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Physique élémentaire
(élémentaire ... vraiment?)




A force de lire des livres de physique qu'ils soient de vulgarisation ou que se soient des livres de cours j'ai constaté une chose: aucuns de ces livres ne me convient s'il est seul car quand je comprends le début d'une théorie dans l'un je n'y comprends pas la fin et vis versa pour un autre. J'ai donc très souvent utilisé plusieurs livres en parallèles oui mais voila c'est cher et volumineux : Le prochain livre que j'achèterai sera une bibliothèque! .

C'est pourquoi j'essaie parfois de synthétiser telle ou telle de mes  connaissances afin de ME comprendre. Parfois j'ai l'absolu manque de modestie de me dire que d'autre pourrait en tirer profit. Je vais donc mettre ici quelques-uns un de ces essais de synthetisation.

Gardons bien a l'esprit que dans la plus part des cas je me contenterais de mettre en contact des phrases de différents scientifiques: FEYNMANN aura commence et LANDAU continuera en ayant parfois laissé la parole a COHEN au passage! . De façon générale tous ce qui sera faux ou idiot dans ces textes sera de moi.

let's go

Traitement du signal : traitement d'images.

En astro plein de chose font rien qu'à nous embêter quand on fait de la photo: Les objets ne sont pas très lumineux et le ciel tremble: les étoiles semblent trembler comme quand on observe quelqu'un derrière un feu de camp. Ce phénomène s'appelle la turbulence et il est lié aux différences de température entre les couches basses et les couches hautes de l'atmosphère. Il est donc quasiment impossible de faire des pauses longues soit à cause du ciel soit parce les appareils utilisés ne permettent pas des pauses de plus d'une à 2 secondes (surtout les appareils numériques). Heureusement on peut aujourd'hui additionner des photos avec les ordinateurs et faire de la COMPOSITION.Pour les techniques de composition ou trouve pleins d'infos à partir du site des fondus d'astronomie numérique a "faible" coup : le site ASTROCAM 

Comme je l'ai dit plus haut il faut beaucoup d'images pour compositer Pour cela il faut donc de toujours rester dehors derrière son télescope. 
Alors la, les frileux (genre méditerranéen) se posent une question : 

Est-ce qu'il y a moyen de compositer une même image 36 fois? 

Parce qu'apparemment, quand on  composite 30 images par exemple, elles sont toutes différentes. Mais est-il possible de copier la même image (la meilleure) 30 fois, et de les compositer? 
Est-ce qu'on y gagne en détails, contraste etc, ou est-ce que çà fait rien du tout ? ...
C'est la que madame physique devient assez désagréable et dit : 
             Ca valait le coup d'essayer, mais ca ne marche pas, la nature est plus maligne que vous, Sinon vous ne vous casseriez pas la tête pour faire des tas d'images, vous renteriez bien au chaud à la première bonne, bande de fenians. 

Pour comprendre pourquoi ca ne marche pas, il faut comprendre pourquoi et comment le compositage améliore les images et ça il y a un type sur la liste astrocam qui l'a dit admirablement alors je vais le "controleC-controlV-iser".

Dans une image, il y a deux types de choses : des signaux et des bruits. Un signal, c'est un truc vachement sympa parce que c'est reproductible, et donc qu'on peut le garder et le retrouver (si c'est un signal utile, une planète par exemple) ou l'enlever (si c'est un signal indésirable). Un exemple typique c'est le thermique qu'on obtient sous forme des pixels plus ou moins blancs en longue pose CCD. On le reproduit dans une image 'noire', et on le soustrait. Contrairement à une idée répandue, le thermique est bien un signal et non un bruit. 
Il faut bien voir que tout ce qui est indésirable n'est pas forcément un bruit (par contre un bruit est toujours indésirable (NDLA: le hard-rock donc)). 

De l'autre coté, il y a justement les bruits, qui accompagnent les signaux et qui sont drôlement plus casse-pieds parce qu'ils ne sont pas reproductibles, ils ont une composante aléatoire qui fait qu'il est physiquement impossible de les enlever : un bruit ne revient jamais identique à lui-même. Cet aspect aléatoire a quand même un intérêt, c'est que quand on combine des images ça a tendance à se moyenner. Si on imagine un bruit comme un ensemble des pics et de creux aléatoires, combiner des images différentes va conduire à avoir des creux qui compensent des pics et des pics qui compensent des creux. 
Conséquence : si on combine N images, le bruit n'augmente pas d'un facteur N mais racine de N seulement. Par exemple, combiner 9 images va amplifier le bruit d'un facteur 3, pas 9. 
Comme  le signal, identique d'une image à l'autre, a été amplifié d'un facteur 9, on a amélioré le rapport signal/bruit d'un facteur 3. Compositer augmente le bruit en valeur absolue, mais ce qui compte c'est d'améliorer le rapport S/B donc on est gagnant. 

En planétaire, le bruit dominant est souvent le bruit de photons de la planète elle-même. Le compositage ne permet pas de créer de l'information, il faut qu'elle soit présente dans les images individuelles, mais ca permet de faire ressortir des détails qui sont noyés dans le bruit sur ces images. 

Mais ceci n'est vrai que si on combine des images *différentes* pour que le caractère aléatoire du bruit se manifeste d'une image à l'autre. Si on prend N fois la même image, on va multiplier le même bruit par N et on n'aura rien gagné du tout sur le rapport signal/bruit. Donc ca ne sert à rien.

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decembre 2002