Le 11 mai 2014, alors qu'une averse orageuse assez violente était en train de passer au dessus de Paris, la lueur d'ordre zéro est devenue particulièrement visible. J'ai donc tenté de photographier les arcs en ciel d'ordre 3 et 4. Les conditions étaient bonnes mais loin d'être optimales car le fond du ciel était un ciel bleu brillant ce qui atténue le contraste et rend l'observation plus délicate.
On May 11th 2014, while a quite violent thunderstorm shower was passing over Paris, zero order glow was nicely visible. Therefore I tried to catch 3rd and 4th order rainbows. The conditions were good but far from optimal as the background was bright blue sky which decreases the contrasts and makes high order bows observation more difficult.
Petite animation de l'averse
Short timelapse of the shower
J'ai donc composité 26 images pour augmenter le rapport signal sur bruit et compenser la diminution du contraste due au fond de ciel bleu. Le compositage a été réalisée sous le logiciel Iris avec la méthode kappa-sigma de manière à ce que les nombreuses gouttes individuelles proches qui sont bien visibles sur l'animation ne soient pas prises en compte dans le compositage.
I stacked 26 images in order to improve the signal to noise ratio and compensate for the decreased contrast because of the blue sky background. The stacking was made using Iris software with kappa sigma method so that the numerous individual raindrops in the foreground are not taken into account in the stack.
L'image compositée brute
Raw stacked image
Et effectivement, un peu de traitement permet de révéler assez facilement l'arc en ciel d'ordre 3! Un simple ajustement des courbes et de la saturation ou bien un masque flou permet de révéler l'arc en ciel d'ordre 3.
And indeed, some processing reveals quite easily third order rainbow! A simple curve and saturation adjustment or unsharp masking reveals third order rainbow.
Traitement par ajustement des courbes et de la saturation
Processing with curve and saturation adjustments
Traitement par masque flou
Processing with unsharp masking
Un traitement plus sophistiqué comme la soustraction de fond permet de réveler faiblement l'arc en ciel d'ordre 4 en plus.
A more sophisticated processing like background subtraction weakly reveals 4th order rainbow.
Le traitement par soustraction de fond révèle mieux les arcs en ciel d'ordre 3 et 4
Processing with background subtraction reveals better 3rd and 4th order rainbows
Le mélange de l'image compositée brute avec l'image par soustraction de fond montre l'arc en ciel d'ordre 3 comme il pourrait peut-être être observé visuellement dans des conditions optimales.
The mixing of raw stacked image with the image processed with background subtraction shows 3rd order rainbow like it could maybe be observed visually in optimal conditions.
Mélande de l'image traitée par soustraction de fond avec l'image compositée brute
Mix of the image processed with background subtraction with the raw stacked image
Cette observation montre que même lorsque les conditions ne sont pas optimales, il est possible de photographier les arcs en ciel d'ordre 3 et 4 à condition de compositer les images. On peut alors se demander combien d'ordres d'arcs en ciel pourraient être révélés ainsi. Pour tenter de répondre à cette question, j'ai effectué une simulation de la lumière dans une goutte d'eau avec le logiciel zemax. On distingue la lueur d'ordre 0 dans la partie supérieure ainsi que les arcs en ciel d'ordre 1 et 2 dans la partie inférieure. On peut faiblement remarquer l'arc en ciel d'ordre 3 sans aucun traitement.
This observation shows that even when conditions are not optimal, it is possible to photograph 3rd and 4th order rainbows by stacking images. We can then wonder how many more rainbow orders could be revealed this way. In order to try to answer this question, I made a simulation of light in a water drop with zemax software. Zero order glow is visible in the upper part of the image, and the usual 1st and 2nd order rainbow in the bottom part. 3rd order rainbow is also weakly visible without processing.
Simulation avec le logiciel zemax de la lumière dans une goutte d'eau. La simulation est une image 16 bit avec un excellent rapport signal sur bruit. Téléchargez l'image et essayez de voir combien d'ordres d'arc en ciel vous pouvez mettre en évidence !
Simulation with zemax software of light in a rain drop. The simulation is a 16bit image with high signal to noise ratio. Download it and try to see how many rainbow orders you can dig out of it!
Il semble ainsi possible de photographier assez facilement les arcs en ciels d'ordre 5 et 6. Les arcs en ciel d'ordre 9 et 11 pourraient aussi être phographiés en compositant de nombreuses images (plusieurs centaines?). L'arc en ciel d'ordre 7 semble très difficile car encore situé dans l'ordre zéro et très faible. Les arcs en ciel d'ordre 8 et 12 étant situés entre le soleil et l'arc en ciel d'ordre 3, ils ne seront jamais photographiés. L'arc en ciel d'ordre 10 étant situé presque parfaitement dans la direction antisolaire, il semble très peu probable de le photographier avec de la pluie. Cependant, pourquoi ne pas essayer de le photographier sous une cascade!
It seems possible to catch quite easily 5th and 6th order rainbows. 9th and 11th order rainbows could also be caught by stacking a lot of images (several hundreds?). 7th order rainbow seems very difficult as it is still located in the zero order glow and is very weak. 8th and 12th order rainbows being located between the sun and the 3rd order rainbow, they will never be observed. 10th order rainbow being located almost perfectly in the antisolar direction, it seems very unlikely to photograph it with rain. However, why not try to catch it in a waterfall!
Un exemple de traitement de l'image précédente, avec beaucoup d'ordres d'arcs en ciel supplémentaires à photographier! Les chiffres sur les cotés représentent les ordres d'arc en ciel.
An example of image processing of the previous image with many additionnal rainbow orders to photograph! The figures on the sides show the rainbow orders.
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire