Observer en visuel assisté

Le Visuel Assisté (V.A. ou Electronically Assisted Astronomy en anglais) comprend l’ensemble des techniques et matériels pour réaliser des observations en temps réel au moyen d’images numériques.

L’observation directe à l’oculaire est sans égale pour des objets lumineux comme la Lune, les planètes, les étoiles doubles, les amas d’étoiles ouverts et globulaires, surtout si l’on dispose d’un télescope de grand diamètre (supérieur à 200 mm). L’emploi d’une tête binoculaire renforce l’effet de profondeur (voir l’article dédié).

En revanche, notre œil est très limité en basse lumière en matière de résolution, de sensibilité et de perception des couleurs. Celui-ci ne peut voir les nuages d’hydrogène qui émettent dans le proche infrarouge. Avec un instrument d'amateur il est difficile voire impossible de percevoir les détails sur des objets faibles, éventuellement colorés comme les galaxies, les nébuleuses, la plupart des comètes. La pollution lumineuse n’arrange rien.

La nébuleuse HII NGC7000 « America » (Cygne)

D’autre part, rappelons qu’un certain nombre de personnes ont des difficultés à voir dans un oculaire : les enfants en particulier ou ceux qui souffrent d'une vue déficiente.

Un capteur numérique capable d’accumuler les photons change complètement l’expérience. Les images sont alors beaucoup plus contrastées et colorées, faciles à apprécier par un public non habitué à l’observation nocturne ; de plus, il est aisé de partager immédiatement ces images transférées dans un cloud Internet.

Le visuel assisté ne remplace donc pas l’observation directe, il lui est complémentaire.

L’objectif est de simplifier autant que possible la mise en œuvre, d’obtenir des images en quelques minutes et de pouvoir enchaîner sans temps morts plusieurs objets dans la même soirée. La capacité de stocker toutes les images capturées est un plus, afin d’effectuer éventuellement un traitement plus fin a posteriori.

La nébuleuse planétaire M27 « Dumbbell » (Petit Renard)

Nous allons analyser les différents types de matériels qui existent sur le marché.

1. Les dispositifs d’amplification de lumière

Pour mémoire, il existe des monoculaires à amplification de lumière, généralement monochromes, dont certains modèles sont peu onéreux (quelques centaines d’euros) mais ils présentent peu d’intérêt pour l’observation astro.

On pourra aussi utiliser le mode « Live View » d’un appareil numérique (appareil photo ou caméra rapide de type planétaire), sans empilement, en forçant simplement sur le gain et la saturation. La montée du bruit ne permet pas de gagner beaucoup en sensibilité, mais les éventuelles couleurs sont déjà perceptibles. Le résultat est immédiatement visible.

Cependant, il serait dommage de ne pas exploiter la formidable capacité offerte par le traitement numérique d’empiler les images, c’est-à-dire d’additionner la valeur des pixels de chaque image au fur et à mesure de leur capture : ainsi le signal utile se renforce tandis que le bruit se moyenne. Les détails et les couleurs de l’image empilée (stack) apparaissent progressivement de plus en plus contrastés. C’est ce que font les solutions décrites ci-après.

2. Instruments dédiés

Les « smart telescopes » apparus depuis quelques années rencontrent un certain succès. Le public visé, non-spécialiste, souhaite juste observer le ciel sans s’encombrer avec du matériel dispersé, des branchements hasardeux dans l’obscurité et des procédures complexes. L’objectif est d’obtenir rapidement des images suffisamment lisibles et de les partager en famille ou sur les réseaux sociaux.

Ces instruments sont tous autonomes avec une batterie interne et sont commandés en Wifi par une application sur le smartphone de l’utilisateur. Leur installation, sur monture azimutale, nécessite juste une mise à l’horizontale du trépied ; l’alignement sur deux ou trois étoiles est automatique après la mise sous tension. Le GPS et la fonction GOTO permettent d’exploiter facilement une liste d’objets à observer en fonction du lieu, de la date et de l’heure.

Voici quelques modèles disponibles (2026) :

Dwarf mini très compact (optique de diamètre 30 mm) ~ 500 €

Zwo Seestar S30 pro et S50 (optiques de diamètre 30 et 50 mm respectivement) ~ 750 €

Vaonis / gamme Vespera (50 mm) ~ 1600 à 3000 €

Unistellar / gamme Odyssey, Equinox, EVscope (diamètres 85 et 114 mm) ~ 2500 à 4700 €

Celestron Origin : une chambre de Schmidt RASA 6 pouces (diamètre 150 mm) avec une caméra IMX678  ~ 5300 €

Ces appareils nomades assez simples à utiliser fournissent des images en rapport avec leur diamètre et avec la taille de leur capteur : elles sont suffisantes pour de l’observation visuelle sur petit écran d’objets pas trop diffus. Les images brutes capturées sont accessibles pour s’initier au post-traitement ; cependant, à part le Celestron, il ne faut pas espérer la qualité d’un véritable setup d’astrophotographie.

On pourra comparer les caractéristiques et performances des différents instruments sur le site https://www.astronotrip.fr/.

Images prises avec un EVScope 2 (source : Unistellar)

Image réalisée avec un Seestar S50 après 20 minutes de poses

Plusieurs limitations de ces appareils doivent être soulignées :

• Le petit diamètre de l’instrument restreint la quantité de lumière reçue. De plus, quelle que soit la qualité de l’optique, la diffraction limite la résolution à 120/D en minutes d’arc : les images ne peuvent être très fines, même en accumulant les poses. Un lissage agressif masque souvent le manque de résolution.
• La focale fixe impose un champ cadré constant, entre 1° et 3°, lequel résulte d’un compromis. On ne peut pas changer de capteur, monter une Barlow ou un réducteur de champ ; les objets plus grands nécessiteront de faire une mosaïque tandis que les petits objets comme les planètes, nébuleuses planétaires et la plupart des galaxies resteront… très petits et peu définis.
• La qualité de suivi ne permet pas de longues poses et la monture azimutale engendre une rotation du champ. De nombreuses images sont éliminées par le traitement interne ce qui allonge le temps de capture.
  NB : Les modèles Dwarf, Zwo et Celestron peuvent fonctionner en mode équatorial en ajoutant une cale inclinable ; cela permet des poses unitaires un peu plus longues et un taux de rejet plus faible. D’autre part les objets proches du zénith deviennent accessibles.
• L’installation de filtres externes n’est pas prévue (bricolage nécessaire) sauf pour le Celestron. L’instrument n’est pas évolutif bien que les fabricants permettent à présent certains réglages manuels, au détriment de la simplicité d’emploi.
• Le capteur est de petite taille, non refroidi et présente du bruit, gênant sur des séquences longues. Non remplaçable (sauf sur le Celestron), il devient obsolète en deux ou trois ans.
• Enfin à l’exception des modèles Dwarf et Seestar, le prix de ces appareils est nettement supérieur à une configuration classique avec une optique de même diamètre et un capteur identique.

Il faut surtout retenir ces instruments pour leur simplicité d’emploi, leur rapidité de mise en œuvre et leur faible encombrement qui permet de les emmener facilement en voyage.

3. Oculaires électroniques

Les oculaires électroniques s’insèrent comme un oculaire optique traditionnel et intègrent toute l’électronique nécessaire pour l’acquisition, le traitement ainsi que la visualisation sur un petit écran ou sur smartphone connecté en Wifi. L’avantage principal est de pouvoir changer d’instrument et de monter tous les accessoires habituels (correcteurs, barlow, filtres…).

Un PC à proximité n’est pas nécessaire mais la mise en station de la monture et le réglage de l’instrument restent à faire par l’utilisateur. Ces dispositifs s’adressent donc à des utilisateurs sachant déjà observer en visuel avec une monture/instrument « classiques ».

Deux modèles sont disponibles actuellement ; d’autres développements sont en cours.

Pegasus Astro « Smarteye » (2000 € environ) ; capteur IMX533C carré 11,3 x 11,3 mm de 9 Mpixels

https://pegasusastro.com/

On garde le geste de regarder dans un oculaire sur l’instrument, même si c’est une image numérique. Celle-ci est aussi partageable en Wifi.

Astrowl (580 €) ; capteur IMX585C 11,1 x 6,2 mm de 8,3 Mpixels      https://www.astrowlbox.com/

Un concept intéressant, performant et peu onéreux développé par un astronome amateur ; on peut l’assembler soi-même et télécharger le logiciel dédié.

La mise en œuvre de ces oculaires est un peu plus longue que celle des smart telescopes et il faut prévoir une alimentation externe (5V USB ou 12V). Cette formule très compacte présente cependant beaucoup d’avantages en permettant d’adapter la configuration à la taille des objets visés et à la qualité d’image recherchée.

4. Caméra astro

Pour ceux qui pratiquent l’astrophotographie, il est possible d’utiliser les caméras astronomiques dont ils disposent pour enregistrer puis empiler les images à la volée. Le setup est alors entièrement modulable et évolutif ; cependant la mise en œuvre demande une certaine habitude.

Toutes les caméras conviennent (APN déconseillés) mais un capteur de largeur comprise entre 10 et 20 mm et de 8 MPixels au minimum est recommandé. On choisira de préférence un modèle refroidi pour avoir un niveau de bruit plus faible, et la possibilité d’utiliser une bibliothèque de darks à température constante.

Le traitement est effectué par un mini-PC fixé sur la monture (ASIAir, StellaVita, Raspberry…), ou par un PC externe.

Un produit intéressant : la caméra Zwo ASI 585MC « Air » possède un capteur principal de 8,3 MPixels refroidi, un capteur de guidage et le calculateur ASIAir intégrés, ce qui simplifie beaucoup les câblages. Elle se distingue par son antenne Wifi à l’arrière du corps de la caméra, qui permet de récupérer les images brutes ou empilées sur un smartphone ou une tablette. Son prix est autour de 1000 €.

Sur un PC Windows, plusieurs logiciels font du live stacking :

Les logiciels de capture dédiés fournis avec certaines caméras possèdent parfois cette fonction : ASILive pour les caméras Zwo, Atik Infinity pour les caméras Atik, Toupsky pour les caméras Touptek... Les fonctions sont généralement très basiques, avec peu de réglages possibles.

Le logiciel de post-traitement Siril dispose d’une fonction expérimentale de live stacking. Celle-ci fonctionne, avec prise en compte des Master Dark et Flat, mais ne fournit pas d’option de contrôle en temps réel de l’image produite (étirement, colorimétrie). De plus, Siril produit un grand nombre de fichiers intermédiaires volumineux.

Astronomy Live Stacking (ALS) est un logiciel shareware dédié au visuel assisté ; son interface est très simple, on dispose d’un mode de visualisation nuit + plein écran. Une version allégée de l’image empilée peut être chargée automatiquement sur un serveur web accessible avec un QR code : c’est une bonne idée.

La luminosité et la couleur de l’image produite peut être réglée, mais pas les paramètres d’étirement.

Le logiciel permet d’utiliser un Master Dark uniquement. L’alignement des images est imprécis, il faut un très bon suivi de la monture (type équatorial uniquement). Il n’y a pas de filtre de rejet d’une image dégradée, ni de possibilité d'annuler l'empilement de la dernière image.

Sharpcap est un logiciel d’acquisition de bonne réputation. Il est nativement compatible avec de nombreuses marques de caméras dont Atik, Altaïr, PlayerOne, Zwo, Touptek… La version gratuite est fortement bridée, il faut impérativement acquérir une licence de 17 €/an.

L’interface est un peu complexe mais de nombreuses fonctions sont disponibles, qui permettent un contrôle total de l’image produite. Les Master Dark et Flat sont bien sûr acceptés.

L’alignement des images est très performant ; l’autoguidage avec un logiciel externe comme PHD2 est pris en compte. Il est possible d’appliquer un filtre en FWHM maxi et brillance mini sur les images retenues pour l’empilement, afin d’éliminer automatiquement les images dégradées. Il existe aussi une fonction de détection des traces satellites mais celle-ci est difficile à paramétrer ; en revanche on peut rejeter manuellement la dernière image.

La FWHM (Full Width at Half Maximum ou largeur en pixels à mi-hauteur du signal) caractérise la finesse de l’image d’une source ponctuelle comme une étoile.

J’ai choisi ce logiciel qui est le plus abouti à ce jour pour le V.A.

Capture d’écran du logiciel Sharpcap

Remarques générales

Il faut garder à l’esprit que l’empilement à la volée (live stacking) présente certaines contraintes intrinsèques, qui s’appliquent à toutes les solutions présentées ci-avant.

Le live stacking ne convient pas au planétaire, car le nombre d’images est très insuffisant pour faire un tri afin de contrer la turbulence atmosphérique. Il vaut mieux réaliser des vidéos d’une minute ou deux puis les traiter avec le logiciel Autostakkert, c’est très rapide (voir l’article Prise de vue/Lune, planètes).

Les objets du ciel profond sont peu lumineux. L’instrument utilisé doit être le plus ouvert possible (F/D inférieur à 7) afin que le signal monte suffisamment rapidement. Un réducteur de focale est très utile pour diminuer ce nombre d’ouverture. Attention, cet accessoire fait généralement « rentrer » le point de focalisation dans le porte-oculaire : il faut vérifier que le backfocus est suffisant, surtout sur les Newton.

Une monture motorisée est indispensable, équatoriale ou azimutale goto (intégrée de base dans les smart telescopes).

La collimation des télescopes à miroirs (Newton et Cassegrain) reste toujours nécessaire, la mise au point devra ensuite être effectuée sur une étoile brillante avec un masque de Bahtinov pour plus de précision.

Il faut choisir un temps de pose compatible avec la précision de suivi de la monture, surtout pour les montures azimutales (dont les Dobson) qui engendrent en plus de la rotation de champ. Cependant, ce temps de pose doit être suffisant pour permettre le recalcul de l’image empilée, qui peut prendre plusieurs secondes en fonction de la taille des images. Sur les capteurs de plus de 12 Mpixels, on utilisera la fonction de binning x2 qui divise par 4 la taille des fichiers.

Un temps de pose unitaire de 10 s constitue généralement un bon compromis, pouvant être étendu à 20 ou 30 s avec les montures équatoriales.

La prise en compte d’un Master Dark et d’un Master Flat enregistrés à l’avance améliore beaucoup la qualité des images (voir la page Traitement/Darks, Flats, Offsets). Ils doivent avoir exactement la même résolution que ces dernières.

L'empilement successif se fait par moyenne avec la dernière image capturée : si on ne supprime pas immédiatement une image comportant une trace satellite ou un flou de bougé, le défaut perdure longtemps. La fin de séquence doit donc être particulièrement surveillée.

L’objet visé dérive au bout de quelques minutes, il faut le recentrer régulièrement si la mise en station de la monture n’est pas parfaite, et s’il n’y a pas de fonction d’autoguidage. Sinon, l’empilement va réduire le champ résultant à la zone commune à toutes les images.

Il est intéressant de retoucher sommairement l’image stackée finale dans Siril par exemple pour faire un retrait de gradient, ajustement de la colorimétrie et étirement bien calibré. On peut également reprendre le traitement de l’ensemble des images en post-production, la qualité d’un empilement global sera meilleure.

Le partage des images peut se faire sur un site de stockage hébergé dans le cloud, accessible en ligne.

En conclusion, le visuel assisté apporte beaucoup de confort et de satisfaction dans les séances d’observation pour le public néophyte, mais aussi pour les astronomes amateurs chevronnés qui peuvent pointer sur des objets qui seraient inaccessibles en visuel pur, surtout avec un petit instrument ou en présence de pollution lumineuse.

De plus, c’est un bon apprentissage pour celui qui veut se lancer dans l’astrophotographie du ciel profond.

M101, la galaxie du moulinet (Grande Ourse)