sensibilité d'un APN et d'une caméra CCD

[adonf]

Le but est de comparer la sensibilité d'un APN avec une caméra CCD, à "qualité" équivalente, c'est-à-dire à bruit équivalent.

 

Prenons par ex :

1) un APN à capteur CMOS d'il y a 3 ans (de l'ordre de 1000€)

• Canon 60D, 18Mp, 22x15mm
  
• Nikon D7000, 16Mp, 24x16mm
  

2) une caméra CCD à capteur de taille proche de l'APN à moins de 2000€

• QHY8L 6Mp (ICX413) 25.1x17.6mm (1400€)
  
• Celestron Nightscape 10MP (KAI-10100) 18.00x13.5mm (1800€)
  
• ATIK 383L+ 8Mp (KAF-8300) 18.0x13.5mm (2000€)
  

 

Plutôt que comparer la qualité (subjective), je préfère donc comparer à qualité équivalente la sensibilité (objective).

 

Je prends une photo de 30' de pose avec un APN réglé à 400ASA.

Quelle serait la durée de pose d'une caméra CCD me permettant d'avoir le même niveau d'exposition avec le même niveau de bruit ?

[christiand]

Difficile de répondre. Si la CCD est une noir et blanc tu pourras peut être diviser ton temps de pose par 2 (?)

Mais tu auras une image noir et blanc.... il te faudra remettre une "couche" et reposer de la même maniére (sinon plus) pour faire les couche couleurs.... Alors au final je me demande si ce n'est pas plus long avec un CCD noir et blanc + RGB

 

Si la CCD est en couleur je pense que tu peux gagner un peu, mais pas sur.

 

Attendre d'autres avis...

Modifié 2 septembre 2013 par christiand

[olivdeso]

Il y a deux différences importantes entre CCD et APN récent:

- la taille des pixels : bien plus petit sur les APN : un pixel de QHY8L captera 3 fois plus de photons qu'un pixel de 60D sur un même tube

- le refroidissement régulé

 

Sinon pour le reste ça sera dans les mêmes ordres de grandeurs.

 

Tu va gagner un peu du coté bruit de lecture sur les CMOS modernes, par contre tu va perdre sur la taille des pixels et surtout sur le refroidissement régulé.

 

L'intérêt de prendre une CCD couleur sera la taille des pixels (plus gros) et le refroidissement régulé, qui facilite bien la prise de darks.

 

La plus intéressante dans le lot est la QHY8L, bruit de lecture plus faible et gros pixels qu'on ne retrouve plus sur les APN modernes.

[adonf]

Merci pour la réponse.

 

Autrement dit, le fait que les pixels de la CCD soient beaucoup plus gros (rapport de 3 en terme de nombre de photons captés par photosite), et que le bruit soit beaucoup plus contenu, je devrais quand même gagner au moins un facteur 4 ou 5, voir plus, si je règle le gain de la CCD de façon à avoir "autant" de bruit que l'APN ?

 

Parce que je rappelle que le but de l'exercice est de comparer à "qualité" équivalente.

 

En écrivant ça je me rend compte que je veux comparer les images résultantes à 100%, ce qui comme dirait Thierry n'a pas beaucoup de sens.

 

Autrement dit si je ramène l'image de l'APN à la résolution de la CCD (par une espèce de binning) je devrais regagner ce que j'ai perdu du fait de photosites plus petits. Finalement ce serait bien le rapport entre les dimensions des capeturs qui compteraient et non le rapport de taille des photosites.

 

D'où ma conclusion : il faut vraiment que quelqu'un nous montre le résultat d'un test de comparaison réél entre les deux, par ex. suite à l'achat d'une nouvelle CCD

[olivdeso]

Le bruit de lecture de la CCD varie peu avec le gain. J'ai testé sur la QHY10, courbe ci dessous. Le gain peut varier de 1 à 4.5 (courbe bleue échelle de gauche), tu vois que le bruit de lecture varie peu entre 7 et 8e-, avec c'est vrai un minimum à 7e- et gain de x3.3 en gros (réglage de la valeur à 50 sur 63). Le plus dur pour faire une telle courbe est de trouver une source de lumière bien stable pendant la mesure, pas simple c'est long...

 

 

Si tu fais du binning logiciel (difficile de faire autrement d'ailleurs) avec le capteur CMOS de l'APN, tu ajoute aussi le bruit de lecture des 3 pixels. La CCD à gros pixels prendra le dessus dans ce domaine.

 

A pixels équivalents, tu va surtout gagner en été effectivement. Le capteur de l'apn sera 10°C au dessus de l'ambiante, quand la CCD sera 30°C en dessous. Même si la CCD est un peu plus bruité à température équivalente, le bruit doublant tous les 6°C environ, ça fait une sacré différence en été.

En hiver, l'APN étant bien froid, c'est moins sensible.

 

La CCD est dé-filtrée d'origine, juste un Ir cut sur les QHY, en Ha ça marche bien.

 

Note que tu peux avoir la même chose avec l'APN en posant plus longtemps au total.

 

Oui comparer des images à 100% a du sens bien sur, car c'est lié aussi à l'ensemble du setup, pas simplement le capteur, mais aussi le tube imageur et le suivit, la turbu...

 

Un autre truc aussi, est que les capteurs Sony ont une grosse dynamique, du moins pour la QHY10 qui monte à 40Ke- : 75dB de dynamique, alors que les autres capteurs couleurs cités, plafonnent à 64dB comme les APN. ça sert pas tous les jours ceci dit, sur quelques objets bien lumineux et à fort contraste. Utile aussi en zone peu polluée pour poser longtemps sans saturer.

 

Je vois que tu as une 80/480, c'est très bien pour les APN modernes qui on des petits pixels. la focale et l'ouverture collent bien.

 

Pour le test réel, il faudra attendre un peu une prochaine sortie...que je trouve un tube à F6 ou similaire et un D60, ça devrait pouvoir se faire pour comparer avec la QHY10.

 

En tout cas, en CCD couleur, je te conseille vraiment les capteurs Sony, car même anciens ils sont moins bruités (si pas au chaud dans un APN), plus de dynamique.

Modifié 2 septembre 2013 par olivdeso

[jim]

Tout évolue très vite dans ce domaine, d'ailleurs je n'y comprends plus grand chose.

 

Justement concernant les capteurs SONY, j'ai comparé un Sony NEX-3N avec une SBIG STF8300C, et bien pour un temps de pose court <10s environ, APN me paraissait globalement plus efficace ... et naturellement bien plus facile à mettre en œuvre.

Je pensais naïvement avoir un gain très important avec une CCD couleur par rapport à un APN même pour des poses courtes... Toutefois, même si mes tests n'ont pas été assez poussés, j'ai eu le temps d'apprécier la qualité de construction de la STF, de ces fonctionnalités, c'est pour cette raison que j 'ai préféré la remplacer par une monochrome (STF8300M)

 

PS : Pour info mon objectif pour le Sony était de l'utiliser comme oculaire électronique. Effectivement il y a des possibilités pour certaines objets (Par exemple à Valdrôme en 30s de pose dans un ACF 16" on a pu voir la couleur de NGC40 sans difficulté, de la Saturn Nebula, et bien d'autres,...alors qu'on ne voyait pas la couleur à l'oculaire!)

Modifié 3 septembre 2013 par jim

[olivdeso]

ce qui est un peu dommage avec les capteur CMOS c'est que les dernières innovations sont plutôt implémentées dans les petits et tout petits capteurs, comme ceux des smartphone ou les APN compacts. C'est là ou ils font du volume...Pour les APN reflex il faut attendre un peu plus, d'autant que leur cycle de vie est plus long. Du coup les CCD on encore du sens, surtout refroidies.

Mais bon un de ces jours, on aura une camera astro avec un capteur CMOS back illuminated de grande taille. Espérons qu'il n'aura pas des pixels trop petits, mais j'y crois moyen...

 

Un truc est trompeur quand on compare les CCD couleurs et les APN : l'image est en 16 bits sur la CCD et en 12 voir 14bits sur l'APN avec un offset assez élevé en plus et un réglage de gain (les iso) en général à x4.

Donc sans traitement, l'image de la CCD apparait nettement plus sombre. Mais c'est juste une question d'affichage, avec un peu de stretching, on retrouve une luminosité un un rapport signal à bruit au moins aussi bon.

[abstract]

je ne comprends pas bien votre conversation mais à vous lire on dirait que CCD et APN sont équivalents.

 

Je pense avoir lu un article sur la sensibilité des capteurs APN qui plafonneraient à 20% mais j'ai peut-être mal compris.

 

Donc un 60D refroidit serait aussi bon voire meilleur qu'une CCD spécialisée?

[olivdeso]

je ne comprends pas bien votre conversation mais à vous lire on dirait que CCD et APN sont équivalents.

 

Je pense avoir lu un article sur la sensibilité des capteurs APN qui plafonneraient à 20% mais j'ai peut-être mal compris.

 

Donc un 60D refroidit serait aussi bon voire meilleur qu'une CCD spécialisée?

 

ça doit plutôt être le rendement quantique. Il est effectivement de l'ordre de 35% en vert et bleu et de l'ordre de 20% dans le rouge (cf site de Christian Buill).

 

Là on parle de CCD couleur refroidie. Les capteurs CCD couleur étaient aussi utilisés dans les APN. Mais ça coutait cher, ça chauffait un peu, ensuite ils sont passés au CMOS.

 

Mais en refroidissant de 50°C la CCD, par rapport à un APN à CCD*, bien sur c'est autrement meilleur, même si le rendement quantique va être similaire à celui d'un APN CMOS.

Le signal ne sera pas tellement différent d'un APN (à taille de pixels égale), mais le bruit thermique, bien plus bas. C'est là la différence, dans le rapport signal à bruit. Ce qui permet d'empiler moins de poses unitaires au final.

 

*Dans un APN, le capteur est plutôt 10°C au dessus de la température ambiante, alors que dans une CCD astro comme les QHY, il est 30°C voir 40°C en dessous de la température ambiante. Or le signal de dark est divisé par 2 tous les 6°C. Il est très faible au final à -15°C ou en dessous.

ça bénéficie non seulement au capteur, mais aussi à la diminution de l'électroluminescence des ampli du capteur qui chauffaient et émettaient des infra rouges, qui était un peu gênante (D70, 350D).

Modifié 3 septembre 2013 par olivdeso