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Empiler ses brutes dans DeepSkyStacker, pas à pas

Vous avez rapporté d'une nuit claire une trentaine de photos de la même nébuleuse, sombres et bruitées, chacune décevante prise seule. Comment les fondre en une seule image nette et profonde ? C'est le travail de DeepSkyStacker, le logiciel gratuit sous Windows que les débutants adoptent en premier parce qu'il aligne et additionne les images sans qu'on ait rien à comprendre de mathématique. Ce tutoriel vous prend à l'instant où les fichiers sont sur le disque et vous mène jusqu'au TIFF final : charger les brutes et leurs trames de calibration, cocher les meilleures, choisir le mode d'empilement, lancer le calcul, puis dégrossir l'histogramme. À la fin, vous tenez l'image de départ que le traitement transformera.

2006: l'année où Luc Coiffier crée DeepSkyStacker ; le code passe en source ouverte en 2018
0 €: le prix : gratuit sous licence BSD, pour Windows 64 bits (version 4.2.6 pour les vieux 32 bits)
10 %: le seuil de détection d'étoiles proposé par défaut pour aligner les images entre elles
40: poses de 2 minutes additionnées pour le champ de NGC 7000 en tête d'article
32 bits: la profondeur du TIFF de sortie, qui conserve toute la dynamique pour le traitement

Le principe

Pourquoi additionner trente images plutôt qu'en réussir une seule

Le signal s'ajoute, le bruit se moyenne

Une pose isolée du ciel profond porte deux choses mêlées : le signal — la lumière ténue de l'objet — et le bruit, ce grain aléatoire qui vient du capteur et du fond de ciel. Empiler consiste à superposer des dizaines d'images identiques et à en faire la moyenne. Le signal, présent au même endroit sur chaque vue, s'additionne ; le bruit, aléatoire, se lisse et s'efface. Résultat : le rapport entre les deux grandit comme la racine du nombre de poses. Passer de 1 à 40 images multiplie ce rapport par plus de six, et une nébuleuse comme NGC 7000 émerge d'un fond enfin propre.

Ce que DeepSkyStacker fait à votre place

Le hic, c'est que la Terre tourne : d'une pose à l'autre, les étoiles ont bougé sur le capteur. Additionner brutalement donnerait une bouillie floue. DeepSkyStacker — DSS pour les habitués — règle exactement ce problème en deux temps : il repère les étoiles de chaque image et les recale les unes sur les autres au pixel près (c'est la registration), puis il combine la pile alignée. Créé en 2006, gratuit, il reste le point d'entrée le plus doux parce qu'un premier empilement correct tient en quatre clics.

La nébuleuse NGC 7000, dite Amérique du Nord, obtenue en additionnant 40 poses de 2 minutes : les volutes rouges de l'hydrogène ressortent d'un fond propre — NGC 7000 (Amérique du Nord) — 40 poses de 2 min empilées — Skatebiker (CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons)

Ce qu'on lui donne à manger

Les cinq familles de trames à charger

Une seule famille porte l'image, quatre la nettoient

Seules les brutes (les lights) contiennent l'objet. Les quatre autres familles sont des trames de calibration : des photos techniques qui servent à retirer les défauts propres à votre matériel. Les darks (noirs), prises obturateur fermé à la même durée et à la même température que les brutes, cartographient le bruit thermique et les pixels chauds. Les offsets (aussi appelés bias), les poses les plus brèves possibles, capturent le bruit de lecture du capteur. Les flats (plages uniformes) photographient un fond lumineux égal pour corriger le vignetage et les ombres de poussières. Les dark flats, enfin, sont les darks de ces flats. DSS possède un onglet pour chaque famille ; on y glisse les fichiers, il fait le tri.

Combien de chaque, en pratique

Une règle simple : plus de trames de calibration, moins de bruit résiduel. Comptez au minimum une quinzaine de darks, une quinzaine d'offsets et une quinzaine de flats ; monter à trente ou cinquante affine encore le nettoyage. Côté brutes, c'est le nombre qui fait la profondeur : vingt suffisent pour débuter, quarante ou soixante creusent l'image. Toutes les trames d'une session se chargent en une fois, et DSS les associe automatiquement aux bonnes brutes.

Champ d'Orion et du Taureau au grand-angle, résultat de nombreuses poses empilées avec leurs darks et offsets : le fond de ciel est lisse, les étoiles ponctuelles — Champ Orion-Taureau, poses empilées avec darks et offsets sous DeepSkyStacker — Thomas Bresson (CC BY 3.0, Wikimedia Commons)

Les cinq familles de trames dans DeepSkyStacker
Trame	Comment on la prend	Ce qu'elle corrige	Combien
Brutes (lights)	sur l'objet, en pose longue	rien à corriger : c'est la seule qui porte le signal	20 à 60+
Darks (noirs)	obturateur fermé, même durée et température que les brutes	bruit thermique, pixels chauds, ampglow	15 et plus
Offsets (bias)	obturateur fermé, pose la plus courte possible	bruit de lecture du capteur	15 à 30
Flats (PLU)	sur un fond blanc uniforme, exposition moyenne	vignetage et ombres de poussières	15 et plus
Dark flats	obturateur fermé, même durée que les flats	nettoie les flats eux-mêmes	15
Aucune ligne ne correspond au filtre.

L'erreur qui gâche les darks : la température

Un piège classique ruine des heures de calibration : des darks pris à une température très différente de celle des brutes. Le bruit thermique d'un capteur double environ tous les 6 à 7 °C ; un dark tiède soustrait à une brute froide ajoute du bruit au lieu d'en retirer. La parade des reflex : shooter les darks dans la foulée de la session, dehors, à la même température ambiante, même durée et même sensibilité. Les caméras refroidies règlent le problème en fixant la consigne au dixième de degré. Faute de mieux, une bibliothèque de darks classés par durée et par saison dépanne d'une nuit à l'autre.

Le tutoriel

Sept étapes, du chargement au TIFF final

Chaque ligne de la marche à suivre porte une décision, et l'une d'elles — le seuil de détection d'étoiles — commande à elle seule la réussite de l'alignement.

L'ordre des colonnes de gauche est l'ordre du travail

L'interface de DSS est austère mais logique : la colonne de gauche empile les commandes dans l'ordre où on les exécute — ouvrir les images, enregistrer, empiler. On descend cette colonne du haut vers le bas, une action par ligne. Voici la marche complète, celle qui donne un résultat propre à coup sûr sur une première session.

Charger les brutes

Cliquez sur « Ouvrir des fichiers image » et sélectionnez toutes vos brutes. Elles s'affichent en liste, chacune cochée. DSS lit directement les fichiers RAW des reflex et hybrides, ainsi que les FITS des caméras dédiées.
Ajouter les trames de calibration

Via le menu de gauche, ajoutez séparément les darks, les offsets, les flats et les dark flats. Chaque famille a son entrée. Rien ne s'affiche à l'écran pour elles : elles travaillent en coulisse pendant le calcul.
Cocher les images à garder

Décochez d'un coup d'œil les brutes ratées — passage de nuage, satellite trop marqué, bougé net. Puis cliquez « Cocher les meilleures » et demandez d'en garder les 80 à 90 % : DSS note chaque image et écarte les plus faibles.
Lancer la registration

Cliquez « Enregistrer les images cochées ». Dans les réglages, le seuil de détection d'étoiles est à 10 % par défaut ; ajustez-le pour que le logiciel repère quelques dizaines d'étoiles par image, ni trois ni trois mille. DSS choisit seul la meilleure brute comme référence.
Choisir le pourcentage et le mode d'empilement

Dans l'onglet des paramètres d'empilement, fixez le pourcentage de brutes à additionner (les meilleures 80 à 90 %) et le mode de combinaison pour chaque famille — c'est le réglage détaillé plus bas.
Empiler

Validez : DSS aligne, calibre et additionne. Comptez de quelques minutes à une demi-heure selon le nombre de fichiers et la machine. Une fenêtre d'aperçu montre la pile se construire.
Récupérer l'Autosave et l'enregistrer en TIFF 32 bits

En fin de calcul, DSS écrit un fichier Autosave.tif dans le dossier des brutes. Enregistrez aussi le résultat via « Enregistrer l'image » en TIFF 32 bits par étoile : c'est ce fichier plein de dynamique que vous ouvrirez pour le traitement.

Le réglage qui change tout

Quel mode d'empilement choisir

Le mode de combinaison arbitre entre la profondeur du signal et l'effacement des traces parasites, et il se règle séparément pour les brutes et pour les trames de calibration.

La moyenne pour la profondeur, le kappa-sigma pour la propreté

DSS propose plusieurs façons de combiner les pixels superposés. La moyenne donne le meilleur rapport signal/bruit et convient quand toutes les brutes sont propres, mais elle garde la moindre traînée de satellite. Le kappa-sigma clipping résout ça : pour chaque pixel, il calcule la moyenne, écarte les valeurs qui s'en éloignent trop, puis recommence — les avions, satellites et rayons cosmiques disparaissent tout en conservant presque toute la profondeur. C'est le mode le plus souvent conseillé sur les brutes d'un débutant. La médiane, très robuste aux parasites mais un peu plus bruitée, s'impose quand on empile peu d'images, et reste le choix par défaut pour les darks, flats et offsets.

Les modes d'empilement de DeepSkyStacker
Mode	Ce qu'il fait	Quand le choisir
Moyenne	additionne puis divise : rapport signal/bruit maximal	beaucoup de brutes déjà bien propres
Médiane	garde la valeur centrale, ignore les extrêmes	peu de brutes ; et par défaut pour darks, flats, offsets
Kappa-Sigma clipping	écarte les pixels aberrants avant de moyenner	le meilleur compromis sur les brutes : efface satellites et avions
Kappa-Sigma médian	même rejet, mais autour de la médiane	sessions très parasitées, ciel de ville traversé
Moyenne pondérée auto-adaptative	pondère chaque image selon sa qualité	brutes inégales, transparence variable dans la nuit
Maximum	retient la valeur la plus forte de la pile	jamais pour l'image finale ; utile pour vérifier l'alignement
Aucune ligne ne correspond au filtre.

La dernière étape dans DSS

Un premier étirement d'histogramme, sans plus

Pourquoi la pile paraît noire au premier regard

À l'ouverture, l'Autosave semble presque noir : c'est normal. Toute la lumière de l'objet est bien là, mais tassée dans les tons sombres du fichier 32 bits. Il faut l'étirer, c'est-à-dire redistribuer les niveaux pour que les faibles nuances deviennent visibles. DSS embarque pour cela un panneau d'histogramme, à droite, avec des curseurs de niveaux et des réglages de luminance, rouge, vert et bleu.

Un pré-étirement, pas le traitement final

Amenez le curseur du bas (le point noir) juste au pied de la grande bosse de l'histogramme, et tirez doucement le curseur du milieu vers la gauche : l'objet surgit du fond. Corrigez une dominante de couleur avec les trois canaux si le fond vire au vert ou au rouge. Restez léger : ce premier étirement sert à voir ce que vous avez capté et à contrôler la réussite de la session. Le vrai traitement — montée en contraste, réduction d'étoiles, saturation — se fait ensuite sur le TIFF, dans un logiciel dédié. Une nébuleuse comme le Croissant, NGC 6888, se juge déjà très bien à ce stade.

La nébuleuse du Croissant, NGC 6888, image finale colorée : le genre de résultat qu'un empilement bien étiré met en route avant le traitement fin — Nébuleuse du Croissant NGC 6888 — Andy Weeks (CC0, Wikimedia Commons)

Un peu d'histoire

Vingt ans d'un logiciel devenu un standard gratuit

2006
Luc Coiffier publie la première version de DeepSkyStacker, pensée pour rendre l'empilement accessible aux débutants au reflex numérique. Le logiciel s'impose vite comme la porte d'entrée du ciel profond, gratuite et en français.
2018
Le code de DSS passe en source ouverte sous licence BSD, confiant sa maintenance à une équipe de bénévoles. Le logiciel survit ainsi à son auteur d'origine et continue d'évoluer.
sept. 2023
La version 6.1.0 modernise le moteur et l'interface, avec un affichage plus rapide des grandes piles et une meilleure gestion des capteurs récents.
mai 2024
La série 6.2 (6.2.0 puis 6.2.2 en juillet 2024) affine la détection d'étoiles et la calibration. La version 4.2.6, plus ancienne, reste proposée pour les vieux Windows en 32 bits.

L'avis de Luc

Deux réglages font toute la différence, et ils se posent dès la première session. Les trames de calibration d'abord : une vraie série de flats fait disparaître le vignetage au point qu'on croit avoir changé de télescope. Le mode kappa-sigma ensuite — le soir où un avion traverse trois poses sur le Croissant, il efface la traînée sans rien laisser à refaire. Le reste, histogramme et TIFF 32 bits, devient de la routine en trois sessions. On croit l'empilement infranchissable ; c'est quatre clics et un peu de patience pendant que la machine calcule, et c'est pourquoi ce logiciel s'installe en premier chez un débutant.

Continuer

Avant et après l'empilement

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