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A propos d'Obligement
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David Brunet
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Dossier : Utilisation professionnelle de l'Amiga en astronomie
(Article écrit par Éric Laffont et extrait d'Amiga News - juin 1991)
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Le matériel
Comme tout le monde le sait, l'Amiga est une machine très polyvalente. Il n'est donc pas surprenant de la
voir dans des applications scientifiques, faisant appel à ses qualités graphiques et sa rapidité de traitement.
Cela fait maintenant plus de neuf ans que je travaille sur des acquisitions d'images par informatique et
près de cinq ans sur du matériel Commodore (C64/128 puis Amiga 1000/2000). Avec l'arrivée des nouveaux capteurs comme
la vidéo ou les CCD (désormais utilisés en vidéo mais étant différemment employés en astronomie), l'ordinateur
s'est donc trouvé indispensable dans la chaîne de l'image en astronomie professionnelle et amateur. En astronomie
(comme dans les autre domaine d'ailleurs), la numérisation d'image s'avère intéressante si le système est assez
puissant pour gérer un nombre de points suffisant pour une bonne qualité d'image au résultat. Un autre avantage
est qu'une image peut être stockée sur disquette et manipulée de toutes les façons possibles. Il s'agit là d'un
avantage considérable par rapport à la photographie : on peut apprécier immédiatement le résultat de la pose sur
l'écran.
Le type de carte d'acquisition d'image utilisée en astronomie varie beaucoup : un Digi-View ou toute carte spécialisée dans
le traitement vidéo. La raison est simple : contrairement à la vidéo ou la pose est fixe (1/25e de seconde pour une image),
en astronomie, les poses sont variables et peuvent dépasser une heure en continu. La lumière parvenant des étoiles est
tellement faible (même dans de grands télescopes), qu'il faut intégrer longtemps sur une surface sensible pour avoir
le résultat désiré.
Les images manipulées en astronomie professionnelle varient de 512x512 en 8 bits à 2000x2000 (et même 4000x4000 avec
le tout nouveau CCD de Thomson) en 24 bits pour les grands observatoires et autres satellites envoyés dans le
système solaire. Pour nous, amigaïstes amateurs, il est possible de bien se situer par rapport aux pros, car
notre machine est capable de manipuler des écrans graphiques de plus de 500 points sur 500. Le seul problème de
l'Amiga est qu'il n'est pas capable d'afficher une palette de 8 bits par composante (256 gris), mais comme on va
le voir plus loin des solutions de remplacement existent.
Principes de la numérisation d'image
Avant de continuer, il serait bon de rappeler les principes de la numérisation d'image. Cette partie est assez ardue
et vous pouvez sauter ce paragraphe si vous voulez, mais je vous conseille quand même de la lire, c'est intéressant.
Nous venons de voir que la numérisation d'image (soit en vidéo classique ou en astronomie) nécessitait une caméra et
un micro-ordinateur. Il faut évidemment entre ces deux dispositifs un système permettant de convertir les signaux
analogiques issus de la caméra en signaux compréhensibles par l'ordinateur. En effet, on ne peut envoyer un signal
analogique directement sur les ports d'entrée de l'Amiga ; il faut d'abord l'échantillonner, c'est-à-dire saisir
à des intervalles réguliers et suffisamment proches les valeurs de tension du signal en provenance de la caméra.
Remarquons que le signal discrétisé (ou numérisé) est d'autant plus proche du signal analogique que la période
d'échantillonnage est courte. De plus, l'Amiga ne peut recevoir sur ses ports d'entrée que des signaux comportant
une parmi 256 valeurs différentes. Ceci si l'Amiga (et sa carte d'acquisition) code les informations reçues par
le port sur 8 bits : 256 = 2 puissance 8. Un signal discrétisé saisit à un instant donné doit donc correspondre à
une valeur comprise entre 0 et 255. Cette transformation est faite à l'intérieur d'un dispositif particulier : le convertisseur
analogique-numérique (ou CNA). Nous allons décrire le fonctionnement global d'un CNA à microprocesseur et
le processus de conversion dit "à rampe discrète". Le schéma de principe du CNA est représenté sur la figure 1.
L'unité A est un comparateur binaire (base 2) qui génère, grâce au logiciel situé dans la mémoire couplée au
microprocesseur, des valeurs comprises entre 0 et 255. Ces valeurs sont délivrées sur un bus de 8 voies :
D0 ... D7.
L'unité B est un convertisseur analogique-numérique (un simple réseau de résistances) qui reçoit des
mots binaires de l'unité A et les convertit en une tension comprise entre 0 et 5 Volts. Cette tension
est ensuite envoyée sur une des entrées du comparateur et est comparée avec la tension discrétisée
issue de la caméra (celle-ci ayant été préalablement ramenée dans l'ordre de grandeur de la tension
de sortie du CNA).
Si la tension du CNA est inférieure à la tension de sortie de la caméra, le comparateur envoie au
microprocesseur un niveau logique 0. Si la tension du CNA est supérieure à la tension de la caméra,
le comparateur envoie au microprocesseur un niveau logique 1. Le microprocesseur reçoit ce niveau
logique sur une de ses broches, le logiciel scrutant en permanence l'état d'entrée de cette broche
agit en conséquence :
- Si l'état est 0 (c'est-à-dire tension CNA inférieure à la tension caméra), le compteur est
incrémenté et l'opération se répète donc.
- Si l'état est 1, le microprocesseur s'arrête de compter et le mot binaire présent sur le bus
de sortie de A est la valeur binaire (de 0 à 255) correspondant à la tension discrétisée issue de la caméra.
Le bus de sortie de A peut être relié au port d'entrée-sortie de l'Amiga. L'information sera alors
traduite par un logiciel spécifique et visualisé quasi directement sur l'écran. C'est pratiquement de
la même manière que travaille votre Amiga lorsque vous utilisez un Digi-View pour afficher une image
sur l'écran, Pour les capteurs en astronomie un montage électronique et logiciel supplémentaire est
nécessaire pour contrôler l'état de pose du CCD et commander son transfert d'informations vers l'Amiga.
L'Amiga affiche, dépouille et traite l'image
Pour posséder des images de qualité, il faut donc disposer de suffisamment de pixels à
l'écran mais aussi de suffisamment de teintes disponibles. La couleur n'étant pas le but
principal d'une image astronomique, une résolution de 8 bits par pixel est suffisante. L'Amiga
ne peut pas visualiser directement ces 256 niveaux (seulement 16). Cependant, l'ajout d'une
carte graphique (Targa 24) et du logiciel de transfert ImageLink/RasterLink
remédie à tout cela.
Toutes les images visibles dans cet article ont été visualisés sur Amiga sans l'ajout d'un carte
supplémentaire. Elles sont dans un format de 352x590 pixels en HAM pour mieux visualiser les
différentes teintes contenus dans la mémoire.
L'Amiga s'avère très fort pour ce qui est du traitement des images. Le logiciel Pixmate
en est une preuve flagrante. Lors d'un séjour au Pic du Midi, les professionnels présents
ont été impressionnés par la rapidité et l'ergonomie de ce logiciel pour des traitements
qui, pour eux, prenait deux à dix fois plus de temps pour un même type d'image. Ces principes
de traitement d'images numérisées sont couramment utilisées dans l'industrie et en particulier
en robotique (pour la reconnaissance des formes par exemple).
Les résultats
Un système complet de traitement d'image est composé de deux parties. Une partie numérisation
(que nous venons de voir) et une partie mémoire d'image. La partie numérisation comprend donc
un CAN et aussi des compteurs de lignes et de colonnes permettant de déterminer les coordonnées
d'un point sur la matrice graphique. La dimension de la matrice graphique est appelée "résolution spatiale".
On compte aussi une "résolution en intensité", c'est le nombre de bits sur lesquels sont codés
les degrés d'intensité possibles. C'est grâce à l'association de ces deux informations et l'intermédiaire
d'un contrôle logiciel que l'Amiga va pouvoir résoudre tous nos problèmes de visualisation et de
traitement de l'image. La partie la plus intéressante du programme Pixmate réside dans le menu "Image Processor"
(figure suivante). En effet, ici le logiciel offre à l'utilisateur toutes les possibilités de traitement poussé
de chaque pixel mémoire. Tout ceci avec une incroyable facilité.
Les programmeurs du logiciel ont pensé
à tout ce que l'on a besoin en traitement de l'information, que ce soit les filtrages Laplaciens, de convolution,
temporels, Tukey, segmentation, contours, et autres. Regardez ce que l'on peut faire sur une image (vues 3 et 4)
qui lors de sa saisie sur le ciel semblait un peu floue et empâtée, en utilisant Pixmate et sa fonction
de filtrage passe-bas suivie d'un filtrage passe haut pour finir. Ce principe est aussi applicable sur
les photos de visages, de paysages ou tout autre objet qui semble flou ou brumeux. Il existe encore d'autres
possibilités impressionnantes que peut offrir le traitement d'image, mais ceci nécessiterait beaucoup plus
de place dans cette revue (ne jetez pas vos numériseurs qui semblent manquées, essayez Pixmate...).
Qui utilise l'Amiga en astronomie ?
Pratiquement personne. Dans ce milieu les compatibles PC ont la main mise car ils bénéficient d'une
importante bibliothèque de logiciels et de cartes d'acquisition dédiées. L'Amiga n'est utilisé
que par quelques amateurs qui peuvent eux-mêmes se construire le système matériel/logiciel
qui composera leur station de travail. La solution réside aussi dans l'emploi des cartes d'émulation
PC/AT pour utiliser du matériel conçu pour les compatibles et ensuite transférer et traiter les
images en mode Amiga.
Cette dernière solution est celle qui a retenu mon attention car le prix de l'Amiga + carte AT offre
des possibilités que ne peut apporter un AT tout seul (multitâche Amiga/PC) :
lors d'une pose automatique de 30 minutes, on peut imaginer travailler sur une ancienne image ou préparer
une prochaine observation grâce à Galiléo, Planétarium ou Europe (logiciels astronomiques sur Amiga).
Épilogue
Pour conclure, on peut dire que l'Amiga n'est pas encore bien compris et est mal implanté dans le milieu
astronomique et même scientifique en général. Le manque de logiciels n'en est pas la principale cause. C'est peut-être
la faute à une méconnaissance et aux "a priori" du milieu professionnel qui fait que seul des personnes
motivées travaillent dessus. Car pour ce qui est des possibilités de la machine ce n'est pas la peine
d'en parler, elles sont largement compétitives.
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