L'Astronomie en toute simplicité

Genika Astro

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Genika Astro est un logiciel de capture de séquences video orienté pour l’imagerie planétaire, il est développé par AiryLab

En plus de gérer entre autre les caméras IDS, il peut piloter une roue à filtres ainsi qu’un porte-oculaire motorisé si ils sont compatibles ASCOM

Le pilote de la caméra doit d’abord être installé, voir l’article sur la caméra IDS

On télécharge la version correspondante à son système d’exploitation ici, puis on exécute le fichier Setup_Genika_Astro_2.9×64.exe (c’est la version au moment où j’écris cet article, mon OS est en 64 bits) pour installer Genika Astro

Cet article décrit uniquement les fonctionnalités pertinentes pour la photographie lunaire haute-résolution avec la caméra IDS 3240LE-NIR USB3

Connexion de la caméra

On connecte la caméra sur le port USB3, on lance l’application

Menu Options : on choisit la caméra

IDS 25

La fenêtre principale de l’application s’ouvre

IDS 26

Configuration de la caméra

On règle les paramètres de la caméra sous l’onglet <Contrôle caméra>

IDS 27

  • Assistant focalisation : fournit une aide à la mise au point
  • Ouvrir camera : relance la détection de la caméra si elle n’est pas détectée automatiquement, on coche alors « Visu » pour lancer le flux d’image
  • Filterwheel/Focuser : pour choisir le filtre actif, provoque le déplacement de la roue à filtres si celle-ci est connectée par ASCOM, éventuellement la correction de focalisation du focuser ASCOM. On peut saisir un pas absolu et cliquer sur le bouton [Aller à]
  • Paramètres caméra
    • Exposition : trois curseurs en μs, ms et s, le temps d’exposition impose une cadence d’acquisition maximale. Les valeurs mini et maxi dépendent de la « Pixel Clock » (pour les caméras IDS).
      • Expo auto : si coché la caméra détermine le temps d’exposition
      • Moyenne : si coché moyenne plusieurs images successives pour améliorer le rapport Signal/Bruit. Cette fonction consomme du CPU, non recommandé pour les débits importants.
    • Gain : règle l’amplification du signal, il modifie la pente de conversion entre les électrons captés par le capteur et les ADU qui sont les niveaux de luminosité de l’image. Un gain de 3e fait correspondre 300 électrons à un niveau de 900 ADU. Augmenter le gain augmente le bruit de lecture contenu dans les niveaux bas de l’image. Un gain plus élevé permet un temps d’exposition plus court et donc de réduire l’effet de la turbulence atmosphérique
      • Log mode : si coché active une réponse logarithmique du capteur à partir d’un certain seuil, évite la saturation et accroît la dynamique rendue
      • Gain boost : si coché double ou triple le gain en fonction de la caméra
    • Pixel clock : choix de la vitesse de lecture du capteur en Mhz, pour un débit d’image important il faut choisir une valeur élevée tout en évitant de perdre des images
      • Rolling shutter : si coché fonctionne en « Rolling shutter » sinon en « Global shutter » (voir l’article sur la caméra IDS). Le « Rolling shutter » doit être réservé pour des temps d’exposition supérieurs à 5 ms.
    • Gamma : si coché permet de modifier la réponse en ADU en fonction du signal, elle est par défaut linéaire (gamma = 1), permet de jouer sur le contraste et la dynamique.
      Gamma = 1
      IDS 40
      Avec gamma < 1, la courbe est moins pentue dans les hautes lumières ce qui permet de mieux mettre en valeur les basses lumières. L’histogramme se décale vers la droite que l’on devra compenser par le gain ou le temps d’exposition.
      IDS 41
      Avec un gamma > 1 on favorise les hautes lumières dont on pourra distinguer plus de nuances. Les basses lumières sont sacrifiées, l’histogramme se décale vers la gauche.
      IDS 42
      Dans la mesure su possible il vaut mieux modifier la gamma en post-traitement.
    • Black : permet de choisir le niveau de noir, décale les niveaux ADU sans modifier la dynamique, décale l’histogramme vers la droite, permet de limiter un fond de ciel trop clair, ou de remonter le niveau des noirs pour faire ressortir l’intérieur de cratères lunaires
    • Mode/Bin
      • 12/16 bits : permet de choisir la profondeur de pixel, coché pour le solaire et le lunaire et si le gain est proche du minimum
      • Binning 2 : si coché associe les pixels 2×2
    • [Sequence] : ce bouton copie les paramètres en cours vers le séquenceur
      IDS 55
    • Mosaique : si coché, affiche l’image actuelle en surimpression pour aider à gérer les recouvrements
  • Histogramme : affiche le niveau d’exposition de l’image en temps réel. Deux barres rouges visualisent les niveaux minimum et maximum de l’image, les valeurs sont affichées à droite de l’histogramme, la barre verte est la valeur médiane. Il est conseillé d’avoir les plus hautes lumières à 80 ou 90% de la largeur de l’histogramme en réglant l’exposition, le gain, le gamma et le black
    • Log mode : si coché passe en réponse linéaire
  • Screen stretch : Genika affiche les images avec une dynamique de 8 bits quelque soit la dynamique courante de la caméra, on peut ici régler les seuils de la plage d’ADU à afficher, on peut ainsi visualiser avec plus de dynamique une partie de la dynamique de l’image.

Au dessus de la fenêtre d’affichage de l’image :

  • IDS 28 : réponse linéaire du noir au blanc
  • IDS 29 : 0 est noir, les niveaux intermédiaires du bleu au rouge, saturation est blanc
  • IDS 30 : réponse linéaire du blanc au noir
  • IDS 31 : réponse logarithmique du noir au blanc pour visualiser les basses lumières

Réticule

Un réticule programmable peut être affiché en surimpression sur l’image.
menu Options -> Onglet <Measures>

IDS 32

  • Fréquence : distance des graduations en pixels
  • Rayon : rayon en pixel du cercle central

IDS 33

Fenêtrage (AOI)

Pour définir un fenêtrage : souris -> clic gauche simple ou clic gauche et sans relâcher définir la zone en déplaçant la souris

IDS 34

Une fenêtre de validation du fenêtrage s’affiche

IDS 35

On peut modifier les valeurs (position et taille) depuis cette fenêtre

Le bouton [Aol Focus/bruit] permet de définir la zone analysée par les fonctions :

  • Focus
  • Bruit
  • Histogramme

Quand on affiche le réticule un cadre indigo rappelle la zone en cours d’analyse

IDS 44

Options

  • Onglet <Camera>
    IDS 25
  • Onglet <Acquisition>
    IDS 36

    • Correction CMOS pixels chauds : active la correction des pixels chauds
    • FPN/Spurious noise correction : active la correction des pixels chauds
    • Afficher les compteurs d’acquisition : active l’apparition d’une fenêtre de statistiques
      IDS 43

      • Buffer used : nombre de buffers utilisés par la caméra
      • Lost frames : nombre d’images perdues, si plus de 100 images sont supprimées d’affilé, l’acquisition s’arrête, il faudra alors choisir un autre format de fichier, réduire la cadence d’acquistion
    • Sauvegarde configuration caméra : enregistre la configuration caméra automatiquement en même temps que l’acquisition
  • Onglet <Performances>
    IDS 37

    • Cadence d’affichage : précise la cadence d’affichage des images acquises
    • DirectX : coché il permet de meilleurs performances, à utiliser de préférence sauf si l’affichage par défaut (mode GDI+) donne de meilleurs résultats. Permet de modifier le zoom avec la molette de la souris
  • Onglet <Mesures>
    IDS 38
  • Onglet <Autres>
    IDS 39

    • Temps PC sur UTC : si coché les entêtes « Stime » et StimeUTC » des fichiers SER seront les mêmes
    • Mettre à jour focuser pos/temp : pour éviter l’interruption du flux vidéo à haute cadence, il vaut mieux le laisser décoché
    • Sauve les données graphiques : permet de sauvegarder les données de la courbe de focalisation

Assistance à la mise au point

L’assistant de Genika est très efficace sur des surfaces étendues comme la Lune ou le Soleil, il s’applique à l’image entière ou la zone définie par le bouton [Aol Focus/bruit]

Onglet <Contrôle caméra>

IDS 45

Le curseur définit la sensibilité de l’analyse : valeur faible pour des images peu bruitées et peu contrastées, valeur plus forte en cas de gain élevé.
La barre bleue affichée à gauche de l’image symbolise la qualité de la mise au point

On va parcourir la zone de mise au point pour déterminer le meilleur focus.

  • On active l’assistant
  • On balaye la zone de mise au point avec le focuser, le niveau de la barre reste au maximum jusqu’à la position du focus, puis diminue quand le point est dépassé
    IDS 63
  • On revient en arrière jusqu’à ce que la barre revienne à son maximum
    IDS 64
  • On affine la position en déplaçant le focuser dans les deux sens plusieurs fois

Si le temps d’exposition est long, on se déplace plus lentement

En imagerie lunaire et solaire les valeurs par défaut de Genika peuvent être conservées si l’image est correctement exposée.

Pour les planètes on surexposera l’image en poussant le gain et le temps d’exposition, on réglera la sensibilité à 15

Si « Voir » est coché cela active la visualisation des micro-contrastes (affichés en vert) pour affiner la mise au point visuelle.
IDS 46
L’approche du point de focus se matérialise par un contraste qui se renforce sur le limbe de l’objet, la barre de visualisation décroit une fois la position optimale dépassée.
IDS 47
On peut augmenter la sensibilité pour ne visualiser que le contraste sur le limbe
IDS 48

Si « Graph » est coché une fenêtre affichant la courbe de focalisation s’affiche

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Elle montre les valeurs et la moyenne sur 20 valeurs, c’est la qualité de la focalisation sur 100 qui est tracée

Acquisition des images

Il s’agit de spécifier comment les images capturées sont sauvegardées sur disque

IDS 52

  • Répertoire : indique le répertoire où seront enregistrées les images
  • Format : format du fichier de l’image, par défaut on utilisera le format SER
  • Champ utilisateur : libre pour commentaire de l’utilisateur
  • Préfixe : préfixe du fichier, par exemple si on saisit « Lune_Copernic » on aura comme nom de fichier :
    Lune_Copernic_date_T_Heure_filtre.SER
    L’horodatage se fait en fin d’exposition sur l’horloge de Windows
  • Sauvegarde sur disque
    • Manuel : acquisition déclenché manuellement
      • Limite : si coché l’acquisition s’arrête quand on atteint le temps ou le nombre d’images spécifié, ou lorsque l’on clique le bouton [Stop]
      • Graphique : affiche le débit d’image dans le temps
        IDS 53
    • Séquence : dans le cas où l’on doit utiliser plusieurs filtres Genika intègre un séquenceur
      IDS 54
      Dans le cas d’acquisition lunaire il peut être intéressant de photographier la même zone avec un ou plusieurs filtres (vert, rouge, IR) suivant la turbulence atmosphérique afin de chosir les meilleurs images suivant le filtre et la turbulence.
      Avec un focuser ASCOM les corrections d’offset (correction de focus) des filtres sont effectuées.
      La liste des filtres proposés par Genika sont dans le fichier FilterList.txt

      • Délai entre les filtres : pause en secondes entre chaque filtre, dans le cas d’une roue à filtres ASCOM, la capture commence dès que le filtre est en place + le délai indiqué
      • Délai entre séquence : pause en secondes entre chaque séquence
      • Nombre de séquences : nombre de répétition de la séquence complète
      • [Load], [Save] : chargement, sauvegarde d’une séquence
      • Pour chaque filtre :
        • Filtre : type de filtre (liste en provenance de la roue à filtres)
        • Exp : temps d’exposition en ms
        • Gain :
        • Black :
        • Gamma :
        • Durée : durée de l’acquisition
        • Binning :

Contrôle d’une roue à filtres ASCOM

Menu ASCOM -> Choisir roue à filtre

IDS 56

Le bouton [Properties] permet entre autre de voir les filtres installés

IDS 57

La roue à filtre utilisée est la XAGYL FW5125V2

Pour connecter la roue à flitres : Menu ASCOM -> Connect

La liste des filtres de Genika est remplacée par celle de la roue à filtres :

IDS 58

Les offsets de correction de focus sont également chargés

Il faut connecter la roue à filtres avant de charger ou définir une séquence

Contrôle d’un focuser ASCOM

Menu ASCOM -> Choisir focuser

IDS 59

Le bouton [Properties] donne accès aux paramètres du focuser

IDS 60

Le focuser utilisé est le Moonlite CSL

Une fois connecté, la position du focuser s’affiche dans l’onglet <Contrôle caméra>

IDS 61

On peut le déplacer en saisissant une valeur puis clic sur le bouton [Aller à]

Il peut être déplacé lors d’un changement de filtre

Pour déplacer le focuser manuellement : Menu ASCOM -> Focuser jog window

IDS 62

La valeur indique le nombre de pas de déplacement

Assistant de collimation

Genika propose un outil pour aider à la collimation du télescope, il permet de s’affranchir en partie de la turbulence atmosphérique

L’ombre du secondaire doit être à peu près aligné

  • A : On place l’étoile au centre du capteur : on peut utiliser un fenêtrage (AOI) et s’aider du réticule,
    le centre du capteur (rond rouge) doit être proche du centre de l’image. L’utilisation d’un filtre rouge ou NIR atténue la turbulence atmosphérique.
    L’étoile est défocalisée pour mieux percevoir les anneaux de diffraction (préférer la position extrafocale, les anneaux y sont mieux visibles)
  • B : On active le mode alignement : menu Outils → alignement optique
    Le réticule s’affiche avec un cadre vert qui délimite une zone de 128×128 pixels : l’étoile doit y être complétement inscrite
    IDS 50
    Les images capturées à la cadence d’affichage (spécifiée dans le menu option) sont additionnées au fur et à mesure.
    La fenêtre d’alignement optique s’affiche
    IDS 51

    • 1 : image du cadre vert recentrée, le trait indique le décalage de l’image par rapport au centre
    • 2 : histogramme de la PSF (Point Spread Function)
    • 3 : nombre d’images acquises, temps d’acquisition (au moins 10 s avant de cliquer sur [Reset])
    • 4 : affiche l’étoile recentrée
    • 5 : coupe de la PSF (en rouge reconstruite par une gaussienne)
    • 6 : image résultant de l’addition des images capturées, l’affichage est mis à jour toutes les 10 images capturées. Les «Fausses couleurs» permettent de mieux distinguer les anneaux de diffraction, de même le filtre «Sharpen». Les décocher avant de faire une sauvegarde TIFF avec [Sauve TIFF]
    • 7 : taille calculée de la PSF pour le bleu, vert, rouge et NIR (il faut avoir renseigné les caractéristiques du télescope, de la caméra et de l’éventuelle barlow)
    • 8 : pour manipuler la PSF
      Si « PSF FFT » et « FFT filtrée » ne sont pas cochés, le curseur permet d’ajuster l’interpolation gaussienne de la FWHM

      • PSF FFT : active la visualisation de la transformée de Fourier de la PSF (visualise l’espace des fréquences). Pour une étoile défocalisée elle reconstitue la PSF
      • FFT filtrée : active le filtrage des hautes fréquences (curseur à droite, rien n’est filtré, curseur à gauche il ne reste que les basses fréquences). Cela permet dans une certaine mesure de filtrer les effets de la turbulence atmosphérique et donc d’aider à la collimation
    • 9 [Sauve TIFF] : sauvegarde en TIFF 16 de l’image additionnée
  • C : à l’aide des vis de réglage du miroir secondaire on aligne l’ombre du secondaire et les anneaux de diffraction (il faut corriger la déformation et les rendre concentriques)
  • D : on recentre l’image dans le cadre vert avec la raquette du télescope
  • E : on clique sur le bouton [Reset], on peut répéter cet enchaînement jusqu’à obtenir un alignement le plus parfait possible (au moins 5 ou 6 fois). Avant de cliquer sur ce bouton on peut créer un fichier TIFF avec le bouton [Sauve TIFF] pour l’ouvrir par exemple dans Registax, lui appliquer un traitement d’ondelettes d’ordre 1 pour faire ressortir les détails de la PSF, ce qui permet de mieux apprécier la qualité de l’alignement.
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