Les paramètres de visualisation

Dans cette partie, nous allons examiner la représentation d'une image.

Il ne faut perdre de vue que la seule chose que le programme connaît est une succession de chiffre ( image numérique ... ). Chaque chiffre est en rapport avec l'intensité lumineuse qu'a reçu le capteur durant la pose. Plus ce chiffre est important, plus le capteur aura reçu de lumière. Il faut donc trouver un moyen de représenter une image fidèlement à l'écran avec " une couleur " de plus en plus blanche que l'intensité reçue aura été importante.

Lorsqu'une image est affichée à l'écran, un pixel de l'écran représente un pixel de l'image. La taille de l'écran est défini à partir du menu " Affichage '" de Windows. Une image très grande peut, suivant la défintion, ne pas rentrer entièrement dans l'écran. Des barres de défilement horizontale et/ou verticale seront alors proposées pour circuler sur l'image.
Il est à noter que les pixels de l'écran étant carrés, la représentation d'une image obtenue à partir d'un capteur aux pixels rectangulaires ne sera pas exacte. Il faudra alors utiliser le menu "Transformation / Homothétie" pour agrandir ou diminuer physiquement les pixels du capteur dans le rapport des cotés des pixels du capteur.

La représentation Noir et Blanc :

La façon la plus simple de représenter une image est de l'afficher en Noir et blanc ( ou monochrome ) c'est-à-dire la représenter suivant différents niveaux de gris. PRiSM affiche les images monochromes ( Black and White en anglais ) suivant 256 niveaux ce qui est largement suffisant pour afficher une telle image, l'œil ne distinguant plus ensuite les niveaux supplémentaires!

Afin de représenter naturellement une image, on utilise la technique suivante :
Les pixels qui ont des valeurs importantes en intensités sont ceux qui ont reçu le plus de lumière. On les représente alors par des pixels de " niveaux de gris " qui se rapproche d'autant plus du blanc que l'intensité est importante. A l'inverse, plus l'intensité du pixel est faible, moins il a reçu de lumière, et plus sa représentation à l'écran sera noire.
Cependant, il ne faut pas oublier que les images astronomique du ciel profond ont des pixels " intéressant " que sur une plage de luminosité très faible. On défini alors deux paramètres importants de la représentation :

• Le seuil bas, qui représente l'intensité de référence minimum d'un pixel. Tous les pixels qui auront une intensité inférieure à ce pixel de référence seront représentés en noir sur l'écran.
• Le seuil haut, qui représente l'intensité de référence maximum d'un pixel. Tous les pixels qui auront une intensité supérieure à ce pixel de référence seront représentés en blanc sur l'écran.

On échelonne ensuite les 256 niveaux de gris entre ces deux seuils. Cet échelonnage se fait suivant une table de transcodage encore appelée LUT ( Look Up Table en anglais ). Comme le lecteur l'a compris maintenant, cette LUT va servir à établir une correspondance entre la valeur de l'intensité d'un pixel et sa représentation à l'écran.
Cette LUT peut être représentée sous forme linéaire ou sous une tout autre forme comme logarithmique ou en dent de scie.

Afin de mieux comprendre la signification d ela table de transcodage, prenons un exemple simple :
Considérons une représentation codées sur 8 bits ( 256 niveaux en ADU ). Supposons que l'on ait à notre disposition 8 niveaux de gris ( 3 bits ) régulièrement échelonnés du noir vers le blanc :

Considérons une partie d'une image. On donne les valeurs en ADU des pixels ( que l'on obtient facilement avec le menu " Prétraitements / Voisinages " ), c'est-à-dire ce le programme retient de l'image en mémoire.

En considérant une LUT purement linéaire de 0 ADU à 255 ADU, on aurait 32 pas codeurs ( ADU ) entre chaque niveaux ( = 256 / 8 ) :

entre 0 ADU et 31 ADU :
entre 32 ADU et 63 ADU :
entre 64 ADU et 95 ADU :
entre 96 ADU et 127 ADU :
entre 128 ADU et 159 ADU :
entre 160 ADU et 191 ADU :
entre 192 ADU et 223 ADU :
entre 224 ADU et 255 ADU :

Ce qui se traduirait par la courbe suivante :

Attention : A la suite de notre exemple, cette courbe devrait être représentée par paliers successifs puisqu'on utilise uniquement 8 niveaux en ordonnée. Cependant, dans la réalité, on utilise 256 niveaux ce qui provoque une apparence continue et non plus par palier.

En ordonnée, on a tracé les différents niveaux ( du noir au blanc ) et en abscisse, on recontre les différentes intensités représentées en mémoire par un nombre sur 8 bits ( de 0 à 256 ). L'image a alors l'apparence suivante et les détails dans l'objet ressortent peu; seule l'étoile apparaît surplombant le reste ...

Cependant, on voit en regardant l'extrait d'image que l'information sur l'objet a lieu entre 45 ADU et 125 ADU. Il faut donc faire apparaître un dégradé maximum sur les informations qui nous intéresse ! L'utilité des seuils bas et haut apparaîssent ici; suivant la définition des seuils, tous les pixels qui auront une intensité en ADU inférieure à celle du seuil bas seront tous à la même couleur, c'est-à-dire dans le cas d'une représentation noir et blanc positive seront tous en noir. De même, tous les pixels qui auront une intensité en ADU supérieure au seuil haut seront représenté en blanc. On disposera maintenant toujours de 8 niveaux de gris mais à échelonner, ici linéairement, entre le seuil bas et le seuil haut ! Des détails apparaîtront alors visuellement, ce qui n'était pas le cas pour un échantillonnage purement linéaire !
La LUT a alors l'apparence suivante :

Attention : A la suite de notre exemple, cette courbe devrait être représentée par paliers successifs entre les 2 seuils puisqu'on utilise uniquement 8 niveaux en ordonnée. Cependant, dans la réalité, on utilise 256 niveaux ce qui provoque une apparence continue et non plus par palier.

Si on fixe le seuil bas à 44 et le seuil haut à 124, on obtient la LUT précise suivante :

entre 0 ADU et 44 ADU :
entre 45 ADU et 56 ADU :
entre 57 ADU et 69 ADU :
entre 70 ADU et 83 ADU :
entre 84 ADU et 96 ADU :
entre 97 ADU et 109 ADU :
entre 111 ADU et 123 ADU :
entre 124 ADU et 255 ADU :

En effet, on doit loger 6 niveaux de gris entre les seuils bas et haut ( du niveau 2 à 7 , le niveau 1 étant le noir en-dessous du seuil bas et le niveau 8 étant le blanc au-dessus du seuil haut ) ... soit loger 6 niveaux dans 80 ADU. Le niveau 2 commencera donc au "seuil_bas+1" ADU et le niveau 7 se terminera au seuil "seuil_haut-1" soit un niveau tous les 80/6 = 13,3 ADU. Mais comme on raisonne ici sur des images codées en valeurs entières ( on peut les transformer en réels ... ), on prend la valeur entière de ce que l'on obtient; la relation générale est :
seuil_mini du niveau N = seuil_bas + Partie_Entiere ( [ (seuil_haut - seuil_bas ) / ( N - 2 ) ] * ( N - 1 ) ). ( en commençant au niveau 1 ). [ (seuil_haut - seuil_bas ) / ( N - 2 ) ] représente le nombre d'ADU entre chaque niveau.
De même, on obtient une relation du même style pour le seuil_maxi. De toute façon, seuil_maxi( N ) = seuil_mini ( N + 1 ).

D'où l'image suivante beaucoup plus contrastée que précédemment ( révellant même des détails insoupsonnés ! ):

Le lecteur peut s'amuser à faire des essais sur des images pour mieux comprendre; en voici un exemple concret :

Les autres LUT classiques :

• LUT négative :
  Par définition, une LUT négative est l'inverse d'une LUT positive ... Prenons le cas d'une LUT linéaire avec un seuil bas et un seuil haut. On connaît déjà la forme de la LUT :

• 

  Lorsqu'on prend la forme négative; on obtient la LUT suivante :

  

  Les seuils bas et haut sont intervertis. Ensuite, il suffit de tracer une droite entre les deux points correspondant du graphe. Tous les pixels qui auront une intensité inférieure au seuil bas seront représentés en blanc et tous ceux qui auront une intensité supérieure au seuil haut seront représenté en noir. Entre les deux, les niveaux se succéderont de façon inverse à la LUT linéaire positive :
  Cette LUT trouve son utilité dans l'observation d'objet très faible qui se distinguent à peine du fond de ciel ( il est plus facile pour l'oeil de repérer un niveau un peu foncé sur du blanc que de repérer, par exemple,  du gris foncé sur du noir ! ).

  
  Un exemple de LUT linéaire négative.
• LUT en dent de scie :
  Dans une LUT en dent de scie, on passe plusieurs fois par le même niveaux de couleur lorsqu'on évolue en intensité. La forme de la LUT est la suivante :
  
  

  Cette LUT revient finalement, si on rapproche beaucoup les dents de scie à tracer une image en isophote ...

  
  Un exemple de LUT en dent de scie; on commence à voir apparaître la notion d'isophotes ...
• LUT logarithmique :
• 
  

  La LUT logarithmique a la forme suivante :

  

  Comme on peut le voir, elle sert à accentuer les faibles amplitudes d'intensité ( objet ressortant à peine du fond de ciel ) et par contre diminue les différences d'amplitude pour les fortes intensités. Ceci permet de mettre en évidence des détails dans les bras spiraux de galaxies par exemple.

  Il n'est pas prévu de tracer une LUT logarithmique sous PRiSM. Cependant, il existe toutes les fonctions pour y arriver. Il suffit de prendre conscience que la LUT logarithmique est la réunion d'une transformation physique logarithmique d'une image et d'une LUT linéaire. la transformation physique logarithmique s'atteind à partir du menu "Traitement / Logarithme". Par contre, il faut prendre soin de ne pas sauvegarder l'image à sa sortie si on ne veut pas qu'elle soit irrémédiablement modifiée.

  
  On a simulé une LUT logarithmique sur M27 avec les fonctions de PRiSM

On verra par la suite que PRiSM permet de créer les LUT que l'on désire ...

Réglage automatique des seuils dans PRiSM :
PRiSM peut régler seul automatiquement les seuils bas et haut des images. Suivant les images la technique est différentes :

• Images à pixels entiers : La technique est basée sur l'histogramme de l'image. Le seuil bas est pris à 5% de l'histogramme ( afin de représenter le fond de ciel par une même couleur ... noire lorsqu'on utilise la palette noir et blanc positive ). Ceci signifie qu'on prend la valeur de l'intensité du pixel qui se situe à la place 5 sur 100, si on classe les pixels par ordre croissant d'intensité. Le seuil haut est pris à 99,5% de l'histogramme.
• Images à pixels réels : La technique est basée sur la médiane de l'image. PRiSM calcule la médiane et l'écart-type dans l'image. le seuil bas est égal à la médiane soustrait d'un certain nombre de fois l'écart-type. Le seuil haut est égal à la médiane ajoutée d'un certain nombre de fois l'écart-type.

La représentation d'une image couleur :

Il faut distinguer les " vraies " images couleurs et les images monochromes affichées en fausses couleurs pour faire ressortir certains détails par rapport à d'autres.
Avec PRiSM, il est possible d'utiliser ces deux possiblilités.

Pour les images en " fausses " couleurs, on définit de meêm une LUT et on verra comment réaliser ceci dans la partie suivante ( certains utilisateurs auront déjà remarqué que certaines LUT en fausses couleurs étaitent déjà prédéfinies mais la liste n'est nullement exhaustive ).

Une image en " vraies " couleurs est une image dite trichrome c'est-à-dire, à la base, une réunion de trois images R, V et B.
Le réglage de la LUT se fait de façon identique à une image monochrome à la différence qu'il faut alors régler séparemment les LUT pour chacune des couleurs R, V et B. PRiSM gère ceci parfaitement et il est conseillé de se reporter à la partie concernée.