MESXXI : la mise en station à l'aide d'une webcam

Le logiciel mesXXI et sa variante mesXXIR





Vers la section de téléchargement

Nota : la variante mesXXIR, seule développée au-delà de la version 4.1.1, est présentée succinctement juste avant la rubrique "Téléchargement".

L'image ci-dessus montre la fenêtre principale de MESXXI. On y voit neuf groupes de contrôles :

  1. "Réglages" : pour sélectionner et régler la webcam (via ses "drivers")
  2. "Etoiles & Planètes" : pour sélectionner l'astre pointé (ici êta Vierge de magnitude 3,9)
  3. "Focale / Orientation" : pour calibrer l'instrument (détermination de l'orientation de la caméra par rapport au nord et de la longueur focale équivalente)
  4. "Acquisition" : pour mesurer les vitesses de dérive (ou de défilement moteur coupé)
  5. "Défauts de mise en station" : où l'on peut lire les estimations des défauts d'azimut et d'inclinaison, "da" et "di", selon les méthodes I et II ainsi que les corrections correspondantes
  6. "Turbulence en " " : où figurent des évaluations de la turbulence en secondes d'arc d'après les fluctuations du maximum ou du photocentre ("centroïde") de l'étoile
  7. "Incertitudes" : où figurent les marges d'erreur en degrés des estimations des défauts de MES
  8. "MES interactive" : pour le réglage de la monture d'après les déplacements de l'étoile à l'écran
  9. "Axe horaire" : description qualitative de l'orientation de l'axe horaire d'après les signes des défauts de MES

FORMATS supportés : Le bouton "Format" du groupe de contrôle "Réglages" permet de régler la taille et/ou le facteur de forme de l'image : depuis la version 4.1.1 incluse, le choix d'un format 4/3 tel que 640x480 ou 320x240 n'est plus impératif, le "viseur", qu'on active à l'aide du bouton ou du menu du même nom, permettant désormais de gérer les facteurs de forme autres que 4/3. Le bouton "Format" permet également de choisir le format vidéo des signaux délivrés par la webcam, lesquels sont censés être codés sur 8 bits. La version 5 de MESXXIR supporte les deux types principaux de formats vidéo dits "YUV", à savoir les formats "planaires" tels que "IYUV" ou "I420", "YV12" ou encore "NV12" d'une part, et les formats à base de "macro-pixels" (dits "packed" en anglais) tels que "YUY2" ou "UYVY" d'autre part. La variante originelle MESXXI quant à elle, dont le développement prend fin avec la version 4.1.1, supporte uniquement les formats planaires. Avec les formats planaires le premier bloc de données (ou "plan") contient la luminance Y, sans sous-échantillonnage, suivie par les signaux de chrominance U et V, sous-échantillonnés quant à eux d'un facteur 4 : la place requise en mémoire est donc de 12 bits par pixel, dont 8 bits pour la luminance Y. Concernant les formats à "macro-pixels", l'information est rangée dans des mots de 16 bits dont l'un des octets contient la luminance Y et l'autre, en alternance, les chrominances U ou V, soit un encombrement en mémoire de 16 bits par pixel. Les formats dits "RGB" (24 bits par pixels) ne sont supportés, en l'état actuel du logiciel, ni par MESXXI ni par MESXXIR. On trouvera sur cette page du site "FOURCC" les définitions détaillés des différents formats YUV. Retour

Le champ naguère intitulé "Sauts" du groupe "Acquisition" a été renommé "Intégration" afin de refléter le nouveau processus de mesure en vigueur dans la version 4 : au lieu de "sauter" des images et de n'en retenir qu'une sur N, mesXXI dorénavant "intègre" les images par paquets de N ; il en résulte une précision accrue (en racine carrée de N) des estimations des défauts de mise en station ; l'amélioration peut être considérable en présence de petits défauts (phase terminale du réglage de la monture), car l'usage rationnel de mesXXI consiste alors à choisir un grand nombre N d'images à intégrer (50 ou plus, se reporter à l'aide). Pour l'utilisateur cette importante modification est "transparente", elle n'a pas d'impact sur le mode d'emploi du logiciel.


La capture d'écran présentée montre la fenêtre principale de MESXXI à la fin d'une "MES interactive" ; on y voit la fenêtre d'acquisition en rouge, ou plutôt ses positions successives, et les lignes de réglage destinées à guider l'opérateur : les traits vert et cyan représentent les directions où l'étoile se déplace lorsqu'on agit dans le bon sens respectivement sur les réglages d'azimut et de hauteur de la monture, l'extrémité de la ligne jaune pointillée marque la position qu'il faut atteindre pour annuler les défauts résiduels de mise en station.

Lors d'une mesure de dérive on peut suivre en temps réel le processus dans les trois zones de texte indépendantes situées au-dessus de l'image délivrée par la webcam : on y lit entre autres la position de l'étoile dans la fenêtre vidéo, le temps écoulé depuis le début de l'acquisition ainsi que les vitesses de dérive vx et vy en pixels/seconde selon les axes horizontal (X) et vertical (Y).

Au terme d'une mesure les champs "Xc & X" et "Yc & Y", rebaptisés "vx & cx" et "vy & cy", contiennent les vitesses de dérives suivant les directions est-ouest et sud-nord en secondes d'arc par minute de temps sidéral ("/min) : typiquement des défauts de mise en station de conduisent à des vitesses de dérive de l'ordre de 15 "/min . D'autre part les nouvelles estimations des défauts da et di selon les méthodes I et II, ainsi que leurs moyennes "rafraîchies", sont inscrites en degrés dans le cadre "Défauts de mise en station" ; les boutons d'option "1" et "2", "M" et "I", "D" et "C" permettent de sélectionner les résultats à afficher, au choix ceux issus de la méthode I ou ceux issus de la méthode II (voir la page La théorie, les équations pour la définition et le domaine de validité de ces méthodes), les moyennes ou les dernières estimations, enfin les défauts eux-même ou les corrections à apporter aux molettes de réglage de la monture.




Avant les mesures et au moins lors de la première utilisation de MESXXI il faut renseigner les champs de la fenêtre "Paramètres", montrée ci-contre, à laquelle on accède via le sous-menu "Paramètres" du menu "Fichier". Ici une petite difficulté : il faut veiller à employer le séparateur décimal, point ou virgule, selon les "paramètres régionaux" en vigueur sur l'ordinateur. Sur la vue présentée les coordonnées géographiques sont celles de Paris, tandis que les paramètres "Caméra" se rapportent à la fameuse Vesta Pro. La notion de "levier", figurant dans les paramètres propres à la monture de l'instrument, est illustrée dans la FAQ.

Une autre "formalité" est de vérifier l'heure de l'ordinateur qui doit indiquer l'heure légale du lieu d'observation, celle de la montre. Une précision d'une minute est largement suffisante.


























La fenêtre des résultats de session comprend le récapitulatif des calibrations et des mesures de dérives effectuées, les estimations par les méthodes I et II des défauts de mise en station en azimut et en hauteur , leurs moyennes (depuis la version 2), ainsi que les corrections à appliquer sur les molettes de réglage de la monture. On peut visualiser cette fenêtre à tout moment en cliquant sur le sous menu "Afficher" du menu "Résultats". Son contenu peut également être sauvegardé dans un fichier texte pour consultation ultérieure (sous menu "Sauvegarder" du menu "Résultats").
Voici un exemple de résultats délivrés par MESXXI (version 1) ; ils concernent une séance d'observation effectuée par temps venteux (conditions périlleuses pour une mise en station) au moyen d'un télescope de 235 mm ouvert à f/28 et muni d'une Vesta Pro :

10/27/2005 10:07:16 PM
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Focale(mm), angle(°), miroir : 6702 | 7.3 | 0
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da positif : extrémité nord trop à l'est !! corrections données en nombre de tours
Etoile magnitude !! H (°) !! méthode /// da (°) !! di (°) /// correction a !! correction i /// correl.x !! correl.y !! dt (s)
***********************************************************************************
Peg 8 eps Enif 2.3 !! 4.3 !! méth. I /// -2.38 !! -1.29 /// 2.704 !! 0.406 /// 0.04 !! -0.996 !! 168.1
Peg 8 eps Enif 2.3 !! 5.2 !! méth. I /// -2.03 !! -3.35 /// 2.31 !! 1.054 /// -0.858 !! -0.998 !! 169.7
Peg 8 eps Enif 2.3 !! 5.2 !! Méthode II inapplicable
Peg 88 gam Algenib 2.8 !! -30 !! méth. I /// -2.91 !! -2.62 /// 3.301 !! 0.825 /// -0.941 !! -0.908 !! 157.9
Peg 88 gam Algenib 2.8 !! -30 !! méth. II /// -2.24 !! -1.86 /// 2.545 !! 0.586 /// -0.941 !! -0.908 !! 157.9
Peg 88 gam Algenib 2.8 !! -29 !! méth. I /// -2.74 !! -1.9 /// 3.117 !! 0.597 /// -0.894 !! -0.979 !! 199.1
Peg 88 gam Algenib 2.8 !! -29 !! Méthode II inapplicable
Peg 8 eps Enif 2.3 !! 10 !! méth. I /// -2.68 !! 0 /// 3.048 !! 0.002 /// 0.568 !! -0.995 !! 143.5
Peg 8 eps Enif 2.3 !! 10 !! méth. II /// -2.31 !! -1.38 /// 2.622 !! 0.434 /// 0.568 !! -0.995 !! 143.5
Peg 54 alf Markab 2.4 !! -8 !! méth. I /// -2.29 !! -0.75 /// 2.608 !! 0.238 /// -0.243 !! -0.998 !! 177.1
Peg 54 alf Markab 2.4 !! -8 !! méth. II /// -2.37 !! -1.13 /// 2.699 !! 0.355 /// -0.243 !! -0.998 !! 177.1
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Focale(mm), angle(°), miroir : 6614.3 | 7.8 | 0
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Comme on le voit les pointés, tous d'une durée d'environ 3 minutes (180 s, champ "dt(s)"), ont porté sur trois étoiles de Pégase, Enif, Algenib et Markab, de magnitudes respectives 2,3, 2,8 et 2,4. Une cale avait été disposée sur le pied sud-est de la monture de manière à avoir des défauts de mise en station appréciables, les valeurs effectives des défauts d'azimut et de hauteur da et di étant respectivement de -2,5 degrés et de -1,25 degré. Malgré les bourrasques, on note la qualité des estimations de la méthode II (qui utilise les dérives nord-sud de deux étoiles pointées successivement, voir la page "La théorie, les équations"). La méthode I est un peu moins performante, comme on devait s'y attendre, bien que lors du premier pointé sur Enif elle ait fourni les bonnes valeurs ! Lors de cette séance, deux calibrations ont été faites, l'une au début et l'autre à la fin ; cela explique que les renseignements sur l'orientation de la caméra ("angle") et sur la focale résultante figurent deux fois. Les légères différences entre ces deux calibrations permettent d'apprécier la précision réelle du procédé.

Les résultats suivants, obtenus avec la version 2 de MESXXI, concernent la même configuration optique et mécanique (même cale sous le pied sud-est) que plus haut ; les conditions d'observation étaient toutefois meilleures en raison de l'absence de vent. D'autre part, du fait d'un réglage un peu différent du dispositif de focalisation, la longueur focale équivalente du télescope était inférieure de 30 centimètres environ à sa valeur du 27 octobre 2005.

2/10/2006 9:12:17 PM
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[da1] (°), [di1] (°), [ta1], [ti1], nbmeth1 : 0 | 0 | 0 | 0 | 0
==================================================================
[da2] (°), [di2] (°), [ta2], [ti2], nbmeth2 : 0 | 0 | 0 | 0 | 0
==================================================================
[Focale] (mm), [angle] (°), miroir, nbcalib : 0 | 0 | 0 | 0
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methode II, Hp (°) : False | 0
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da positif : extrémité nord de l'axe horaire trop à l'est ou extrémité sud trop à l'ouest
di positif : axe horaire trop vertical (hémisphère nord) ou trop horizontal (hémisphère sud)
corrections données en nombre de tours
Etoile magnitude !! H (°) \\\ Veo ("/min) | Vsn ("/min) \\\ correl.EO | correl.SN \\\ Nb. mesures | dt (s)
Etoile magnitude !! H (°) !! delta (°) !! méthode /// da (°) !! di (°) /// correction ta !! correction ti
***************************************************************************
==================================================================
[Focale] (mm), [angle] (°), miroir, nbcalib : 6292.6 | 357.2 | 0 | 1
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Cet 92 alf Menkar 2.5 !! 23.7 \\\ -2.6 | 29.9 \\\ -0.744 | 0.999 \\\ 32 | 132.3
Cet 92 alf Menkar 2.5 !! 23.7 !! 4.1 !! Méthode I inapplicable
Ori 58 alf Betelgeuse 0.5 !! -15.9 \\\ -6.2 | 16 \\\ -0.938 | 0.998 \\\ 55 | 230.9
Ori 58 alf Betelgeuse 0.5 !! -15.9 !! 7.4 !! méth. I /// -2.81 !! -2.8 /// 3.196 !! 0.88
Ori 58 alf Betelgeuse 0.5 !! -15.9 !! 7.4 !! méth. II /// -2.22 !! -1.41 /// 2.524 !! 0.444
Tau 87 alf Aldebaran 0.8 !! 6.1 \\\ -8.5 | 24.9 \\\ -0.952 | 0.999 \\\ 39 | 164.1
Tau 87 alf Aldebaran 0.8 !! 6.1 !! 16.5 !! méth. I /// -2.03 !! -2.23 /// 2.312 !! 0.7
Tau 87 alf Aldebaran 0.8 !! 6.1 !! 16.5 !! méth. II /// -2.2 !! -1.36 /// 2.502 !! 0.43
==================================================================
[Focale] (mm), [angle] (°), miroir, nbcalib : 6292.7 | 359.3 | 0 | 2
==================================================================
Ori 19 bet Rigel 0.1 !! -0.7 \\\ 5.4 | 22 \\\ 0.76 | 0.999 \\\ 92 | 196.9
Ori 19 bet Rigel 0.1 !! -0.7 !! -8.1 !! méth. I /// -2.17 !! -2.43 /// 2.467 !! 0.763
Ori 19 bet Rigel 0.1 !! -0.7 !! -8.1 !! méth. II /// -2.15 !! -1.65 /// 2.45 !! 0.519
==================================================================
[da1] (°), [di1] (°), [ta1], [ti1], nbmeth1 : -2.34 | - 2.49 | 2.66 | 0.787 | 3
==================================================================
[da2] (°), [di2] (°), [ta2], [ti2], nbmeth2 : -2.19 | -1.47 | 2.49 | 0.465 | 3
==================================================================
RAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZRAZ
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[Focale] (mm), [angle] (°), miroir, nbcalib : 6271 | 358.5 | 0 | 1
==================================================================
CMi 10 alf Procyon 0.3 !! -34.1 \\\ -3 | 5.7 \\\ -0.709 | 0.992 \\\ 123 | 267.9
CMi 10 alf Procyon 0.3 !! -34.1 !! 5.2 !! méth. I /// -2.27 !! -1.56 /// 2.581 !! 0.49
Tau 87 alf Aldebaran 0.8 !! 14.1 \\\ 0 | 28.3 \\\ 0.001 | 0.999 \\\ 74 | 160.9
Tau 87 alf Aldebaran 0.8 !! 14.1 !! 16.5 !! méth. I /// -2.57 !! -0.64 /// 2.921 !! 0.201
Tau 87 alf Aldebaran 0.8 !! 14.1 !! 16.5 !! méth. II /// -2.24 !! -1.52 /// 2.541 !! 0.479
Ori 58 alf Betelgeuse 0.5 !! -4 \\\ -4.3 | 21.7 \\\ -0.796 | 0.998 \\\ 84 | 181.3
Ori 58 alf Betelgeuse 0.5 !! -4 !! 7.4 !! méth. I /// -2.34 !! -2.31 /// 2.659 !! 0.728
Ori 58 alf Betelgeuse 0.5 !! -4 !! 7.4 !! méth. II /// -2.26 !! -1.46 /// 2.569 !! 0.459
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[da1] (°), [di1] (°), [ta1], [ti1], nbmeth1 : -2.39 | -1.5 | 2.717 | 0.474 | 3
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[da2] (°), [di2] (°), [ta2], [ti2], nbmeth2 : -2.25 | -1.49 | 2.558 | 0.471 | 2
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Dans les écritures ci-dessus les moyennes sont symbolisées par des crochets "[]" et non pas par les flêches "<>", car mon éditeur de pages web confond ces dernières avec des balises HTML : mille excuses. Ces nouveaux résultats confirment la grande stabilité et la précision des estimations de la méthode II : après la RAZ (remise à zéro signalée par la chaîne RAZRAZRAZ...) la moyenne [da2] du défaut d'azimut n'a en effet varié que de 3,6 ' (6 centièmes de degré , -2,25° contre -2,19° avant la RAZ) et celle [di2] du défaut d'inclinaison que de 1,2 ' (2 centièmes de degrés, -1,49° au lieu de -1,47°). La méthode I a fourni de bons résultats après la RAZ ( [da1] = -2.39°, [di1] = -1,5°), mais ce fut probablement un coup de chance car avant la RAZ, si la moyenne [da1] est encore très bonne, en revanche l'estimation [di1] est erronée d'environ 1°. En fait, même dans le meilleur des cas où l'on peut considérer le suivi de la monture comme parfait, la méthode I n'est a priori performante que pour les déclinaisons fortement positives ou négatives : aux latitudes de la France métropolitaine les étoiles zénithales sont tout indiquées pour appliquer la méthode I, mais depuis mon balcon je ne peux pas les atteindre !




La vue ci-dessus montre l'onglet principal du logiciel mesXXIR, variante de mesXXI compatible avec des écrans de résolution réduite (800x600). mesXXIR occupe moins de place à l'écran et présente moins d'informations à la fois, ce qui peut rassurer ! L'ordre des onglets correspond par ailleurs plus ou moins au déroulement chronologique normal des opérations : sélection d'un astre (ASTRE), choix des paramètres de la calibration (CALIB), mesures (M.E.S), présentation synthétique des résultats (SYNTH). Autrement les fonctionnalités de mesXXIR sont rigoureusement identiques à celles de mesXXI. mesXXI et mesXXIR sont tout à fait indépendants l'un de l'autre et leurs jeux de paramètres (comme les coordonnées géographiques ou la taille du pixel) peuvent être différents. Le développement du programme originel MESXXI s'arrête à la version 4.1.1, faute de place pour loger des contrôles supplémentaires. Au-delà de cette version, seule la variante MESXXIR à onglets continue à être développée.


TELECHARGEMENT

Les logiciels mesXXI et mesXXIR sont proposés en téléchargement ci-dessous selon deux méthodes :
  • manuelle (valable pour Win 98 à Win XP inclus ; méthode à présent obsolète)
  • automatique : méthode utilisable pour tous SE Windows y compris Seven 32 ou 64 bits
  • Méthode automatique

    Télécharger le/les fichiers d'auto-installation "mes(r)_setup.exe" puis les exécuter. Sous Win Vista ou Win Seven le message d'erreur suivant apparaît : "\Windows\system32\stdole2.tlb....Impossible d'enregistrer la bibliothèque de type....Erreur d'accès du registre OLE....". Ce message signale simplement que le fichier protégé "stdole2.tlb" est déjà présent sur l'ordinateur : il suffit donc de cliquer sur "Ignorer" pour achever l'installation. Pour pouvoir accéder à l'aide de mesXXI(R) sous Win Vista ou Seven, se conformer aux instructions du fichier "lisezmoi" affiché en fin d'installation.

    Télécharger mesXXI (version 4.1.1)

    Télécharger mesXXIR (version 5.0.0)

    Télécharger mesXXIR (version 5.1.0)

    Nota : la version 5.1.0 a été développée sous Win Seven alors que l'environnement de développement Visual Basic 6 présente quelques incompatibilités avec ce système d'exploitation. En outre cette version n'a pas été testée sur le ciel. C'est pourquoi la possibilité de télécharger la version antérieure 5.0.0 est maintenue, même s'il y a très peu de risques que la 5.1.0 se comporte différemment de la 5.0.0.

    Ancienne méthode manuelle (pour mémoire)

    Téléchargez le/les archives "zip". Décompressez-les dans le/les répertoires de votre choix (si vous installez les deux programmes prévoir un répertoire pour chacun) et suivez les indications du fichier "lisezmoi". Les fichiers récupérés d'extension ".dll" et ".ocx" doivent être copiés dans les répertoires \WINDOWS\system\ et/ou \WINDOWS\system32\ selon le système d'exploitation de la machine.



    Avant d'utiliser mesXXI ou mesXXIR, il est conseillé de lire attentivement leur aide, que je me suis efforcé de rendre aussi claire que possible : pour accéder à l'aide, il suffit d'ouvrir directement les fichiers "mesxxi.hlp" ou "mesxxir.hlp" ou de réclamer de l'aide après le lancement du logiciel (touche F1 ou sous-menu SOS du menu ?). Après le chargement d'une nouvelle version de mesXXI ou de mesXXIR il est hautement recommandé, voire impératif, d'effectuer une remise à zéro générale (sous-menu "RAZ" du menu "Fichier").

    Jouer avec MESXXI


    Pour se familiariser avec mesXXI tout en s'amusant, rien de tel que de le lancer en salle "pour rire", une webcam munie de son objectif d'origine étant connectée à l'ordinateur. La convexité d'un objet métallique bien poli (une louche par exemple) en reflétant le jour d'une fenêtre pourra tenir lieu d'étoile. Les estimations des défauts de mise en station ne correspondront bien sûr à rien, mais les angles horaires des étoiles sélectionnées seront tout à fait véridiques (chaque pression sur le libellé de l'étoile actualise l'angle horaire).

    En vraie grandeur sur le ciel, si votre monture équatoriale est trop bien réglée (pas de dérives décelables), disposez une cale sous l'un des pieds, de préférence sud-est ou sud-ouest : vous observerez alors une dérive différente selon l'étoile pointée, mais, à un "bruit" près lié à la turbulence, au vent ou aux imperfections de la monture, vous verrez mesXXI fournir imperturbablement les mêmes estimations du défaut de mise en station.

    Enjoy !

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    MESXXI : la mesure et le décryptage des dérives d'étoiles