Bruit – partie 3 : dithering

Cet article fait suite aux deux autres concernant les bruits et l’effet des paramètres de prise de vue sur le rapport signal bruit. Le dithering permet d’aller encore un peu plus loin dans la maîtrise du bruit sur les images en faible lumière.

On a vu dans la description des bruits qu’il y avait des bruits de deux natures différentes :

  • Ceux complètement aléatoires d’une photo à l’autre, dont les effets sont réduits en empilant un grand nombre de poses, ou en posant plus longtemps
  • Ceux qui ne sont pas des bruits, mais dont l’effet dégrade malgré tout l’image. Ils sont à peu près constants d’une photo à l’autre (trame thermique, pixels déviants…). Ils se mélangent au signal et comme ils ne fluctuent pas beaucoup d’une photo à l’autre, l’empilement n’a aucun effet sur eux.

Voici à quoi ressemble la trame qui peut rester sur les photos (histogramme très étiré pour voir quelque chose) :

Rémanent de dark

Ces bruits globalement constants sont toujours au même endroit sur le capteur. Généralement le suivi ou la mise en station sont imparfaits et dans ce cas les objets (représentés par la lettre A) vont lentement dériver par rapport à ces bruits (le point rouge).

Une fois les images alignées et empilées, on voit que les défaut s’alignent dans le sens de la dérive. Les algorithmes de rejection n’apprécient pas ça.

Voici à quoi ressemble l’empilement de 10 photos prises sans dithering, on voit très bien la trame qui dégrade fortement l’image finale :

Sans dithering

La solution est le dithering qui déplace la zone visée aléatoirement de quelques pixels dans tous les sens entre chaque pose. La dérive n’est pas corrigée mais elle est cachée derrière le caractère aléatoire des déplacements :

Une fois l’alignement effectué, les défauts ne suivent plus du tout une ligne dans le sens de la dérive et les algorithmes de rejection peuvent très facilement les éliminer.

Le résultat est immédiat, sans aucun post traitement, la trame a complètement disparu :

Avec dithering

Le dithering permet ainsi :

  • de supprimer les pixels déviants (morts, chauds, zombies) sans avoir recours à un traitement cosmétique
  • de supprimer les trames diagonales disgracieuses
  • d’améliorer le rapport signal sur bruit

C’est donc une méthode très simple pour améliorer de façon très efficace la qualité de ses photos, sans aucun post traitement. L’inconvénient de cette méthode est qu’il faut laisser le temps entre deux poses pour qu’il se fasse, et pour que la monture se stabilise. Cela fait donc perdre 10 à 20 secondes à chaque fois, voire plus si la monture est à la limite de ses capacités. Une solution est de ne lancer le dithering que toutes les 3 à 5 photos. La plupart des logiciels d’acquisition et d’autoguidage permettent ce réglage.

Les montures ultra nomades comme la Star Adventurer Star Adventurer (normale ou mini) ou la iOptron SkyGuider peuvent faire du dithering, soit nativement (comme la SAM ou la SA 2i), soit via un logiciel/pilote d’autoguidage (par exemple avec PHD2 Guiding ou ASIAir, pour la SA et la SkyGuider). Mais comme elles ne suivent qu’en ascension droite, il faut largement exagérer l’amplitude des écarts aléatoires pour que le dithering ait un effet notable.