Magnitude limite suivant la focale

[Eric S]

Dans le cadre de photos faites avec un APN et des objectifs classiques, je cherche des formules sur les magnitudes limites observables quand on change la focale. Par exemple, à f=50 mm, f/d=2.0 et 1s, je sais que j'arrive à la magnitude 9 sur les étoiles. Si je passe à f=135 mm, f/d=4.0 et toujours 1s avec le même capteur, quelle est la magnitude limite?

[zeubeu]

Salut,

apparemment ce n'est lié qu'au diamètre de l'optique, j'ai trouvé une formule ici :

http://www.astrosurf.com/agerard/quesako/formules_optiques.html

[NUNKY]

Salut,

apparemment ce n'est lié qu'au diamètre de l'optique, j'ai trouvé une formule ici :

http://www.astrosurf.com/agerard/quesako/formules_optiques.html

 

Ah non, ça je pense que ce n'est valable qu'en visuel !!

 

En photo il doit y avoir pas mal de paramètres.

Je dirais le rapport f/d, iso employé, temps de pose, focale et le ciel...comme en visuel là !

[sixela]

Cela dépend aussi de l'echantillonement et du seeing. Tant que les étoiles 'tiennent' gross-modo sur un pixel, c'est dépendant de l'ouverture: plus d'ouverture, plus de lumière sur ce pixel.

 

Mais une fois que le seeing tartine les étoiles sur plus d'un pixel, a f/D constant, plus d'ouverture veut dire plus de longueur focale et une autre taille d'image, et alors lumière reçue par pixel reste la même (une étoile donne bien plus de lumière sur le champ focal quand on augmente l'ouverture, mais tartinée sur plus de pixels et donc avec la même intensité par pixel) et ne dépend plus que du rapport f/D.

 

Donc ça commence à être lié à l'ouverture (quand le seeing est 'bon') et ça fini par être lié au rapport f/D (quand le seeing est 'mauvais'). Et sous des ciels différents (selon la taille 'FWHM' du seeing) et avec des senseurs différent la transition se fait à un autre point. Dans un télescope avec une longueur focale de 3000mm le seeing est toujours 'mauvais' ;-).

[Eric S]

J'ai bien vu qu'il y avait des formules pour le visuel mais comme elles font souvent intervenir la pupille de l’œil, leur transposition à la photo me paraît délicate.

 

Je n'ai peut-être pas non plus bien précisé dans mon message initial que c'était toutes conditions égales par ailleurs (capteur, température, iso, ciel, durée...).

 

En photo de jour, ce qui compte, pour la quantité de lumière arrivant par unité de surface, c'est le rapport f/D. Donc, quand on parle de luminosité surfacique, les formules de jours doivent bien s'appliquer, que ce soit pour les nébuleuses ou pour les étoiles étalées par le seeing à longues focales comme le suggère sixela.

 

Et c'est un peu ce qui m'inquiète, c'est que quand on allonge la focale, le rapport f/D diminue généralement. Ça veut dire que la galaxie que j'ai en quelques minutes avec mon 50 mm f/D=2,0 (mais étalée sur quelques pixels seulement), il va falloir rallonger sérieusement le temps de pause pour avoir la même luminosité à 135 mm f/D=4,0 (4 fois moins de lumière, 16 fois plus de temps pour avoir le même rapport signal/bruit si je ne m'abuse).

 

Maintenant, concernant la question initiale des étoiles avec objectif photo à focale pas trop longue, on peut effectivement supposer que la focalisation est parfaite sur un seul pixel. À ce moment là, ça doit effectivement être la surface d'entrée (l'angle solide sous lequel est vue l'étoile) qui compte pour la quantité de lumière collectée. Toujours dans mon exemple numérique, le rayon augmente de 35%, la surface de 82 %. Ça me donnerait un gain de magnitude de 0,65.

 

Reste à déterminer la transition entre les deux modèles. C'est quoi le seeing typique d'une lunette? (genre temps calme en plaine???).

[olivdeso]

Ah non, ça je pense que ce n'est valable qu'en visuel !!

 

En photo il doit y avoir pas mal de paramètres.

Je dirais le rapport f/d, iso employé, temps de pose, focale et le ciel...comme en visuel là !

 

et aussi le bruit de lecture de la CCD. Il faut que tu arrive à distinguer un signal faible du bruit de lecture...

 

Et c'est un peu ce qui m'inquiète, c'est que quand on allonge la focale, le rapport f/D diminue généralement. Ça veut dire que la galaxie que j'ai en quelques minutes avec mon 50 mm f/D=2,0 (mais étalée sur quelques pixels seulement), il va falloir rallonger sérieusement le temps de pause pour avoir la même luminosité à 135 mm f/D=4,0 (4 fois moins de lumière, 16 fois plus de temps pour avoir le même rapport signal/bruit si je ne m'abuse).

 

exactement. et ça c'est valable si les variations les plus faible du signal de l'image sont au moins 4 fois plus grandes que le bruit de lecture. (bruit du ciel > 4x bruit de lecture). Ce qui te définit le temps de pose minimum pour les poses unitaires.

Modifié 25 septembre 2012 par olivdeso

[christiand]

Bonjour

 

En imagerie on considére qu'un objet est détecté quand le niveau de son signal est au moins 3 fois au dessus du bruit. En deça de cette valeur il est plus ou moins noyé dans le bruit.

 

Ici sur ce forum c'est 'bruno qui posséde un petit programme de calcul permettant de calculer la magnitude limite atteinte en imagerie, programme établi selon les formules de C Buil.

 

Je te conseille de le contacter en MP, il connait bien ce sujet.

 

Sinon, dans ce programme sont pris en compte :

 

1/ Le diametre

2/ le rapport FD

3/ la valeur de seeing en seconde d'arc

4/ le temps total de pose

5/ le nombre de poses unitaires cumulées

6/ la taille des photosites du capteur

 

Ce programme est établi sur la base d'un KAF402 pleine trame. Je ne sais pas si on peut l'extrapoler à d'autres capteurs. Car le rendement, la dynamique et la réponse du capteur seront différents d'un capteur à l'autre.

 

 

Je peux dire que le paramétre de seeing est sans doute le plus important, j'ai souvent effectué des simulations quand je travaillais avec le Kaf1603 (mêmes caractéristiques que le Kaf402)... en terme de détection ça va du simple au double avec une différence de 1" d'arc. Par exemple une pose de 120 mn avec 3" de seeing équivaut en terme de détection limite à 60 mn avec un seeing de 2" !

On voit toute l'importance qu'apporte un ciel calme et un bon suivi en longue pose.

Bon ce sont des calculs, mais qui doivent s'approcher de la pratique je pense.

 

Christian

[sixela]

C'est quoi le seeing typique d'une lunette? (genre temps calme en plaine???).

 

Le seeing dépend surtout de l'atmosphère. Mettons un FWHM (le diamètre entre les deux points où l'intensité est réduite de moitié) de 2 ou 3 secondes d'arc dans le Nord de la France près du niveau de la mer en temps 'normal' (bien sûr il y a souvent bien pire), 1,5"-1" quand c'est nickel (du genre 'tu mes pinces?"); pour avoir mieux il faut déjà aller la ou le vent est très régulier (Îles Canaries, Floride,...) et/ou monter pour éviter d'avoir beaucoup d'atmosphère au-dessus de soi.

Modifié 25 septembre 2012 par sixela

[Eric S]

[...]

 

Sinon, dans ce programme sont pris en compte :

 

1/ Le diametre

2/ le rapport FD

3/ la valeur de seeing en seconde d'arc

4/ le temps total de pose

5/ le nombre de poses unitaires cumulées

6/ la taille des photosites du capteur

 

 

Il y a beaucoup de paramètres. C'est pour ça que je cherche plutôt une méthode par comparaison qu'un calcul absolu.

 

 

Je peux dire que le paramétre de seeing est sans doute le plus important, j'ai souvent effectué des simulations quand je travaillais avec le Kaf1603 (mêmes caractéristiques que le Kaf402)... en terme de détection ça va du simple au double avec une différence de 1" d'arc. Par exemple une pose de 120 mn avec 3" de seeing équivaut en terme de détection limite à 60 mn avec un seeing de 2" !

[...]

 

Si on pousse la logique jusqu'au bout, quand on passe de 2'' à 3'', le flux par unité de surface est divisé par deux [(3/2)²=2,25]. Si on suppose que le bruit vient du signal thermique, il faudrait multiplier par 4 le temps de pose.

 

Mais dans mon cas, je parle de téléobjectifs photo classique. Pour un seeing de 3'', je peux aller jusqu'à f=300 mm avant de sortir du pixel. Ça me laisse de la marge en théorie.

[christiand]

Mais dans mon cas, je parle de téléobjectifs photo classique. Pour un seeing de 3'', je peux aller jusqu'à f=300 mm avant de sortir du pixel. Ça me laisse de la marge en théorie.

 

 

Oui, on oublie l'essentiel de ta question dans cette histoire.

 

J'ai utilisé le petit programme en considérant que ton capteur soit aussi sensible qu'un KAF402 (et en considérant des pixels de 4.5µ)... juste pour voir

 

Dans le 1er cas, avec tes 50mm de focale à FD2 tu détectes (en théorie) magnitude 10.8 en 1 seconde de pose

 

Dans le second cas avec ton tele de 135 à FD4 (diametre objo = 3.37cm) tu détectes magnitude 11.5 en 1 seconde de pose.

 

 

Bon, ça donne une idée... Dans le second cas le setup semble mieux adapté.

 

 

Christian

Modifié 25 septembre 2012 par christiand

[Eric S]

Le calcul de la différence de magnitude due aux différences de pupille d'entrée donne 0,65. Ta simulation confirme cette différence.

 

Après, pour la valeur absolue, j'utilise un APN d'où une matrice de Bayer dont on pourrait considérer en première approximation qu'elle retient les 2/3 de la lumière soit à la louche une unité de magnitude. Et aussi le fait que même avec le meilleur objectif dans les meilleures conditions (déterminées d'après les tests sur internet), je n'arrive pas à avoir des étoiles plus petites (fwhm) que 2 pixels. Je soupçonne un effet du filtre anti-aliasing. Est-ce qu'il faudrait considérer des pixels 2 fois plus grands? (8,5µ au lieu de 4,25µ) Puis c'est du cmos, pas du cdd...

[christiand]

Bonjour

 

A mon sens il ne faut pas chercher une explication sur l'origine des écarts. De trop nombreux paramètres entrent en ligne de compte, comme la matrice de Bayer, le rendement quantique, la taille des pixels (ou photosites, c'est la même chose). A ta place je ferai des essais et j'évaluerais les magnitudes atteintes avec la config au télé de 135, avec pragmatisme. Je le dis souvent il est préférable de tester.

 

 

Christian

[Eric S]

Oui, j'ai la réponse à ma question initiale. Je vais essayer de profiter d'une belle nuit d'automne pour faire des essais.