Couleur en bande étroite : palettes SHO et scripts de mappage des couleurs d'usage courant

La mise en couleur des images en bande étroite est le premier mur contre lequel beaucoup se cognent lorsqu’ils passent du RGB/LRGB au domaine de la bande étroite. Cet article rassemble en un seul texte les notions et les outils que j’ai accumulés ces dernières années dans le travail de mise en couleur en bande étroite — des notions de base au principe des palettes SHO, jusqu’à la normalisation des canaux et à toutes sortes de scripts bien pratiques —, afin que ceux qui tâtonnent encore disposent d’une carte pour se repérer.

Commencer par adopter le bon état d’esprit

L’astrophotographie en bande étroite n’est en réalité pas aussi simple que de fourrer le SHO dans les canaux RGB selon diverses permutations (SHO, HSO, HOO…) ; en général, procéder ainsi donne un résultat qui ne satisfait pas.

C’est exactement comme lorsqu’on traite une nébuleuse après avoir retiré les étoiles : le problème ne se règle pas en se contentant de rajouter les étoiles — en faisant cela, on récolte souvent des étoiles affadies ou aux couleurs altérées. Le véritable savoir-faire se cache justement dans ces détails cruciaux.

Illustration des différences de résultat de mise en couleur en bande étroite selon le niveau de maîtrise du traitement

Mon conseil est donc le suivant : le débutant qui se lance dans le traitement d’images en bande étroite doit absolument commencer par faire son propre ménage. Familiarisez-vous d’abord à fond avec le RGB et le LRGB, puis avancez pas à pas vers la bande étroite. L’exception, c’est si vous savez programmer et que PixelMath ne vous pose aucune difficulté : dans ce cas, vous pouvez peut-être progresser sur les deux fronts à la fois, mais je dois dire que ce n’est pas facile.

L’image ci-dessous montre le même fichier d’origine traité à différents niveaux de maîtrise. Rien que pour cette seule question — « comment coloriser la poussière » —, du fait d’en connaître le principe jusqu’à savoir réellement le mettre en œuvre, il m’a fallu deux ans d’apprentissage : ce n’est pas aussi simple que de pousser un peu la saturation.

Comparaison des résultats de traitement en bande étroite d’un même fichier d’origine à différentes étapes de l’apprentissage

Qu’est-ce qu’une palette SHO

La mise en couleur SHO est une « méthode de colorisation en bande étroite » courante en astrophotographie : elle exploite les propriétés d’émission de trois gaz et attribue, en post-traitement, les signaux des différentes bandes à différentes couleurs, « visualisant » ainsi la distribution des divers éléments à l’intérieur d’une nébuleuse.

Son plus grand avantage : une nébuleuse qui, à l’œil nu, paraissait entièrement rouge se voit, sous le SHO, décomposée en plans, rendant sa structure, ses frontières et les différences d’énergie parfaitement nettes. De plus, le SHO n’a pas une apparence figée — la teinte, la saturation et l’intensité peuvent se régler entièrement selon le style et le goût du photographe ; c’est donc à la fois une méthode d’expression scientifique et une forme de création artistique cosmique.

Ci-dessous, trois images illustrent trois façons différentes de faire la correspondance.

1. Oxygène en bleu, soufre en rouge, hydrogène au milieu

Démonstration de mise en couleur SHO avec OIII en bleu glacé, SII en rouge vif et Ha en jaune orangé sombre

OIII (oxygène) → bleu glacé
Ha (hydrogène) → jaune orangé sombre
SII (soufre) → rouge vif

Les régions riches en oxygène apparaissent en bleu glacé, les régions riches en soufre sont rouges, et l’hydrogène, situé entre le rouge et le vert, devient une chaude lueur jaune orangé sombre ; à certains endroits où il rencontre l’oxygène, il prend une teinte rose.

2. Une mise en couleur d’aspect naturel : hydrogène en vert, oxygène en bleu, soufre en rouge

Cette image montre une autre façon de faire du SHO : Ha correspond principalement au vert, OIII au bleu et SII au rouge. Elle diffère légèrement de la palette Hubble traditionnelle ; cette correspondance rapproche les couleurs de la nébuleuse d’un rendu naturel, tout en préservant la faculté qu’ont les images en bande étroite de révéler la distribution des éléments.

Démonstration de mise en couleur SHO d’aspect naturel, avec Ha tirant vers le vert olive, OIII vers le bleu ciel et SII vers le rouge brique

Ha → un vert olive/vert herbe assez sombre — non pas un vert vif et éclatant, mais un vert naturel un peu posé, utilisé pour esquisser l’ossature et les contours principaux de la nébuleuse.
OIII → un bleu ciel virant au bleu lac, comme le bleu d’un ciel dégagé ou d’une surface marine peu profonde, apportant une sensation fraîche et transparente ; il se répartit surtout sur de vastes zones, créant une atmosphère d’immensité et d’éthéré.
SII → un rouge brique/rouge orangé brûlé, moins agressif que le rouge pur, un rouge chaud aux nuances orangées, d’aspect plus dense, concentré surtout au bas et sur les bords de l’image, rehaussant une impression d’énergie à la manière de flammes ou de lave.

Grâce à une telle mise en couleur, l’étendue des différents éléments ionisés saute aux yeux, conférant à la nébuleuse un relief semblable à celui d’une « carte en couleurs ».

3. Une mise en couleur proche de la palette Hubble traditionnelle

La dernière image de cette série adopte une mise en couleur SHO proche de la « palette Hubble » traditionnelle : SII correspond au rouge, Ha au vert et OIII au bleu. Cette façon de faire la correspondance a d’abord été popularisée par le télescope spatial Hubble, dans le but de convertir les trois lumières en bande étroite en couleurs discernables par l’œil humain.

Démonstration de mise en couleur SHO proche de la palette Hubble (SII rouge, Ha vert, OIII bleu), l’image encore sombre car pas encore fortement renforcée

Le rouge du soufre (SII) apporte des plans de transition posés
Le vert de l’hydrogène (Ha) forme la structure et les contours principaux
Le bleu de l’oxygène (OIII) s’étale dans les cavités et sur les bords

Cette combinaison fait ressortir la morphologie complexe de la nébuleuse et les différences d’énergie, transformant des gaz jadis difficiles à distinguer et empilés couche après couche en un paysage cosmique digne d’une peinture à l’huile.

Note : l’image ci-dessus se trouve à l’étape de mise en couleur ; elle n’a presque pas encore été fortement renforcée, d’où son aspect sombre.

Normalisation des canaux et les compromis de la « conversion de couleur en un clic »

Ces dernières années, il est devenu à la mode sur Internet d’utiliser PixelMath pour convertir le HOO en palette SHO en un clic : très facile à manier, rapide, et accueillant pour les débutants. Mais après l’avoir essayé sur des images que j’avais prises autrefois avec un filtre bi-bande, j’ai constaté que les résultats obtenus se ressemblent souvent beaucoup (ils manquent de variété).

Comparaison avant/après d’une conversion en un clic du HOO en SHO avec PixelMath

Lorsque vous utilisez ce genre de formules, mon conseil est le suivant :

Pour les débutants : utilisez-les avec prudence et ajustez vous-même les couleurs au besoin. Notez en outre que ces formules PixelMath ne font que normaliser les canaux (Normalization) — elles n’ont aucune autre fonction pour renforcer les détails —, si bien qu’il faut tout de même d’abord bien maîtriser les fondamentaux et ne coloriser qu’en dernier.
Pour les utilisateurs avancés : allez regarder la vidéo de l’auteur original pour en comprendre le principe, décomposez les étapes et faites-les vôtres, ajoutez un outil de plus à votre boîte à outils. Lorsque vous butez sur un problème que vous ne pouvez pas résoudre sur le moment, disposer d’un outil de plus vers lequel basculer est bien utile.

Scripts de colorisation en bande étroite d’usage courant

Les process et les scripts de PI peuvent être développés et publiés par les contributeurs de la communauté — c’est aussi la raison pour laquelle, ces dernières années, PI a pu se développer si vite dans le traitement d’images astronomiques, au rythme de la communauté. Vous trouvez qu’un process officiel est mal écrit ou mis à jour trop lentement ? Vous pouvez tout simplement l’écrire vous-même. Si vous êtes un astronome amateur qui sait programmer, le forum PixInsight est assurément l’endroit où déployer vos talents. Voici quelques scripts que j’utilise souvent ou que je recommande.

Illustration de l’interface d’un script de colorisation en bande étroite

Illustration du résultat produit par un script de colorisation en bande étroite

SHO-AIP

Si mélanger les canaux avec PixelMath vous effraie, SHO-AIP est une excellente solution de rechange. Il s’utilise aussi bien à l’état linéaire qu’à l’état non linéaire, et permet de prévisualiser le résultat immédiatement. Les HSO, HOO et SHO de l’image ci-dessous ont tous été produits avec ce script. Si PixelMath vous semble peu intuitif, c’est celui-là qu’il vous faut.

Comparaison de trois mises en couleur — HSO, HOO et SHO — produites avec le script SHO-AIP

Color Shifter

Un autre script couramment utilisé pour la colorisation des images en bande étroite, bien adapté à l’ajustement fin de la teinte. S’il n’est pas intégré à votre PI, une petite recherche sur Google vous en trouvera un lien de téléchargement.

NB Colour Mapper

Ce script a été développé conjointement par Mike Cranfield et Adam Block ; sa particularité est de pouvoir mettre en couleur les canaux en bande étroite à l’état linéaire. Les scripts de mélange de canaux les plus répandus travaillent presque tous à l’état non linéaire ; combiner à l’état linéaire permet donc à l’image de conserver, après la fusion des canaux, davantage de marge pour le traitement ultérieur.

Illustration du script NB Colour Mapper

NB to RGB Star Combination

Si vous avez photographié en bande étroite (monochrome ou bi-bande) mais que vous n’avez pas photographié d’étoiles RGB, je vous recommande de séparer les étoiles à l’état linéaire, puis d’utiliser ce script pour convertir les étoiles linéaires en bande étroite en étoiles aux couleurs proches du RGB — le résultat est plutôt bon.

Traditionnellement, pour traiter ces étoiles magenta ou vertes typiques de la bande étroite, on ne pouvait que retirer la saturation des couleurs, ou passer par des étapes assez compliquées pour produire des étoiles RGB ; ce script, lui, permet d’obtenir en une seule étape des étoiles RGB aux couleurs plus normales. Le script est disponible dans le dépôt de scripts PI de setiastro : https://raw.githubusercontent.com/setiastro/pixinsight-updates/main/

Illustration du résultat de la conversion d’étoiles en bande étroite en couleurs RGB avec NB to RGB Star Combination

Ressources tutorielles officielles

Vous en êtes encore à regarder ces vidéos de traitement dont l’auteur lui-même ne saisit pas bien les principes ? Vous en êtes encore à appliquer des formules PixelMath toutes faites, pour vous heurter sans cesse à des problèmes de couleur ou à des résultats plats et sans saveur ?

L’équipe de PixInsight a mis en ligne sur sa chaîne YouTube officielle des vidéos tutorielles sur le traitement des images en bande étroite, qui expliquent les éléments fondamentaux du traitement en bande étroite ainsi que les formules PixelMath. Si vous n’êtes pas encore à l’aise avec le traitement en bande étroite, elles valent tout à fait le coup d’œil ; et pour les scripts du type NB Colour Mapper, la chaîne d’Adam Block propose également des explications et des démonstrations détaillées.

Vidéos tutorielles officielles de PixInsight sur le traitement des images en bande étroite (trois au total) :

Illustration du tutoriel officiel de traitement d’images en bande étroite

Pour une explication détaillée de NB Colour Mapper, faites une recherche sur la chaîne YouTube d’Adam Block.