poser plus...

Remarquez que l'on parle de filtre "23A"... Ce chiffre correspond à la numérotation Wratten.

Ce numéro "Wratten", inventé par Frederick Wratten fut utilisé par Kodak pour référencer la fabrication des filtres. Si le numéro indique bien la couleur d'un filtre, son ordre est arbitraire...   

Ex : 80A–80D = bleu, 81A–81EF = orange... 

Mais la lettre suivant le n° indique la "puissance" du filtre. 
Pour avoir une vue complète sur la liaison entre transmission et longueurs d'ondes, il faut lire des tables, telle que celles-ci :

http://www.karmalimbo.com/aro/pics/filters/transmision%20of%20wratten%20filters.pdf

En théorie, si un filtre porte un n° donné, il doit fournir les caractéristiques identiques, quel que soit la marque...

Mais cette norme est ancienne...  Et liée au monde argentique (et gélatine). 

Il faut donc revenir aux basiques : ce sont des filtres teintés dans la masse, donc :
- "pentes" du filtre étalées (donc un "vert" laissera passer autre chose...) 
- la transmission sera de toute façon faible, ou limitée
- en astronomie, ou on désire "voir" une chose précise, c'est pas trop terrible... 

Ex, un filtre "bleu", de construction chinoise, donne :

http://www.asemonline.org/members-pages/john-duchek-s-page/1-25-filters

Et c'est valable pour tous... 

Ex : filtre 29, rouge, devrait être un filtre laissant passer à partir de 610nm (voir document), mais ne coupera pas les IR, ce qui pourrait être gênant pour astrophotographie mais ne dérange pas en visuel.

ex : filtre vert 61, vert, au centre des fréquences, est censé filtrer de 480 à 590nm. Mais en fait :  laisse aussi passer les IR (et parfois en UV). A 520nm, il est à son maximum : 40% ! Ce qui est peu... 

Donc : c'est pas cher et cela rend des services en planétaire, mais si on veut observer des objets précis du ciel profond, mieux vaut se rabattre sur les filtres actuels interférentiels. Car si en "standard" on est à 40% du signal utile à 520nm, un filtre vert interférentiel sera proche de 90% de transmission sur un spectre désiré.

L'usage en planétaire : 

Le principe est toujours le même : améliorer le contraste, en rendant des zones de l'image plus détectable pour nos yeux (super adaptatifs en intensité, mais limité en fréquence)

Si cela s'applique facilement sur des objets brillants du ciel, tels les planètes, cela peut aussi s'appliquer sur les 
objets larges, tels les galaxies et nébuleuses. Deux effets sont en jeu : la complémentarité des couleurs et le contraste.

La complémentarité des couleurs, il suffit de se replonger dans la photo N/B argentique... 
Pour faire "ressortir" une couleur, il suffit de la photographier à travers un filtre de sa couleur complémentaire

Ex : tache rouge de Jupiter + filtre jaune orange = on ne voit plus rien... 
Mais avec un filtre de couleur complémentaire, soit ici le bleu ciel pour faire "ressortir" la tache par contraste... 

La roue chromatique des couleurs primaires et complémentaire se trouve dans tout bon manuel..
 
De l'exemple, orange (cercle extérieur) = bleu complémentaire (cercle intérieur)
  
Le contraste, c'est simple, il est calculé via c = (b2 - b1) / b2, 
avec b1,b2 = brillance des deux surfaces examinées et c = contraste 

Comme c'est de la brillance, on calcule en cd/m²

Exemple 
- une zone blanche de 600 cd/m², une zone noire à 300 cd/m², le contraste vaut c = (600 - 300)/600 = 0.5 or 50%
- si on atténue globalement l'image de 50 cd/m², c = (550 - 350)/550 or 0.36 or 36%

Donc une très faible baisse de brillance (ici <10 %) induit une plus grande différence de contraste (14%)...

Si l'intensité de la zone noire peut être diminuée par complémentarité, alors c=(550-250)/550 = 54%, on gagne...

De nombreuses tables pour l'usage en visuel et photo existent... Il suffit de chercher sur le net...

http://pgj.pagesperso-orange.fr/filtres.htm
http://www.astrosurf.com/luxorion/rapport-filtres-colores.htm

etc...

Mais voici un résumé rapide (astronome.fr)

N°8, transmission de 83%. Couleur jaune clair. 
Révèle un grand nombre de détails sur la Lune. Sur Mars fait ressortir les mers. Augmente les détails à faible contraste sur Vénus. Utile également pour les comètes lumineuses ou il fait ressortir la queue de poussières. Sur Jupiter et Saturne, révèle les détails orange et rouge.

N°12, transmission de 74%. Couleur jaune. 
Ce filtre est utile pour l'observation de la Lune, où il permet une augmentation de contraste sur les détails très fins comme les rainures Hygius et Triesnecker. Il permet en outre de couper une bonne partie de la luminosité trop importante.
Sur Mars cette couleur permet de révéler les zones rouge et orange en augmentant leurs contrastes et en fonçant les zones bleu vert. 
La planète Saturne et Jupiter sont également intéressantes avec cette couleur. Augmente assez sensiblement le contraste des zones bleues, et éclairci les parties jaunes orangées. 


N°11, transmission de 78%. Couleur jaune vert. 
Améliore sensiblement le contraste des zones rouges orangées de Jupiter et Saturne. Fonce les mers de Mars et éclaircit la division de Cassini dans les anneaux de Saturne.

N°15, transmission de 67%. Couleur jaune foncé. 
Ce filtre est utile pour augmenter le contraste sur la Lune. Très utile aussi sur Mars pour les régions polaires et désertiques. Permet l'augmentation du contraste sur les bandes oranges et rouges de Saturne et Jupiter. Rehausse les faibles contrastes sur les nuages de Vénus.

N°21, transmission de 46%. Couleur orange.
Sur Saturne et Jupiter cette couleur permet d'améliorer la vision des détails des bandes et de façon plus générale, les régions polaires.
Sur la Lune, il fait ressortir les grandes régions lunaire, tels que les mers.
Sur Mars, ce filtre peu aussi rendre des services, où il fait ressortir les détails sur les bords des mers, en les rendant plus foncés.
Sur Vénus, il permet de réduire la luminosité trop forte, et de mieux observer les différentes phases.


N°23A, transmission de 25 %. Couleur rouge clair.
Sur la Lune, il permet de diminuer la forte luminosité, et aussi d'améliorer le contraste général.
Sur Jupiter, Saturne et Mars, il améliore le contraste des zones bleu, vert.
Utile aussi pour Mercure qu'il permet de détacher du fond du ciel.
Sur Vénus, lorsque l'on mène une observation de jour, il permet de réduire sa forte luminosité sur le fond de ciel bleu.

N°25, transmission de 14%. Couleur rouge foncé.
Ce filtre est à utiliser sur des diamètre important (200 mm ou plus).
Il coupe les longueurs d'ondes bleues et vertes.
Sur Mars, il fait ressortir les contours des calottes polaires ainsi que les mers martiennes.
Sur Jupiter et Saturne, il permet d'étudier les bandes nuageuses bleues.
Sur Vénus, et pendant des observations diurnes, il réduit la luminosité de la planète, tout en augmentant le contraste du fond du ciel.


N°38A, transmission de 17%. Couleur bleu foncé.
Utile sur Jupiter où il améliore le contraste des structures rouges des bandes ainsi que les détails dans la Grande Tache Rouge. Sur Mars, met en évidence les tempêtes de poussières. Augmente le contraste des nuages de Vénus.

N°56, transmission de 53%. Couleur vert clair. 
Très utile pour l'observation des calottes polaires martiennes ainsi que des tempêtes de poussière jaunâtres à la surface de Mars. Augmente le contraste des régions rouges et bleus dans l'atmosphère de ainsi que des bandes nuageuses. Améliore les détails sur la surface de la Lune.

N°47, transmission de 13%. Couleur violet. 
Augmente le contraste des calottes de Mars. Accroît les détails de l'atmosphère de Vénus. Utile sur Saturne pour observer en détail le système des anneaux. Sur la Lune fait met en évidence certains détails dans les mers.


N°58, transmission de 24%. Couleur vert foncé.
De même que le filtre N°25, ce filtre devrait être utilisé sur des diamètres de 200 mm minimum.
Sur la Lune, diminue fortement la luminosité.
Sur Mars, il augmente fortement le contraste des calottes polaires.
Sur Vénus, permet de saisir les fins détails de l'atmosphère.
Sur Saturne, fait ressortir les formations nuageuses blanches.
Sur Jupiter, augmente fortement le contraste de la Grande Tache Rouge.

N°80A, transmission de 30 %. Couleur bleu clair.
Sur la Lune, permet d'améliorer la contraste général.
Sur Saturne, augmente la visibilité des détails dans les bandes atmosphériques.
Sur Jupiter, fait ressortir les WOS en périphérie des bandes atmosphériques.

N°82A, transmission de 73 %. Couleur bleu léger. 
Très intéressant pour l'observation de la Lune, de Mars, Jupiter et Saturne. Ce filtre accroît les détails à faible contraste sans atténuer la luminosité générale de la planète.

ND 96, transmission de 25%. Couleur gris neutre.
Il transmet toutes les longueurs d'ondes.
Sur la Lune, il est excellent pour atténuer la luminosité lunaire.
Utile aussi sur les étoiles doubles, lorsque l'une des composantes est plus lumineuse que l'autre.


N°118, polarisant.
Sur la Lune permet de réduire les zones de forte luminosité de façon réglable par rotation du filtre dans sa monture. Peu être associé avec d'autres filtres.

La superposition des filtres... 

Si on veut faire des économies, on peut essayer de "fabriquer" un pseudo-interférentiel en 
combinant deux (ou trois) filtres standards... 

En théorie, certes.. En pratique : bof... 
Car la perte en luminosité combinée est trop forte et donc : peu utile...

Le seul cas que j'ai testé est la combinaison de deux filtres 
- R630 : rouge + IR
- W47 : bleu + IR

En assemblant R devant B, on "extrait" le IR.. Pour un capteur qui saura le détecter !
Et là, on est dans la spectro, qui est une autre histoire...

La capture couleur "visuelle" via une camera N/B

Il suffit d'additionner trois captures N/B faites avec des filtres R, G, B pour obtenir une image couleur...

Et en rajoutant une quatrième capture (rien que l'intensité), on compense la perte de transmission
en "boostant" la lumière... Et donc : traitement "LRGB", on y reviendra...

Jusque là, tout le monde suit... Et on se précipite sur le kit "débutant" à 45 eur (filtres type Kodak
produits en chine) pour faire des images... 

Maintenant, est-ce que les filtres "Kodak" (comme expliqués) sont vraiment bons pour faire cela ?
Et en plus, sur la fantastique (et chère) CCD 'haute performance" que vous venez juste d'acquérir ?

Après tout, après avoir dépensé 1000 eur pour la CCD, un filtre, c'est un filtre, non ? 

La réponse est : le résultat sera moyen...  
Mais vous fournira un argument pour acheter une autre CCD, plus chère, en gardant vos filtres 

Car, comme évoqué : les résultats risquent (largement) de ne pas être parfaits, vu le déséquilibre des filtres entre eux. 
- ils ne sont pas "exactement" rouge, vert, bleu... 
- ils ne sont pas équilibrés entre eux en terme de transmission (faible pour l'un, plus fort pour l'autre)
- Il y a "chevauchement" dans les plages de fréquences de chacun (un bleu va laisser passer du vert...)
etc... 

Donc, très différents des filtres de couleurs "Kodak" (et de facto : plus de sous... ) 
on va trouver des filtres "RGB pour astro-photographie" sur le marché.


Ex : https://www.telescopes-et-accessoires.fr/fr/filtres/631-set-de-4-filtres-lrvb-astrodon-i-series.html

A 1195 eur en 2", tout de même...
(oups, le prix de la CCD... )

Ils vont être construits avec plus de soins, en laissant passer le maximum de lumière dans chaque bande de couleur, mais en limitant les chevauchements au minimum.

=> on se rapproche des interférentiels



On peut voir les courbes de transmission égales (annoncée 100%) et correctement séparées (si chevauchement, il est minime)

Remarquez aussi l'usage du filtre "clair"... 

L'assemblage des filtres RGB donnera une image "plus large" que la représentation pour l'oeil humain (dans l'IR, par exemple...)

Là, deux choix sont possibles :
- soit on garde l'entièreté du signal RGB car il vous intéresse...
- soit on rajoute une coupure UV/IR, via le filtre clair, pour supprimer les informations sortant du cadre purement visuel.
et va "booster" les luminosités dans cette bande de fréquences, mais aussi limiter la réponse ailleurs
=> tout dépend du but recherché.

En plus, on va pouvoir choisir un autre paramètre : le type de capteur... 

La principale caractéristique de ces filtres LRVB est de chercher l'équilibre de la balance des couleurs. 
Une pose identique fournira  un rapport 1:1:1 (à plus ou moins 10%) dans la balance, rendant la couleur la plus "naturelle" possible.

Dans les autres filtres, il faudra "doser" la pose en fonction de la couleur, de la valeur de transmission et du capteur.

On voit donc apparaître des filtres "adaptés" soit pour caméras CCD équipées de capteurs Kodak, soit pour les capteurs interligne (autres).

De plus, comme évoqué, on peut également avoir à choisir le "type" de luminance que l'on désire : 
- le type Clair/IR qui laisse passer IR, mais bloque UV
- le filtre Clair/L (filtre luminance) qui ne ne laisse passer ni les UV, ni les IR

Et ce choix va être aussi lié au type de votre optique : le Clair/IR est plus adapté au lunettes apochromatiques,
tels que les Ritchey-Chrétien ou les Newton. Dans tous les autres cas, le filtre Clair/L est plus d'usage.

Si vous avez plusieurs instruments, faudra faire des choix... Que désirez-vous faire ? 

Et on n'a même pas encore abordé les filtres (vraiment) amusants... 

Les filtres photométriques

A ceux qui ne veulent faire que de la photo astro "jolie", ce chapitre n'est pas pour eux... 

A ceux qui veulent pouvoir observer des phénomènes astro de manière précise, vous êtes concernés..

La photométrie est une technique scientifique pour mesurer la quantité de lumière émise par une source dans une plage de longueur d’onde données. 

Il existe plusieurs systèmes de "couleur" photométriques, mais le plus fréquemment utilisé celui de Bessel (dérivé des modèles de Johnson et de Cousins). 

Ici, les constructeurs de filtres se doivent de respecter les normes le plus précisément possible, car 
le but recherché est de pouvoir comparer deux mesures faites par deux personnes 
(et donc matériel) différentes

On a donc un "jeu" de filtres standards, de Bessel, qui comprend 5 bandes de lumières : u, b, v, r et i.


Et de plus, La transmissivité de chacun des filtres doit être convoluée avec la courbe d'efficacité quantique du détecteur CCD pour obtenir la bande passante totale. (clair, isn'it ? )

Dans certains cas, il y a une très légère "perte" avec le filtre U, n'est pas parfaitement étanche à la lumière dans la région 6800 - 7500 (c'est ce qu'on appelle un "red-leak"). La transmissivité est faible mais peut devenir non-négligeable si on observe des sources brillantes avec ce type de filtre... 

Pour supprimer la fuite : on ré-observe la même cible à travers la combinaison des filtres U et R superposés.
(vous vous souvenez du seul cas testé d'assemblage ? ) 

Je suppose qu'il est inutile de préciser que tous les filtres doivent être identiques, au niveau fabrication...

Mais si on veut faire un "peu plus" que regarder, c'est obligatoire.

Ils sont utilisés dans la mesure et l'étude des variations d'intensité lumineuse des astres, domaine qui permet de déterminer la magnitude et la distance des étoiles, d'étudier les supernovae, les diamètres et la rotation des astéroïdes, de mesurer précisément les variations de magnitude des étoiles variables, etc. 

Les filtres photométriques sont parmi les outils de base des astronomes amateurs (et surtout professionnels) souhaitant effectuer des travaux à caractère scientifique car leur calibrage extrêmement rigoureux rend les mesures effectuées universelles.

Ex de caractéristiques :
- Transmission lumineuse maximale sur les objets faibles.
- Traitements optiques très résistants.
- Aucun halo autour des étoiles.
- Pas de dépendance à des filtres en verres colorés obsolètes.
- Filtre Ic avec traitement coupant la transmission à 900nm.
- Filtres de qualité "Recherche".
- Transmission supérieure à 95%.

D'autre part, selon le matériau, on peut avoir des surprises. ex :  Verre Schott BG-39 (associé au verre Schott GG-495) utilisé dans le filtre V classique peut devenir brumeux à cause d'une cristallisation de surface lors de l'exposition à l'humidité. 
Il est donc nécessaire de couvrir chacune de ses surfaces exposées par un filtre clair, ce qui le rend beaucoup plus épais. 
=> 3 filtres pour une seule mesure !

Et j'en passe... 

Faut-il indiquer que l'on en est facilement à 400 eur par filtre 2" ?

Perso : je me serai contenté du Baader en occase..  (sinon : 795 eur neuf pour les 5 en 31.75mm . )

Mais, pour "moins cher"... On peut rechercher les filtres dont la composantes V est proche de celle de la gamme Bessel,
et de ce fait se "rapprocher" des mesures correctes.

On a parfois de bonnes surprises...

Remarque : ici,je vous jure que j'ai simplifié... Car sinon, il faudrait parler de tout ceci...



Et j'en passe...
Mais si cela intéresse l'un de vous,un jour ? 

Les filtres interférentiels 

On arrive au bout d'une explication "de base" du domaine...

Ceux-ci sont formés par la superposition de très fines couches de métaux sur une
surface de verre. Ces couches possèdent une épaisseur de l'ordre de la longueur 
d'onde de la lumière (quelques centaines de nanomètre ~ 10-6 - 10-7 m ) qui 
permettent la réflexion et la réfraction de la lumière à chaque interface.

Une réflexion multiple peut avoir lieu et la somme de ondes réfléchies peut donner lieu 
- soit à une interférence constructive (addition positive de la résultante des ondes) pour certaine longueurs d'ondes, dans ce cas, la lumière de ces longueurs d'onde sera réfléchie et non transmise. 
- soit à des interférences destructives qui ne peuvent pas être réfléchies mais dont la lumière sera transmise par le filtre.

En combinant les deux effets, on parvient à construire une "grille" de sélection des fréquences 
entre entrée et sortie.



On utilise ces filtres dans deux cas principaux :
- pour observer une ou des longueur(s) d'onde(s) particulière(s)
- pour couper la pollution lumineuse due à l'éclairage urbain

Ces filtres peuvent être employés pour l'observation visuelle ou la photographie.

La lumière, que ce soit celle des nébuleuses ou celle de l'éclairage urbain, se divise en deux parties importantes: 
-  le continu, qui se retrouve à toutes les longueurs d'ondes, c'est-à-dire dans toutes les couleurs. C'est la lumière blanche. 

- les raies spectrales (ou raies d'émission) qui sont produites à des longueurs d'ondes bien particulières selon l'élément
chimique qui en est la source. 

Deux exemples courants : 
- l'hydrogène émet une raie rouge à 656.3 nm (H-Alpha), une raie bleue à 486.1 nm (H-Beta), etc.
- l'oxygène ionisé (deux fois) émet surtout une raie verte à 500.7 nm. 

Ce sont ces "raies", des longueurs d'ondes particulières qui forment le spectre caractéristique d'un objet. 

Quand à la pollution lumineuse, actuellement, elle est surtout produite par le mercure qui émet plusieurs raies
(404.7, 435.8, 546.1, 577.0 et 579.1 nm) et le sodium qui produit deux raies intenses dans le jaune à 589.0 et 589.6 nm. 

Les lampes au mercure et au sodium produisent aussi un continu car le gaz qu'elles contiennent est sous haute pression.
Plus la pression du gaz utilisé est faible, plus le continu diminue pour faire place aux raies.

Rem : avec les LED, tout ceci change... Et le spectre de plus en plus continu (lumière blanche) émis par ceux-ci finiront
par totalement occulter le ciel... Sans solution de rechange 

Filtres interférentiels à nébuleuses

Ok, on va donc se concentrer sur les longueurs d'ondes émises par les nébuleuses, et filtrer celles-ci.

Rem : a force de ne chercher que ce qu'on connait, on risque aussi de rater un truc, un jour... 
Donc : il faut toujours prendre une mesure "de base" sans filtre, on ne sait jamais 
 
On cherche quoi ?
- H-Alpha, OIII ou H-Beta
- produites par l'hydrogène et l'oxygène doublement ionisé (O++)
Ces trois raies spectrales sont (généralement) présentes dans les nébuleuses.

Sur tout ce qui est "continu", ces filtres vont modifier les couleurs et changer la balance.
De plus, OIII et H-Beta sont monochromatiques. = capteur N/B = photo N/B

Et de plus la pollution lumineuse vient perturber tout ce petit monde...

Filtre H-Alpha

Lumicon (81 eur/31.75)


ou 



Astrodon (5 nm, 420 eur/31.75)



Astronomik (6nm, 199 eur/31.75)




Custom Scientific (4.5nm, 600 eur/31.75)




Ok, vous avez compris que l'on va rentrer dans un sujet fleuve... Rien que avec H-Alpha !

Commençons par la première image...

- elle est pratique, car elle montre les différentes raies auxquelles il faut porter attention (ici et plus tard)
- elle montre qu'un filtre Lumicon coupe tout ce qui est avant H-Alpha, mais laisse le reste (donc, IR et PL aussi..)
=> si vous êtes intéressé par l'aspect H Alpha et IR de l'observation, un bon choix...
=> si seul le H Alpha (nébuleuse) vous intéresse : mauvais choix...

Dans les trois suivantes ( avec prix liés...), on "isole" le H-Alpha avec des "bandes passantes" différentes (4.5, 5, 6 nm)

La largeur de la bande passante du filtre est exprimée par sa FWHM (Full-Width at Half-Maximum Intensity, 
ou intensité à mi-hauteur de courbe) en nanomètres. 

Plus la bande passante est étroite, moins le bruit de fond de ciel est important.

Au plus petit le chiffre, au plus "poussée" est la sélection. Mais... Aussi plus fine sera la mise au point !
Le 4.5nm, sans oculaire motorisé, il faudra de la chance !   

De plus, si on accumule les photons sur de longue période, on risque toujours le "blooming" (débordement) en regardant 
une étoile fortement génératrice (y a pas que la nébuleuse qui émet, évidemment). En "réduisant" la bande passante, 
on réduit cet effet.  (moins de photons)

Ex : différence entre 9nm et 3nm


A cela, il faut toujours rajouter la sensibilité de votre capteur !

Ex : ASI 178... 


Au plus on "resserra" sur le pic H-Alpha, au mieux on aura un QE et une capture R... 
Mais que environ 0.7 tout de même, donc regardez si cela en vaut la peine, ou se préparer à poser plus longtemps (suivi)

=>  la question du défiltrage pour APN (et lequel), pour le but recherché, par exemple... 

Autre aspect : La raie NII (658,4nm) est extrêmement proche de celle de H-alpha (656,3nm) et la plupart des filtres H-alpha du marché, dont la FWHM est comprise entre 4,5 et 10, englobent de-facto la raie NII. 

Il faudrait tous les appeller "Ha + NII" 
Et seul < 4.5nm = sont de "vrais" Ha 

Ok, faut-il dès lors toujours acheter un 3nm ? (1200 eur/2") 

Ben, évidemment, à notre niveau... Cela a peu de sens, car nos tubes ne sont guère optimisé non plus !
(sauf celui de Serge...  )

Et en plus, la mise au point, déjà évoquée, sera une torture totale sauf appareil de mesure lié...

Donc, et la remarque sera valable pour tous les filtres interférentiels : viser l'adéquation entre 
- objets recherchés
- but de l'observation ("joli" ou "mesure")
- tube et optiques (comportement pour la longueur considérée)
- capteur et QE dans les fréquences "utiles"
- suivi possible (inutile de viser du 4.5nm si on on a pas un suivi impeccable)

Dans ce domaine... Chercher systématiquement le "meilleur" n'a, à mon sens, que peu d'intérêt à 
notre niveau amateur. Et dans le cas "jolie photos", certainement pas !

Dans les filtres présentés (il y en a d'autres sur le marché), le Astronomik n'est pas mal...    

- bande passante 
- ok pour instruments dont le rapport F/D est compris entre 3,75 et 15. 
- il existe même des modèles pour F/D plus courts sur demande
- disponible en pas mal de version : standard et clip (EOS et Sony)
- remarque : PAS pour le soleil... la surface n'est pas adaptée...
- Prix...   passe de 199 eur/1.25' à 479 eur/2" et 499eur/clip Sony A7

En pratique, on passe de ceci


A ceci 


Ce qui n'est pas trop mal...

Les autres filtres : une simple question d'argent et de volonté... 

Des dizaines de sites ont fait des mesures ultra-précises sur chacun... 
Ex : 

http://www.astrosurf.com/buil/filters/curves.htm

Y a qu'à lire et choisir...
 
Perso, j'ai un 6nm "Ha + NII"... 

Filtre OIII


Un filtre très utile... Alors que le Ha est surtout dédié à la capture, le OIII est directement utile en visuel, vu la longueur d'onde compatible avec notre sensibilité visuelle humaine.

La bande passante, de préférence très étroite, des lignes OIII apporte un gain substantiel de contraste, même sous un ciel parfait. J'ai utilisé ces filtres sous le ciel des Canaries, l'effet est fort
visible.

Sur des très fines nébuleuses planétaires le filtre OIII fait souvent la différence.

Maintenant, vu la quantité de lumière nécessaire, il ne commence à être efficace que sur du F/d 3 à F/d 15 avec des ouvertures de plus de 150mm. 

Ce filtre nécessite un instrument d’au moins 150mm de diamètre d’ouverture compte tenu de sa bande passante très centrée. Les petits instruments ne collectent  pas assez de lumière pour obtenir de bons résultats. 

Avec 250mm (et plus) de diamètre d’ouverture l'usage du filtre OIII est meilleur que le UHC (on verra plus tard) et les étoiles restent parfaitement piquées et précises.
 
Sous ciel sombre :  très bon, amélioration du contraste

Sous ciel pollué (at home ): bon, amélioration du contraste mais il faut un bon instrument...

Imagerie CCD : à combiner avec un IR Cut

Photographie avec reflex numérique non défiltré: Très bon !

Photographie avec reflex numérique défiltré/refiltré: idem, avec conservation de la balance

Photographie avec reflex numérique totalement défiltré: Bon, si on rajoute un filtre IR Cut

Webcam / vidéo (planètes): laissez tomber... Il y a d'autre choses à faire...

Conclusion : voici un filtre très utile, et utilisable de suite ! 

Vu la longueur d'onde, il utilise directement les deux capteurs les plus courants : l'oeil ou capteur..
Regarder la courbe de la CCD, on est directement vers le 0,99 en performance de capture.

Au plus on "modifie", autant il faut faire attention pour en garder le potentiel maximum.

Les modèles ? Disponibles chez tous, évidemment... 


Astronomik (99 eur/1.25' , 199eur/2") 


Optolong (149 eur/1.25")



Astrodon Filtre CCD OIII 3nm (620 eur/1.25")



Etc... Là aussi, il y a pléthore de sites qui donnent des mesures et conseils en fonction
de l'optique considérée...

Perso : idem, Astronomik (99 eur, prix neuf, mais acheté en occase)

Filtre HBeta

Le filtre H-Beta est plutôt conçu pour l'observation visuelle avec des instruments de grande ouverture. 

Il doit transmettre la ligne H-beta quasiment complètement et bloquer le reste.

L’utilisation de ce filtre permet d’augmenter très fortement le contraste (dans le genre de pouvoir observer la nébuleuse de la Tête de Cheval avec 250mm ou 305mm de diamètre).

A utiliser de préférence avec des tubes de F/d 4,5 à F/d 6, de minimum 200mm de diamètre d’ouverture. Avec un filtre correct, les étoiles doivent rester piquées et précises (comme avec un filtre neutre). Sur de petits instruments, le peu de lumière traversant le filtre ne permet pas une observation correcte (voire, dans le pire des cas, pas d'observation du tout).
 
En imagerie reflex, il aide à révéler des objets même dans des zones fortement polluées.

Observation visuelle sous ciel sombre, APN défiltré/non défiltré: Très bon, mais que pour quelques objets. L'observation visuelle sous ciel pollué: Aucune utilité
Imagerie CCD: Idem Ha, rajouter IR Cut

Les modèles : 



On retrouvera les acteurs habituels... Vous commencez à avoir l'habitude. 

Utile ou pas ? Perso, je trouve le OIII plus utile... Cela dépend quels sont des objets cibles.

Filtre "bloquant".

On attaque la catégorie des filtres servant en gros de "protection" dans un cas précis.

Le meilleur exemple : l'observation Solaire !
(celle où on a deux chances de devenir aveugle, l’œil droit et l’œil gauche..) 

Donc, dans ce cas, c'est simple : aucun "bricolage" ne vaut son oeil !

Il faut acheter une bonne qualité de filtre, adapté pour, et aucune "surface bricolée" (noir de fumée, CD, etc...)

Avec une observation visuelle rapide d'une éclipse (sauf si vous faites comme un certain président des US ),
un bricolage peut encore passer. Mais dès que le rayonnement solaire passe dans un grossissement, vous oubliez
l'observation directe sans filtre si vous tenez à vos yeux !

A jeter à la poubelle : tous les "petits" filtres supposés protéger pour l'observation solaire que l'on trouve dans les 
télescopes "jouets". Au mieux, on ne voit rien, au pire, cela fond et les conséquences seront pire !  

Donc : soit le filtre "mylar", soit le filtre en verre "ad-hoc".

Le principe est toujours le même : diminuer (très) fortement en réfléchissant au maximum...

Un classique : la feuille Mylar Baader


Même en-dehors des éclipses, l'observation du Soleil est passionnante...
Mais il faut réduire la lumière du Soleil à moins de 1/100.000 de sa luminosité normale pour ne pas endommager les yeux.

Cette simple feuille, placée à l'avant du tube optique du télescope, avec ses multiples couches réfléchissantes,
remplit parfaitement cet usage. 



Un "must have" de tout astronome amateur... 
(et en plus : pas cher !, le meilleur rapport qualité/prix de l'astro... ) 

- Taille de la feuille : DIN A4 (210 x 297 mm)
- Coefficient de filtrage : 99,999% (ND = 5,0)
- Epaisseur: 0,012 mm
- Absolument exempt de bulles et matière du support sans trace de gras 

Les filtres en verre

Peuvent soit fournir une image "standard" (blanche) du Soleil, ou une image teintée (orange, bleue, verte)
Perso, je trouve l'orange plus sympa...


Les marques sont nombreuses : AstroZap, Daystar, etc...

On parle aussi de filtre "pré-ERF" et "ERF"

ERF = Energy Rejection Filters, qui vont rejeter IR, UV et ne garder que la bande visuelle, ou en proposer 
une spécifique, par exemple : Halpha

Dans ce cas, le filtre "HAlpha" est protégé par une surcouche qui coupe déjà tous les rayonnements dangereux
et la chaleur liée.

Ces filtres, qui peuvent être de grande taille (pour avoir une bonne résolution spatiale), peuvent atteindre des prix élevés...


Exemple...  Lunt Solar Systems LS 100F Ha - Jeu de filtres H-alpha pour focale de 3400 mm, diamètre 100mm

à 11.670,00 €...   Auquel il faut rajouter un filtre "pre-ERF" d'un millier de eur en plus... 

Là, il faut avoir l'intérêt... Mais c'est vrai que le Soleil est l'étoile que l'on peut observer le plus...

Je passe outre tous les autres aspects liés à l'observation solaire, il faudrait un topic entier pour cela. 

Les filtres polarisants


Ce sont des filtres qui peuvent accompagner (jamais seul sur le Soleil !) les "bloquant", 
pour encore réduire l'intensité lumineuse...

Seul, sur la pleine Lune par exemple, ils parviennent à rendre l'observation agréable...

Un peu de théorie... 
La polarisation est un phénomène provenant du caractère ondulatoire de la lumière.

La lumière est une onde, c'est à dire une vibration du champ électromagnétique. 
Pour la grande majorité des sources de lumière, le champ électrique et le champ magnétique, 
vibrent dans toutes les directions en se déplaçant dans et vers une direction donnée.

Dans certaines conditions, on peut empêcher le champ électrique et magnétique de vibrer dans 
toutes les directions et les forcer à vibrer que dans un axe précis. C’est ce que l’on appelle polariser la lumière.

Visuellement, notre œil humain (les animaux, c'est autre chose) ne fait aucune différence entre une 
lumière polarisée et une lumière non polarisée.

Donc, on va utiliser deux filtres superposés, à la sortie de chaque filtre, la lumière est polarisée 
dans un sens et ne vibre que dans l’axe de polarisation du filtre.

Si les deux axes sont perpendiculaires : plus rien ne passe. Si on fait varier l'angle : on laisse passer 
plus ou moins de lumière.


 http://www.dicoptic.izispot.com/polarisation_385.htm

Donc, avec un filtre, on peut quasi tout atténuer.
=> un "to have" dans matériel astro

Filtre UHC/CLS/IDAS-LPS, etc...

Là, on commence dans un sujet à polémique... 
Car en combinant les sélections au sein d'un même filtre, on obtient des montages intéressants.

Ce type de filtre ne sera guère lumineux pour le visuel, mais va se concentrer sur des fréquences
précises.

Voyons un exemple



Le signal HBeta+ OIII + Ha + SII est optimisé... Tout en un (en théorie...).

Mais aussi, dans ce cas : les IR... (gênant pour les capteurs défiltrés sans IR Cut)

Dans les filtres de ce type, un modèle se dégage en praticité : le "anti pollution lumineuse"

Au départ : le "LPS" (historique, (Light Pollution Suppression) qui a subit plusieurs évolution, 
et qui est désormais vendu auprès de plusieurs fabricants...

Appelé aussi "LPR" (Light Pollution Rejection) dans d'autres marques... 

Pas de norme "stricte" pour ce filtre, donc, des différences, parfois subtiles... 
Avec des effets "prix attractifs" liés.

Le filtre IDAS-LPS-D1 est un modèle couramment disponible sur le marché. C'est un filtre de réjection de la pollution lumineuse dédié à la photographie des objets du ciel profond (nébuleuses, galaxies, amas...). 

Usage : alors que le LPS historique s'adressait à tout le monde (y compris en visuel), la version actuelle est destinée plus particulièrement aux utilisateurs d'appareils photo numériques et de caméras CCD avec capteur couleur "one shot".

Notons qu'il existe (entre autres) plusieurs versions de filtres, selon chaque constructeur...
Ici, le IDAS-LPS-P2 (ancienne version) et le IDAS-LPS-D1 (nouvelle version). 

Plus cher, mais devant être plus performant en théorie.

Le filtre "LPS" est étudié pour 
- éliminer la pollution lumineuse
- conserver la luminosité des objets du ciel profond nébulaires et stellaires
- conservant une bonne balance des blancs

En soit, c'est beaucoup... Et beaucoup plus que les filtres nébulaires habituels de type CLS ou UHC .

Il doit donc être polyvalent, ce qui en fait un candidat recherché pour un achat : "one fists all" 

Ok, et en pratique ?

Filtre IDAS-LPS D1

Comparé à son prédécesseur, les différences sont minimes... 



En fait, le P2 aurait eu plus de transmission et aurait été plus large passé Halpha. Ici, on réduit le scope.

Mais au fait,c'est quoi, la "pollution" que l'on veut filtrer ?

Les bandes "étroites" et les filtres à "bande large" ont pour objectif d'essayer de filtrer les bandes d'émissions de lumière, ce qui dans dans un monde parfait, permettrait de traiter les lumières urbaines dans un seul "bloc" de fréquences, SI elles seraient toutes du même type ( genre sodium basse pression).

Joli principe, mais dans la réalité, on a un mélange de plusieurs types de lumières :
- Sodium basse pression
- Sodium haute pression
- Mercure
- Neons
- Halogènes
- LED (qui seront la norme désirée dans 5 ans...)

Donc, à mon sens : les "bandes" ne servent pas forcément désormais à grand chose... 
Une simple diminution globale (luminance) serait le moindre mal... 

Et apparemment, je ne suis pas le seul à le penser, une étude très complète sur le site de l'AVEX
(spécialiste en pollution lumineuse, connu pour ses cartes théoriques) rejoint mon impression...

Je remets ici toutes les comparaisons effectuées, difficile de faire plus complet...

http://www.avex-asso.org/forum/viewtopic.php?t=3919

















Et, en finale, le BILAN de ces tests... 

On en conclut quoi ?

Si je reprends le résultat de l'étude faite par AVEX 

1) tous les filtres, sur la courbe de pollution actuelle  font un travail utile... 
2) tous ne sont pas au même prix 
3) le type de pollution lumineuse détermine le filtre le plus adapté 


podium pour la PL forte
1 celestron UHC
2 Lumicon
3 idas 

podium pour la PL Moyenne
1 Orion / Astronomik UHC (sous réserve de vérification)
2 Celestron LPR
3 celestron UHC

podium pour PL faible à moyenne :
1 CGE 
2 Astronomik CLS
3 orion SKY Glow

Dois-je préciser que la Belgique ne rentre QUE dans les deux premières catégories ?   

Donc.. 

Entre un filtre IDAS (quel que soit le type) qui oscille entre 249-299, voire 389 eur...

Et un filtre UHC, qui oscille entre 99 (1.25"),  159 eur (clip EOS) et 209 eur (2")... 

A votre place, je commencerai par tester le UHC... 

Perso, j'ai un filtre UHC 1.25" (59 eur) depuis des années et j'ai observé au 250mm
depuis mon jardin (PL importante), notamment des comètes.... Qui ne sont pourtant 
pas la cible favorite... 

A vous de vous faire une opinion, vous avez toutes les courbes... 

Ensuite... Que tout ce qui est "PL filter" sera bientôt caduc !
Car si on va convertir tout l'éclairage (sans réfléchir)
Vers "le LED économique partout"... 



Adapter les études et vous comprenez aisément... 

Le seul espoir est d'avoir une diminution de l'éclairage !

Mais lorsqu'il faut prendre une bonne ou une mauvaise solution, que vont faire nos chers
gouvernants bien connus ?

1) ils ne vont jamais considérer la bonne pour des raisons X ou Y (le communautaire ?)
2) chacun va décider dans son coin... (les compétences ?)
3) les GRD feront de toute façon ce qu'ils veulent (en allongeant des jetons de présences ?)

Et on finira par avoir un "mic-mac" impossible à filtrer pour qui que ce soit, avec une 
augmentation de la PL.

On ouvre les paris ? 

Bien; afin de terminer ce petit parcours avec les filtres, et avoir passé en revue les principaux 
modèles "solides" pour astro-amateur, il serait cohérent de terminer par les "virtuels"

Le traitement numérique du signal s’oppose au traitement analogique du signal, sur lequel se
basait tous les anciens systèmes électroniques et qui manipule les signaux à leur état naturel,
c’est-à-dire sous forme d’ondes (signaux analogiques).

Jusque maintenant, on a essayé de traiter les ondes par des opérations matérielles (construction) réalisant :
- passe haut
- passe bas
- sélection
- réflexion
- absorption
- dispersion
- réfraction
- transmission

De nos jours, les signaux sont convertis sous forme de suites d’échantillons numériques, obtenus à partir de
signaux physiques réels, via des convertisseurs analogique-numériques.  
On leur applique ensuite des traitements mathématiques et puis, éventuellement, on les restitue sous
leur forme originelle à l’aide d’un convertisseur numérique-analogique.

Vive la TV numérique 

On essaie aussi de pallier aux défauts inhérents des filtres analogiques, il faut dire : 
- La résistance a l’environnement : le comportement d’un système
analogique dépend de facteurs extérieurs tels que la température, la proximité d’autres
sources électromagnétiques, etc. 
=> Les systèmes numériques, sauf conditions extrêmes, sont moins insensibles à l’environnement.

- le coût de remplacement : les progrès de la technologie permettent de construire un capteur 
quasi sur "mesure" à un prix moindre que son équivalent optique.

- Le vieillissement imprévisibles des composants : deux systèmes analogiques absolument identiques n’auront pas exactement la même réponse du fait de la tolérance sur le comportement des composants, qui évolue aussi avec l’age. Le vieillissement d'un système numérique, construit avec les mêmes normes est plus facile à prédire. (on peut vous prédire quand le capteur photo de votre smartphone rendra l'âme au mois près... )

Donc : au lieu de filtrer analogiquement avant de convertir vers la gamme humaine (qui a toujours servi de référence jusqu'ici), on va directement capturer dans les longueurs faciles à capter pour l'électronique et et si nécessaire, refaire une image compatible à la vue humaine.

Le filtre "physique" ne disparaît pas forcément, mais il est maintenant simplifié et intégré au sein du capteur même...

Un APN, ce n'est que cela... Si on regarde ce qu'il capture réellement, la vision humaine ne s'y retrouve pas. Mais après une micro-seconde de traitement, on retrouve "notre" perception.

Dès que l'on sort du domaine visuel de l'astronomie, on tombe dans le numérique et ses lois.

Efficacité quantique (EQ ou QE,quantum efficacity)

Qu'on le veuille ou pas, c'est le prochain "filtre" après votre filtre UHC... 

L'efficacité quantique ( « QE » ) indique la qualité de transformation lumière/charge pour un capteur donné et donc, la quantité d'information capturée pour un point sensible de celui-ci, en fonction de la longueur d'onde du photon reçu... 

Si elle est "globalement" (gamme visuelle) de 40% pour votre CCD, cela veut dire que sur 100 photons récupérés (très chèrement) par une optique et un filtre parfait... 60% sont mis à la poubelle !

Discuter de tous les types de capteur dépasse le cadre de ce sujet... Et on en parle suffisamment ailleurs 

Je ne fais que rappeler que pour un filtre "optique" donné, la QE pour le domaine concerné sera déterminante, et qu'il faut en tenir compte dans l'achat du capteur.

ex : 
- vouloir faire de la capture UV sur Vénus avec un capteur inadapté, cela ne sert à rien... 
- utiliser un capteur APN avec un filtre du Halpha, implique que seuls 1/4 des photosites ne captureront une information utile, et dans laquelle le QE sera faible (20% ?).

Donc sur 100 photons par "pixels" (4 photosites), 75 seront perdus et seuls 5 seront réellement convertis... 

Filtres numériques

Maintenant qu'on a les meilleures informations, filtrées analogiquement par le filtre idéal, placé dans le télescope idéal, à la place idéale, sous un ciel idéal et capturées par le capteur idéal disposant de la QE la plus idéale... 

Ce dont je ne doute pas une seconde que cela soit pas votre cas... 

Et bien, on va pouvoir appliquer des "filtres numériques" sur les informations obtenues !

La liste est longue, je me contente de les résumer... 
Vous trouverez les définitions complètes sur tellement de sites, par domaine, qu'il est est inutile d'aller plus loin... 

Google est votre ami... 
ex : "Le traitement des images CCD en astronomie amateur, PSTJ"
http://assoc.pstj.free.fr/docs/ccd.pdf


Les filtrages spatiaux ou convolutions
La convolution spatiale consiste à réaffecter à chaque pixel une valeur prenant en compte les valeurs pondérées des pixels voisins situés sous le filtre, appelé matrice de convolution dont les éléments sont les poids de pondération et qui est déplacée par pas de 1 pixel dans l’image. Seuls les filtres dont la somme des coefficients est égale à 1 sont linéaires et conservent la photométrie.

Les filtres passe-haut
Le filtrage passe-haut permet d’améliorer le contraste local en accentuant les fins détails par rapport aux lentes variations d’intensité de l’image. Dans le même temps, ces filtres rehaussent le bruit. Ils sont souvent employés pour améliorer l’aspect visuel des clichés planétaires ou lunaires en donnant du piqué à une image légèrement floue 

Les filtres passe-bas
Le filtrage passe-bas permet d’atténuer le bruit dans une image, en lissant les détails et donc en rendant l’image floue. La difficulté du traitement est de contrôler le degré de filtrage nécessaire pour supprimer le bruit tout en conservant les détails significatifs de l’image.


Les filtres statistiques
L’inconvénient des filtres étudiés jusqu’à présent est leur linéarité, c’est-à-dire qu’ils traitent indifféremment le bruit et le signal utile (l’information), d’où une perte de résolution. L’idéal est donc de disposer d’une méthode de filtrage sélective, non linéaire, mais qui ne conservent pas la photométrie de l’image : médian, « out-range », maximal, minimal, etc...

Les filtres morphologiques ou filtres de contours
On classe dans cette famille les filtres qui permettent de détecter les contours d’objets à bords nets. Mathématiquement, cela revient à calculer les dérivées premières (filtres gradients) et les dérivées secondes (filtres Laplaciens) de l’image initiale. 

Filtre histogramme
Bien souvent, en astronomie, l’information utile se trouve cantonnée sur une amplitude serrée entre des seuils de visualisant encadrant le niveau du fond de ciel. Certaines techniques visent à modifier la répartition de l’intensité des points de l’image, c’est-à-dire de l’histogramme. Rappelons en effet qu’un histogramme est une fonction qui traduit la distribution des niveaux d’intensité dans l’image. 

Les filtrages fréquentiels
Le filtrage fréquentiel aboutit sensiblement aux mêmes résultats que le filtrage spatial mais nécessite le passage dans le domaine de Fourier. Le filtrage spatial n’est pas nécessairement la méthode la plus efficace car certaines opérations, le filtrage notamment, s’expriment en termes de filtrage des fréquences spatiales. Il est souvent avantageux de décrire l’image dans le domaine fréquentiel où les coordonnées spatiales (x,y) sont
remplacées par les fréquences spatiales (u,v). La convolution spatiale, opération assez lourde qui demande la manipulation de nombreux pixels, se réduit dans le domaine fréquentiel par une simple manipulation (multiplication par un masque par exemple)

ex : La transformation de Fourier est basée sur le principe de la décomposition en série de Fourier, qui cherche à décomposer un signal quelconque en une infinité continue de composantes sinusoïdales définies par leur fréquence, leur amplitude et leur phase

Filtre de corrélations
En traitement d’images, il est parfois nécessaire de comparer deux à deux des images. La reconnaissance de forme en est une des applications.
La méthode la plus simple pour comparer deux images consiste à les décaler l’une par rapport à l’autre et à mesurer le degré de similitude en fonction de ce décalage. 

Filtre de déconvolution
Les techniques de déconvolution sont utilisées pour compenser les dégradations d’un signal et ainsi restaurer le mieux possible son aspect initial. 

Le filtrage inverse
A partir du moment où la fonction d’étalement est connue (par exemple en isolant une étoile du champ), l’idée qui vient à l’esprit pour restaurer l’image est tout simplement de diviser l’image à restaurer par la FTM. C’est la technique du filtrage inverse.

Le filtrage de Wiener
Pour approcher de plus près l’image initiale, des techniques plus sophistiquées doivent être mises en oeuvre. L’une d’elle est appelée restauration par les moindres carrés ou filtrage de Wiener

Filtre de déconvolution aveugle
L’algorithme de déconvolution aveugle (blind deconvolution en anglais) permet de déterminer à la fois l’image déconvoluée et la PSF

Filtre de Van-Cittert
Les méthodes itératives restaurent l’image de façon beaucoup plus douce que les algorithmes du type Wiener. On arrête le processus itératif à partir du moment où l’on juge que l’augmentation du bruit devient gênante, couramment au bout d’une dizaine d’itérations

Filtre de Lucy-Richardson
Remise au goût du jour avec les déboires du télescope spatial Hubble, la méthode de LucyRichardson (qui date de 1974) est aussi une méthode itérative qui semble donner de meilleurs résultats que celle de Van-Cittert pour les images du ciel profond 

Filtre du maximum d’entropie
L’entropie d’un pixel est calculée en multipliant sa valeur par son logarithme. L’entropie d’une image est un nombre qui est la somme des entropie de tous ses pixels. Les méthodes dites du maximum d’entropie, notées MEM (Maximum Entropy Methods), sont basées sur l’idée que l’image restaurée doit satisfaire à deux contraintes principales : l’image doit avoir la plus grand entropie possible, et l’image convoluée par la PSF doit
ressembler le plus possible à l’image observée

Etc, etc... 

Mais voici que s'arrête ce (très) long post (pour ma part) 

Si commentaire / erreur / manque... 
Allez-y ! Personne n'a la science infuse... (sinon cela se saurait) 

Petit ajout à la liste ci-dessus... 

Sur le site de Hutech 
https://hutech.com/

J'ai trouvé quelques liens intéressants dans le domaine LPS (Light Pollution Suppression) sur d'autres endroits... 

Une table générique 

et le lien vers une table "dynamique" sur 
https://www.sciencecenter.net

J'en ai fait une extraction/compilation et cela donne :




















Intéressant... Au vu de l'évolution LED et Sodium de sa région...

Si je résume, selon ce site :

- IDAS D2 = pas terrible pour le LED blanc, moyen pour le HP Sodium, rien pour LP Sodium, bon pour mercure
- IDAS D1 = bon pour le LED blanc, correct pour le HP Sodium, rien pour LP Sodium, rien pour mercure
- IDAS V4 = moyen pour le LED blanc, correct pour le HP Sodium, rien pour LP Sodium, rien pour mercure 
- IDAS P2 = bon pour le LED blanc, correct pour le HP Sodium, rien pour LP Sodium, quasi rien pour mercure 

Donc... L'évolution de l'éclairage dans nos régions va être clé pour savoir si on pourra encore voir 
quelque chose dans le futur... 

Salut,
Très intéressant ce post.  A relire pour ma part, beaucoup d'infos.
Pour ce qui est de l'éclairage à LED, faudra voir avec le futur mais je ne serais pas étonné que l'on finisse par avoir des filtres adaptés.  Je ne serais pas étonné que dans le futur l'éclairage urbain et privé soit plus restreint dans la durée, question d'économies.

Merci pour ce travail
stef

Tiens, un petit ajout sur la "fabrication" des filtres... Plus pour les capteurs au modèle Bayer (CFA). 

Une société vante les qualités de sa simulation informatique des filtres et de leurs comportements... 

https://www.synopsys.com/content/dam/synopsys/optical-solutions/documents/pdf-demos/sub-wavelength-color-filters.pdf

En fait, les filtres peuvent généralement être fabriqués selon trois substrats/méthodes



Avec des avantages/inconvénients 


Le point intéressant est la construction du "substrat" via des "trous"... On filtre la longueur d'onde par le diamètre des perforations...

Evidemment, intéressant pour les pixels (photosites) qui deviennent de plus en plus petits...
Mais je m'interroge si pour de "très grand" filtres, la technique est utilisable aussi ?