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L'astrophotographie fixe Photographie du ciel grand-champ sans entraînement mécanique

L'astrophotographie fixe est une méthode de prise de vue sans suivi, réalisée avec de courtes focales de grande ouvertures (F/D 1,4 à 2). C'est Patrick SOGORB qui m'a fait découvrir ce moyen de réaliser des images astronomiques, qui peuvent se juger parfois spectaculaires, à moindre frais, en novembre 1996.

A l'époque, je ne possédais pas de télescope et la comète HALE-BOPP s'apprêtait à nous offrir un spectacle des plus émouvants. J'en ai à ma manière repris le concept pour le perfectionner et l'adapter à des prises de vues plus originales.
Pour pratiquer l'astrophotographie fixe grand champ, un objectif de 50 mm ouvert à 2 ou à 1,8 constitue un parfait objectif pour tenter l'aventure, lors d'une nuit sans lune et sans éclairage urbain direct.

Comme en attestent régulièrement les clichés pris par des amateurs de conjonctions planétaires au crépuscule ou de filés d'étoiles avec les reflex numériques les plus récents, l'expérience que j'eus personnellement de l'astrophotographie fixe dans les années 90 sur film argentique est parfaitement transposable à l'imagerie numérique. Les capteurs CMOS ainsi que l'électronique embarqués des boitiers reflex numériques ont considérablement progressés sur leur rapport signal/bruit.


Matériel utilisable
Le matériel nécessaire à la réussite de clichés sans suivi n'est pas très onéreux, contrairement au matériel employé par un astrophotographe plus averti.
Mon matériel pour l'astrophotographie fixe de 1997 à 2000 Minolta XD-5 de 1981 sur trépied SLIK et déclencheur souple

Si la nature du capteur a radicalement changée depuis une décennie, le matériel à mobiliser pour pratiquer confortablement l'astrophotographie fixe n'a quant à lui absolument pas varié entre l'argentique et le numérique :

  • Un boitier photo reflex
  • Un objectif photo de courte focale (de 10 à 50 mm)
  • Un trépied très stable

L'astrophotographie fixe passe toujours par la maîtrise de 3 points essentiels :

  • La stabilité du boîtier photographique par rapport au sol (emploi obligatoire d'un trépied photographique)
  • La stabilité du boîtier photographique par rapport au sujet, au déclenchement (emploi vivement conseillé d'une télécommande infrarouge ou du retardateur)
  • Les réglages du boîtier photographique qui se sont toutefois étendus à l'ISO


Réglages du boitier photographique

Avant de vous lancer dans l'aventure, avez-vous connaissance des paramètres à respecter pour faire de la longue pose astronomique ?

En argentique, seuls les trois premiers paramètres devaient être considérés (optionnellement le cinquième pour les boitiers argentiques les plus modernes).

En numérique, les réglages et paramètres à vérifier sont au nombre de cinq :

  • Ouverture de l'objectif
  • Temps de pose
  • Mode de l'appareil
  • Sensibilité ISO du capteur CMOS
  • Statut de l'autofocus

Sur cette illustration du reflex numérique NIKON D7000, on pourra noter la similitude de la disposition des commandes par rapport à celle de vieux boitiers argentiques comme le Minolta XD-5 :

L'électronique moderne permet toutefois un accès plus aisé aux réglages des vitesses, ouvertures et sensibilité ISO, sans compter les nombreuses autres possibilités apparues grâce à la commodité du numérique.

Ouverture de l'objectif

Sur tous les anciens objectifs manuels pour l'argentique, il existait un variateur d'ouverture qui permettait de sélectionner la "quantité" de lumière reçue par la pellicule. Ce variateur agit sur l'iris, qu'il ouvre ou qu'il ferme, suivant un rapport F/D donné. Sur l'image à gauche, on peut voir à quoi ressemblait un objectif vu de dessus (un 28 mm dans cet exemple).

Le variateur d'ouverture dans le cas de cet objectif est gradué de 3,5 à 22 et il se situe au plus près de l'appareil.
En astrophotographie, quelle soit fixe ou avec suivi, on emploie presque toujours la plus grosse ouverture permise par le collecteur de lumière soit le rapport F/D=3,5 dans le cas de l'objectif en exemple.

Sur les appareils reflex numériques, les objectifs (comme les AF-S NIKKOR de type G) sont désormais bien souvent dépourvus de bague de diaphragme car le réglage s'effectue maintenant exclusivement depuis le boitier photographique via un jeu de deux molettes situées dans le prolongement du déclencheur dont le comportement varie en fonction du mode (M, A, S ou P) choisi (Rep.3 sur l'image du NIKON D7000). En agissant sur la molette crantée adéquate, le choix de la valeur d'ouverture s'obtient alors sur un écran LCD du boitier (rep.2 sur l'image du NIKON D7000).
Temps de pose

Le réglage du temps de pose sur un appareil photo reflex numérique s'obtient de la même manière que celui de l'ouverture. En agissant sur la molette crantée adéquate, le choix du temps de pose s'obtient alors sur le même écran LCD du boitier (rep.1 sur l'image du NIKON D7000).

Le temps de pose conditionne le temps durant lequel la lumière parvient au capteur CMOS, au moyen d'un obturateur qui s'ouvre puis, qui se referme lorsque le temps s'est écoulé. Dans le cadre de l'astrophotographie, la vitesse d'obturation ne se compte plus en fractions de seconde mais en secondes, ce qui augmente la difficulté et ce qui impose l'utilisation d'un mode spécifique défini par la molette supérieure gauche (Rep.3 sur l'image du NIKON D7000).

Le temps de pose dépend en astrophotographie fixe d'un facteur de taille, qui est le déplacement des étoiles, qui n'est pas compensé par un suivi sidéral.

Si on veut que les étoiles restent ponctuelles sur la photo, il ne faut pas dépasser un temps de pose maximum au-delà duquel, les étoiles prendront l'aspect d'arcs. L'astrophotographie fixe reste facilement praticable jusqu'à une focale de 80 mm. Au-delà, les temps de pose maxi deviennent très faibles et il faut compenser en utilisant une sensibilité ISO de plus en plus élevée. Selon la génération du boitier reflex numérique utilisé, monter beaucoup trop haut en ISO peut s'accompagner d'un bruit particulièrement inesthétique et coloré (points chauds).

Bien-sûr, si on souhaite délibérément obtenir des arcs en laissant l'obturateur ouvert pour des photos circumpolaires par exemple, on peut étendre la pose jusqu'à 30 minutes (temps de pose maximal habituellement admis par un reflex numérique). Le plus faible ISO conviendra alors quelque-soit la focale de l'objectif.

 FOCALE DE L'OBJECTIF

 CHAMP COUVERT

TEMPS DE POSE MAXI (en secondes)

24 mm (16 mm)*

74° x 53°

25

28 mm (18 mm)*

65° x 46°

21

35 mm (23 mm)*

54° x 38°

17

50 mm (33 mm)*

40° x 27°

12

80 mm (53 mm)*

25° x 17°

7,5
Les focales entre parenthèses terminées d'un astérisque sont les focales correspondantes à celles d'un objectif NIKON DX (format du capteur CMOS APS-C).
Mode de l'appareil

L'appareil convenant au mieux à l'astrophotographie fixe, doit être entièrement mécanique (pas besoin de piles) comme le Minolta XD-5.

Les appareils photo reflex numériques ne répondrent malheureusement plus du tout à ce critère de part la technologie même du numérique. Une pellicule était un support chimique pouvant enregistrer passivement une image sans l'apport obligatoire d'un besoin énergique. Un capteur CMOS est quant à lui totalement dépendant d'une source d'énergie pour dans un premier temps saisir l'image ; dans un second temps, le lecteur/enregistreur de l'appareil a besoin aussi d'énergie pour stocker l'image sur la carte mémoire. Fort heureusement pour nous, l'alimentation d'un boitier numérique n'est plus assuré par des piles jetables mais par de très efficaces accumulateurs rechargeables capables d'assurer leur rôle sur plusieurs dizaines de prises de vue numériques sans fléchir.

La molette d'un reflex numérique (Rep.3 sur l'image du NIKON D7000) permet de faire son choix entre quatres modes (M, A, S et P).

Pour le type de photo visé par cet exposé, il faut sans hésiter choisir le mode M (Manual). Le mode manuel permet de choisir en totale liberté l'ouverture et le temps de pose contribuant à la création de nos photographies. Sur la plupart des reflex numeriques, il est possible de sélectionner un temps de pose précis jusqu'à 30 secondes (utiliser le retardateur est fortement recommandé). Au-delà le boitier passe en mode "Bulb" permettant d'obtenir l'équivalent de la fameuse pose B ou T (très longue pose) que l'argentique nous proposait. Il existe une différence entre les deux, bien que leur fonction soit identique. Toutes les deux, elles permettent de réaliser des poses de durée personnalisées, aussi longues qu'on le désire. Dans le cas de la pose B, on appuie sur le déclencheur pour ouvrir l'obturateur et on le maintient pendant le temps désiré et lorsqu'on le relâche, l'obturateur se referme. Dans le cas de la pose T, on appuie sur le déclencheur une première fois et l'obturateur s'ouvre (pas besoin de le maintenir comme lors d'une pose B). Lorsque le temps désiré est écoulé, on appuie une seconde fois sur le déclencheur et l'obturateur se referme.

Le déclencheur souple est une technologie abandonnée sur les numériques au profit de la télécommande. Subtilement, la pose B et la pose T sont confondues dans la même fonction "Bulb" selon si on se risque à appuyer sur le déclencheur directement avec le doigt ou si on agit à distance sur l'appareil à l'aide d'une télécommande filaire ou infrarouge (compatibilité à vérifier selon les modèles). Dans le cas du doigt, l'appareil réagit comme une pose B classique tandis qu'avec l'emploi de la télécommande, on obtient l'équivalent d'une pose T ce qui s'avère la meilleure solution pour obtenir des clichés nets, surtout si le temps de pose viendrait à s'éterniser sur une durée de plusieurs minutes.

Sensibilité ISO du capteur CMOS

C'est sans aucun doute la grande nouveauté du numérique : Pouvoir changer la sensibilité ISO du détecteur comme bon nous semble d'un cliché à l'autre.

En argentique, dès que la sensibilité de la pellicule avait été choisie, il fallait aller jusqu'au bout du rouleau de film.

En 1997, j'ai principalement utilisé de l'EKTAR 1000 ISO. Avec le numérique, il est possible de changer virtuellement de sensibilité de pellicule à chaque cliché si on le désire. Me fiant aux derniers progrès de l'année 2010, régler la sensibilité ISO d'un boitier numérique à 800 ISO me semble adapté à l'astrophotographie fixe. Pour photographier le mouvement du ciel sous la forme d'arcs, on peut bien évidemment descendre à 100 ISO puisque le temps de pose n'est plus une limite.

Statut de l'autofocus

Quand on appartient à la "vieille école" et que l'on provient d'un appareil photo argentique complétement mécanique tel que le MINOLTA XD-5, il convient de prendre en considération un nouveau critère : la présence d'un autofocus.

Mes trois appareils photo reflex numériques D70, D90 et D7000 sont tous équipés d'un autofocus, automatisme dont le MINOLTA XD-5 était dépourvu. Comme tous les automatismes, un autofocus est susceptible de ne pas bien fonctionner dans certaines circonstances particulières.

L'astrophotographie en est une, de circonstance très particulière d'utilisation. Autrement dit, il conviendra de débrayer l'autofocus et d'effectuer la mise au point manuellement à travers le viseur. Un autofocus se base sur des contrastes pour effectuer la mise au point ; or, dans un ciel d'une couleur unie, celui-ci sera inévitablement perdu. Le D7000, tout comme mes deux précédents NIKON numériques, possèdent à proximité de l'objectif un système à basculement communiquant avec l'intérieur de la baillonnette permettant de passer d'un mode AF à un mode M pour la mise au point.

Arnaud FIOCRET © 2003 (2012)

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