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documenter les halos - recording halos

Photo vs video

Les apparitions spectaculaires de halos donnent toujours envie d'enregistrer ces moments. A l'heure du numérique, il est possible d'enregistrer sur support vidéo ou en photo. Les halos étant essentiellement des phénomènes statiques à l'échelle de quelques secondes, on préférera de manière générale la photographie à l'enregistrement vidéo qui est de moindre qualité.

Excellent halo display will make you feel like recording these moments. At the time of digital technologies, both video or photographic recording are possible. Halo displays being mostly static phenomena at the scale of a few seconds, photography will be prefered to video which is poorer quality 

Appareil photo réflex - SLR cameras

La qualité des images est primordiale pour enregistrer les halos. L'utilisation d'appareils numériques reflex donne les meilleurs résultats.

Image quality is most important to record halos. Using single lens reflex gives the best results

arc tangent supérieur et arc de Parry photographiés avec un téléphone portable
upper tangent arc and suncave Parry arc photographed with a mobile phone



arc tangent supérieur et arc de Parry photographiés avec un réflex numérique
upper tangent arc and suncave Parry arc photographed with a SLR camera



Format RAW - RAW images

L'utilisation du format RAW permet d'effectuer un post-traitement de l'image pour révéler au mieux les halos présents. Le format JPG donne des résultats très inférieurs.

Recording images in RAW mode allows postprocessing the images in order to show best the halos. Post processing from JPG images gives much poorer results.

post traitement appliqué à une image acquise en .jpg lors des halos du 20 septembre 2012
post processing on an image acquired in .jpg during September 20th 2012 halo display


même post traitement appliqué à une image acquise en .raw
same post processing on an image acquired in .raw



Post-traitement : réhausser les halos - Post processing : enhancing halos

Le post traitement le plus simple vise à améliorer la visibilité des détails intéressants de l'image, c'est-à-dire des halos. Les méthodes les plus couramment utilisées sont celles basées sur un réhaussement des détails d'une certaine "taille" (on utilise le terme de "fréquence spatiale") correspondant à la taille des halos. Dans cette catégorie, on trouve notamment la technique du masque flou et des filtres de type "emboss". Ces filtres possèdent un paramètre de taille que l'on ajuste pour avoir une amélioration optimale de la visibilité des halos. Ces méthodes sont rapides à mettre en oeuvre, malheureusement, elles augmentent aussi le bruit de l'image et les nuages qui ont la même fréquence spatiale que les halos. Elles créent aussi des artefacts sur les images qui peuvent rendre l'analyse des images difficile.

The simplest post processing aims at enhancing the interesting details of the image -ie halos-. The techniques most used are based on enhancing the details of a certain size (spatial frequency) corresponding to the size of halos. In this category, there are filters like unsharp masking and emboss filter. These filters have a size parameter that is adjusted in order to get the best enhancement of halos. These filters are quick to use, but unfortunately, they also increase noise and clouds that have the same spatial frequency than the halos. They also create artifacts which can be misleading for further analysis.

image initiale acquise en format RAW
image acquired in RAW mode

image précédente traitée par masque flou
unsharp masking of the previous image


image traitée avec un filtre "emboss"
emboss filter of the image 



Post traitement : enlever ce qui empêche de voir les halos - Post processing : removing what prevents halos visibility

La seconde possibilité de traitement est de supprimer les détails non utiles de l'image, c'est-à-dire ce qui n'est pas des halos dans le but d'améliorer la visibilité de ces derniers. Cette méthode donne de manière générale de meilleurs résultats car elles créent moins d'artefacts. Les détails les plus génants sont les structures nuageuses. Nous allons distinguer plusieurs possibilités intéressantes pour les enlever.

The second post processing method aims at removing the useless details of the images -ie what is not halos- in order to enhance the visibility of the halos. Generally speaking, this method gives better results as it creates less artifacts. The most disturbing details are cloud structures. There are several interesting possibilities to remove them.

Enlever les nuages selon leur couleur - Removing clouds based on their colors

Cette méthode très puissante a été développée par Nicolas Rossetto. L'idée est que les nuages sont blancs, c'est-à-dire qu'ils sont aussi intenses dans chaque couche RVB de l'image. On peut donc, en soustrayant la couche Rouge à la couche Bleue, enlever les nuages et mettre en évidence ainsi les halos colorés, particulièrement le liseré rouge des halos. Cette méthode est très puissante et permet souvent de mettre en évidence la présece d'arcs de Lowitz qui seraient sans cela passés inaperçus. L'utilisation de cette technique est détaillée ici : http://opticsaround.blogspot.fr/2013/03/le-traitement-bleu-moins-rouge-blue.html.

This very powerful method has been developped by Nicolas Rosseto. The idea is that clouds are white - ie they are equally intense in each RGB channel of the image. Therefore, it is possible to remove them subtracting the Red channel from the Blue one. This way, colored halos (especially the red inner fringe of halos) are revealed. This method is very powerful and will often reveal Lowitz arcs that would otherwise not have been detected. The use of this technique is detailled here :  http://opticsaround.blogspot.fr/2013/03/le-traitement-bleu-moins-rouge-blue.html.



la technique de soustraction de couche permet de mettre en évidence l'arc de Lowitz supérieur. L'arc hélique, blanc, a disparu.
channel subtraction technique reveals upper Lowitz arc. Helic arc, which is white, disappears.

Enlever le fond du ciel - Removing sky background

Les variations de luminosités du fond du ciel empêchent aussi de voir bien les halos. ces variations de luminosités sont de basses fréquences spatiales. Elles peuvent être isolées en "floutant" l'image initiale. Cela donne une image qui contient uniquement les variations du ciel sans halos. Si cette image contenant le fond du ciel est soustraite à l'image initiale, on obtient alors une image montrant les halos sur un fond gris uniformisé.

Background sky variations prevents also good visualization of the halos. These variations have low spatial frequencies. They can be isolated by blurring the initial image. This gives an image containing only the background sky without halos. If this image is subtracted from the initial image, we obtain an image showing halos on a uniform grey background.


image initiale floutée contenant seulement le fond du ciel
blurred starting image contains only sky background


en soustrayant l'image floutée à l'image initiale, on obtient un fond de ciel gris uniforme
subtracting the blurred image from the starting image, a uniform grey background is obtained


Compositage : enlever les nuages selon leur déplacement - Stacking : removing clouds based on their movement

Cette méthode est sans aucun doute la meilleure. Elle a été développée par Marko Riikonen. L'idée est que  les nuages se déplacent dans le ciel en quelques minutes alors que les halos restent fixes. On peut donc, en additionnant des images prises sur quelques minutes, venir effacer les nuages, et réveler ainsi les halos sur un fond nuageux uniformisé. On obtient alors des images superbes, qui seront capables de réveler des halos invisibles lors de l'observation. Le résultat est encore amélioré si on atténuer l'image du soleil à l'aide d'un bloqueur et si on réaligne chaque image pour compenser le déplacement du soleil au cours des quelques minutes de prise de vue.

This method is with no doubt the best. it was developped by Marko Riikonen. The idea is that clouds are moving in the sky in a few minutes while halos remains mostly still. Therefore, it is possible to remove the clouds structures by stacking of the different images. This way, the stacked image shows a uniform sky background which allows detecting halos that were not visible during the observation. The result is further improved if the sun image is dimmed by a blocker and if each image is aligned in order to compensate for sun motion during the few minutes of acquisition.

image unitaire
single image

image compositée
stacked image

Et avec tout cela... - Putting it all together

Toutes ces méthodes ne s'excluent pas mutuellement. Par exemple, on peut effectuer compositer une série d'images, soustraire de fond du ciel, et effectuer ensuite un masque flou pour faire apparaitre au mieux les halos. Mélanger cette image finale à haut contraste à l'image initiale permettra de conserver un aspect naturel.

All of these methods are not mutually exclusive. For instance, it is possible to stack images, then subtract sky background and finally to unsharp mask in order to show the halos best. Mixing such a high contrast image to the starting image will allow to keep a natural look.

l'utilisation des différentes techniques ensemble permet d'obtenir les meilleurs résultats
using the different techniques alltogether gives the best results


l'utilisation des différentes technique permet de révéler un arc de Wegener ainsi que les franges rougeatre de diffraction autour du cercle parhélique
using the different techniques alltogether reveals Wegener arc as well as redish  diffraction fringes around parhelic circle

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