CCD QHY, bias, dark, que veut dire "high speed readout"

[abstract]

bonjour,

 

que ce soit sous maxim dl 5 ou avec ezcap 3.13, lorsque je fais une capture de 0s, je n'ai pas le même résultat selon que j'ai sélectionné high speed readout ou pas. Avec c'est tout noir, sans c'est plutôt gris et les valeurs min et max des pixels ne sont pas les mêmes. Pourquoi?

 

que faut-il cocher pour les bias et les darks?

 

Merci

[astrotech]

Salut Abstract

 

Un début de réponse.

 

Réponse d'Olivdeso à cette même question lors de la capture:

"

Il faut décocher l'option High speed readout.

La lecture haute vitesse est pratique pour la finalisation de la mise au point, par contre ça ajoute beaucoup de bruit de lecture.

Donc pour les capture en manuel, (c'est à dire à à partir de l'onglet capture) il faut décocher cette option. Ensuite on prend l'image, puis clic droit et save pour la sauvegarder. Je m'en sert parfois pour faire les flats, car on peut avoir des temps de poses particuliers en ms, alors que dans le planer, c'est à la seconde.

 

De même pour les captures en automatique (avec la fenêtre planer) il faut décocher l'option dans la fenêtre planer."

 

Il complétera peut-être pour les darks/bias.

 

@+

Steph

[abstract]

doublon

Modifié 3 février 2014 par abstract

[abstract]

Cela me paraît cohérent en effet (plus rapide = plus de bruit) mais je suis intrigué par le résultat sur les darks et bias. C'est carrément plus propre avec le high speed, je m'attendais au contraire.

 

Pourquoi mon bias ou dark est noir en high speed et gris en normal???

[olivdeso]

C'est juste une question d'affichage.

 

Avec high speed activé, tout est noyé dans le bruit. à éviter absolument pour les darks et offsets. Même pour les flats j'éviterais, mais c'est beaucoup moins grave effectivement. (peut être négligeable?)

 

Il faut mesurer le sigma dans iris ou afficher les stats dans maxim ou avec fits liberator. Sur l'offset ça donne quasiment le bruit de lecture. Faire un test avec et sans fast readout donnera une bonne indication du bruit de lecture dans les deux cas. Pareil avec les flats, si le résultat est idem alors on peu le faire en fast, c'est une bonne idée.

 

Par contre, de mémoire tu peux quand même sélectionner une vitesse de pose rapide même si lecture lente en manuel dans l'onglet capture de EZcap. En principe c'est indépendant. (j'allais dire Steph tu peux tester? mais non et pour cause... je vais le faire)

 

Le bruit de lecture est quasiment doublé avec les CCD mais bien sur ça dépend de la caméra et du capteur.

Modifié 3 février 2014 par olivdeso

[abstract]

Olivier,

 

Je ne comprends pas. En fait, je cherche à mesurer le bruit de lecture de ma CCD.

 

Avec maxim dl, une fois que la caméra a atteint la température, je fais un bias en high speed, je regarde les stats et j'ai un maximum et un total très bas, voire même des 0 partout.

 

Si je passe en normal speed, là le bias n'est plus noir et le maximum tourne autour de 1000, c'est normal?

 

Autre question, comment puis-je calculer le bruit de lecture juste avec les bias?

[olivdeso]

Déjà il faut toujours travailler en lecture lente.

 

Ensuite, il faut déjà que tu règle l'offset et le gain, de manière à avoir 2 choses:

 

1- moyenne entre 500 et 1000 (pas critique) sur l'offset

2- moyenne proche de 65535 avec une pose saturée (10s sous une lampe)

 

-> tu mets le gain à 0 et tu monte la valeur de réglage du niveau d'offset pour avoir la condition 1.

 

-> tu fais une pose de 10s sous une lampe et tu regarde la moyenne à différents endroits de l'image. Dans EZcap, tu peux utiliser le noise analysis et dans Maxim, tu analyse par petits rectangles au milieu et dans les 4 coins.

Si la valeur est proche ou égale à 65535. Le gain est réglé de même que l'offset. Tu ne touches plus à rien et tu notes les valeurs que tu réutilisera.

Si la moyenne est nettement inférieure à 65535, alors tu augmente un peu le gain et tu recommence la mesure jusqu'à arriver près de 65535 ou légèrement dépasser

Ensuite tu re-mesure l'offset et tu corrige si nettement au dessus de 1000

 

Pour mesurer le bruit de lecture, il faut travailler sur la zone d'overscan dans EZcap.

 

Il faut activer cette zone d'overscan dans les menus.

 

Ensuite 2 solutions.

 

1) hypersimple qui donne une bonne approximation. Tu actives le "noise analyse" dans EZcap, tu fais un offset et tu regarde la valeur de STD donné pour la zone d'overscan (un rectangle allongé en bord d'image, entouré en vert en principe).

Comme tu as bien réglé le gain à l'étape précédente et que tu connais la capacité en e- des pixels (fullwell) donné par le fabricant, tu peux en déduire le gain.

 

Par ex pour la QHY10 fullwell = 45000 e-

Si le gain est bien réglé on aura à peu près :

 

Pixel plein : 45000e- donne 65535 ADU (pixel plein)

Pixel vide : 0e- donne 1000ADU (juste l'offset, ici un offset de 1000ADU par exemple)

 

le gain est donc de 45000/(65535 - 1000) = 0.7 e- par ADU

 

Ensuite il ne te reste plus qu'à multiplier la valeur STD de la zone d'overscan par le gain et tu trouve le bruit de lecture en e-, ou du moins une très bonne approximation à 0.5 e- près.

 

(en fait on a 2 approximations ici : le gain, en réalité il peut y avoir une légère différence avec le gain réel, et la mesure sur un offset non prétraité. Il faudrait le traiter avec le master offset, mais sur un capteur assez propre ça ne change quasiment rien, la différence va être négligeable)

 

 

2) solution plus scientifique : utilisation de ISIS de christian Buill qui va tout te calculer automatiquement.

 

Il faut faire:

- une paire d'offset.

- une paire de flat : la moyenne doit être de 30000 à 40000 environ au centre de l'image

- une paire de dark : à faire à une température pas trop basse (10°C par ex) et pose de plusieurs minutes. (en dessous de 0°C le courant de dark est tellement faible qu'on peut difficilement mesurer)

 

ensuite tu rentre tout ça dans la fonction de mesure du capteur de ISIS et tu sélectionne un zone sans pixels chauds pour l'analyse.

 

La seul approximation que je vois à cette fonction est que le bruit de lecture est mesuré sur la zone d'image et pas sur la zone d'overscan. C'est le bruit total qu'on mesure et pas seulement le bruit de lecture? En réalité le bruit de lecture sera même légèrement inférieur.

Note que ISIS va te donner le gain par calcul sur les flats. Dans ce cas, tu peux le réutiliser pour calculer exactement le bruit de la zone d'overscan de la solution 1.

 

voili voilà...ya pu ka...

[abstract]

ok Olivier je vais regarder ça. Pour Isis, je l'ai ainsi que la doc mais je voulais faire sans les flats. Pour la méthode 1 par contre, le puit donné par QHY pour la QHY22 c'est un intervalle pas très précis (entre 17000 et 20000 de mémoire)

 

pour la méthode 2 si je mets le capteur de la caméra devant l'écran du portable sur fond blan en réglant la luminosité ça peut le faire ou pas?

 

Merci à toi et à astrotech pour vos interventions

[olivdeso]

ok Olivier je vais regarder ça. Pour Isis, je l'ai ainsi que la doc mais je voulais faire sans les flats. Pour la méthode 1 par contre, le puit donné par QHY pour la QHY22 c'est un intervalle pas très précis (entre 17000 et 20000 de mémoire)

 

pour la méthode 2 si je mets le capteur de la caméra devant l'écran du portable sur fond blanc en réglant la luminosité ça peut le faire ou pas?

 

Merci à toi et à astrotech pour vos interventions

 

Ah la QHY22... une bonne caméra. Mieux refroidie que l'Atik et électronique aussi propre à ce qu'on peut voir. Tu va nous dire ce que ça donne. Pas facille pour le full well, Sony ne donne pas grand chose...

 

Pour les flats, tu peux poser une feuille de papier blanche sur la camera et pointer vers le plafond. Par contre il ne faut pas de fuite, il faut que la feuille fasse bien contact partout et ne gondole pas. Ensuite tu pointe la camera vers le plafond par exemple, c'est à dire vers une lumière indirecte, une surface difusante ou même le ciel, loin du soleil.

 

Vers l'écran du PC ça marche aussi bien sur. Deux difficultés possibles : la luminosité très forte, donnera des poses très courte, (avec la QHY22 sans obturateur mécanique, ça doit le faire, sauf si tu as un effet stroboscopique avec le rétroéclairage du à son alimentation à découpage, dans ce cas tu mets une feuille sur l'écran pour atténuer et augmenter le temps de pose) et le manque d'homogénéité possible de certains écrans. Pas grave à condition de ne pas bouger entre les flats.

[abstract]

Pour le refroidissement, sur le site d'Isis, il est indiqué:

 

"Vous devez acquérir en séquence ces 3 jeux d'images dans les conditions d'usage normales de la caméra. En particulier, vous devez refroidir le détecteur à sa température de consigne."

 

tu penses qu'il vaut mieux ne pas refroidir? normalement la caméra sera utilisé avec le refroidissement en marche, il me paraît donc plus cohérent de refroidir, non?

 

ensuite, pour déterminer le gain, je n'ai pas encore essayé mais comment la moyenne pourrait-elle dépasser 65535 alors que l'image est à priori en 16 bit. J'aurais tendance à dire que 65535 est la valeur de saturation.

 

Pour les flats, il faut une durée minimum? Avec l'écran du pc ça monte effectivement très vite?

[olivdeso]

 

tu penses qu'il vaut mieux ne pas refroidir?

 

 

Non il faut refroidir, et surtout que la température soit stabilisée, mais pas autant que sur le terrain, sinon il te faudra des poses très très longues (30min ou plus) pour pouvoir mesurer correctement le signal de dark correctement. C'est pour ça que je disais 10°C. Tu peux essayer 0°C. Le signal de dark est divisé par 2 tous les 6°C, ça baisse très vite : entre +10°C et -20°C il te faudra donc une pose 32 fois plus longue pour avoir le même signal de dark.

 

ensuite, pour déterminer le gain, je n'ai pas encore essayé mais comment la moyenne pourrait-elle dépasser 65535 alors que l'image est à priori en 16 bit. J'aurais tendance à dire que 65535 est la valeur de saturation.

 

Tu peux choisir de régler le gain de manière à arriver juste à la saturation quand le pixel est plein : tu règle le gain de manière à être juste en dessous de la saturation, puis tu augmente d'un cran la valeur. Comme ça tu peux détecter la saturation facilement lors des prises de vue. Mais tu peux aussi choisir de rester dans la première configuration avec une valeur de saturation très légèrement inférieure à 65535. Les 2 sont possibles, ça ne change pas grand chose, à voir ce que tu préfère. Les 2 configs sont utilisées par les constructeurs.

 

Pour les flats, il faut une durée minimum? Avec l'écran du pc ça monte effectivement très vite?

 

Non pas d'obligation à cause du capteur. Par contre il faut que l'éclairage soit très constant pendant la pose et d'une pose à l'autre. Le problème avec l'écran du PC est que le rétroéclairage est alimenté par un régulateur à découpage et les leds clignotent très vite en fait. Si le temps d'exposition est du même ordre de grandeur que la période des leds, le flat ne sera pas exposé de façon constante et la mesure du gain sera fausse.

 

Donc je te conseillerais quand même d'atténuer l'écran de manière à obtenir environ 1s de pose.

[abstract]

bon je galère pour les flats, je vais tenter autrement.

 

Pour la température, je crois comprendre que tu fais référence aux darks. Je fais des poses de 600s à -20°C, ce n'est pas bon? Et pour le bruit de lecture, la température lors de la capture des bias et des flats n'est pas importante?

 

Je vais essayer le tout à 0°C

 

sinon pour le gain, je l'ai positionné à 13 et l'offset à 123.

 

Avec EZCap (avec Maxim DL, pas trouvé comment, une fois la caméra connectée, changer le gain et l'offset) et des poses de 0s, capuchon sur la caméra j'ai réglé l'offset de façon à avoir un RMS un peu au dessus de 500. En visant une partie de l'écran du pc où était affiché une fenêtre grise, avec des poses 10s, j'ai réglé le gain de façon à avoir le RMS juste en dessous de 65535 (genre 65200).

 

bref je reprends le tout à 0°C en espérant que je trouve un moyen de faire des flats uniformes et à bon niveau

[olivdeso]

Pour la température, je crois comprendre que tu fais référence aux darks.

 

Oui. Très peu d'impact sur les flats et offsets

 

Je fais des poses de 600s à -20°C, ce n'est pas bon?

 

C'est bien sur le terrain pour minimiser le signal de dark, par contre pour les mesures c'est la galère...Le signal de dark est justement très faible, voir trop pour être mesuré de façon correcte

 

Et pour le bruit de lecture, la température lors de la capture des bias et des flats n'est pas importante?

 

Non, très peu d'importance. Tu peux faire l'essai d'ailleurs avec différentes températures d'offsets et flats (et en gardant le mêmes darks dans isis peu importe) et voir l'impact sur le bruit de lecture. Il se peu que le gain change légèrement avec la température, donc les mesures brutes peuvent varier un peu, mais le résultat final sera très proche en principe.

 

Je vais essayer le tout à 0°C

 

sinon pour le gain, je l'ai positionné à 13 et l'offset à 123.

 

ça me semble correct comme type de valeurs, ça ressemble à ce que j'avais sur la QHY9, mais ça varie d'une caméra à l'autre et d'un capteur à l'autre.

 

Avec EZCap (avec Maxim DL, pas trouvé comment, une fois la caméra connectée, changer le gain et l'offset)

effectivement pas possible avec Maxim DL sans déconnecter

 

et des poses de 0s, capuchon sur la caméra j'ai réglé l'offset de façon à avoir un RMS un peu au dessus de 500.

 

impec

 

En visant une partie de l'écran du pc où était affiché une fenêtre grise, avec des poses 10s, j'ai réglé le gain de façon à avoir le RMS juste en dessous de 65535 (genre 65200).

 

re-impec. Tu est toujours entre 500 et 1000 pour l'offset en gros? (pas critique du tout sur cette camera, les pixels contenant bien moins de 65535 e-)

 

bref je reprends le tout à 0°C en espérant que je trouve un moyen de faire des flats uniformes et à bon niveau

 

le 0°C c'est surtout pour les darks, d'autant que le capteur Sony est très peu bruité. Même pas sur que tu puisse mesurer un corrant de dark correctement à 0°C en 10min. Tu verra bien...sinon à refaire à +6 ou +10°C mais tu peux aussi augmenter le temps de pose du dark à 20min ou 30min voir plus si tu as le temps. Du moment que la température est bien stable pendant la mesure, c'est l'essentiel.

 

Le courant de dark double tout les 6°C environ (entre 5.5 et 7 suivant les capteurs en général). Donc à 10min et 6° tu aura le même niveau moyen de dark qu'à 0°C et 20min ou que à -6°C et 40min ou -12°C et 80min...

[abstract]

Bon après expérimentation, je constate que le point le plus sensible concerne les flats. Voici les derniers et plus mauvais résultats que j'obtiens après avoir injecté ce qui me semble être les meilleurs flats (tout à 0°C dont darks de 600s)

 

Gain (inverse) de la caméra : 0.252 e-/ADU

Bruit de lecture (RON) : 4.92 électron(s)

Niveau moyen de l'image d'offset : 523.8 ADU

Niveau moyen de l'image de dark : 540.7 ADU

Signal d'obscurité : 0.0071 e-/s

Ok.

 

Selon les flats que je fournis, les résultats changes beaucoup, au début j'ai même eu un RON à 3.27 et d'autres à 4. Il est possible qu'avec un flat encore meilleur, le RON soit moins bon qu'il n'y paraît mais pour l'instant je n'ai pas de moyen fiable et aisément reproductible de réaliser de bons flats. Je referais les tests dès que l'occasion se présente.

 

Merci Olivier pour ton aide.

 

Par contre, à quoi me sert le fait de savoir que le signal d'obscurité est à 0.0071 e-/s?

[olivdeso]

Ah c'est bien tout ça! merci pour le retour.

 

ça montre que le bruit de lecture tourne autour de 4 ou 4.5e-. Ce qui montre une électronique très correcte ne dégradant pas les performances du capteur.

 

Oui le plus critique est d'avoir de bon flats et surtout un flat très constant d'une image à l'autre. C'est pas évident du tout. ça varie très vite d'un pouïème avec l'échauffement de la lampe, une petite variation de l'alim ou autre...

Perso j'avais pris une alim de labo très stable pour le faire.

 

Mais on a quand même un bon ordre de grandeur ici pour le bruit de lecture. Ton gain semble bien réglé aussi puisque tu atteindra la saturation pour 16.5Ke- en gros.

 

c'est cohérent avec es résultats qu'on peut trouver sur le web

 

http://blog.astrofotky.cz/pavelpech/?page_id=782

http://www.cloudynights.com/item.php?item_id=2852

 

edit

 

sur le site de Christian Buil tu peux comparer aux Atik et SXV avec le même capteur et même méthode de mesure. Tu vois que la QHY est très bien placée, encore légèrement devant même avec ta mesure la plus pessimiste.

 

http://www.astrosurf.com/buil/isis/noise/result.htm

 

0.0071 e-/s?

 

ça va te servir pour le calcul des temps de pose

 

un peu de lecture ici (c'est en Anglais, mais très bien fait)

 

http://www.hiddenloft.com/notes/CCDtemp.pdf

 

la feuille de calcul excel

 

http://www.hiddenloft.com/notes/DarkandSubExp.xls

 

Tu va voir qu'il y a deux cas de prise de vue en gros:

 

- soit les prises de vue avec filtre à large bande et dans ce cas le temps de pose est limité par le fond du ciel. Dès que le bruit du fond du ciel atteint 3 à 4 fois le bruit de lecture, plus besoin de poser plus, on peut passer à la pose unitaire suivante. Ce qui arrivera très vite avec ton capteur très peu bruité. Ici pas besoin d'un refroidissement énorme, sauf si ciel très noir évidement. En quelques minutes de poses tu atteindra le critère et le bruit thermique (la racine carrée du courant de dark) restera négligeable par rapport au bruit de lecture.

 

- soit les prises de vue avec filtre à bande très étroite. Dans ce cas le ciel restera bien noir même avec des très longues poses et on aura du mal à atteindre le critère de 3 à 4 fois le bruit de lecture. Dans ce cas c'est le bruit thermique qui limitera le rapport signal à bruit et on aura tout intérêt à minimiser au max le courant de dark et donc le bruit thermique et donc à refroidir un max. (ceci dit avec ton capteur très peu bruité, peut être que tu pourra atteinre le critère sur des longues poses. avec d'autres capteurs c'est impossible : il faut quadrupler le temps de pose quand le bruit de lecture double, et là le bruit thermique prend le dessus)

 

edit 2 : autre lien intéressant:

 

http://www.starrywonders.com/coolinghidden.html

 

avec le calculateur excel ici : (ça donne une bonne idée)

 

http://www.starrywonders.com/coolingcalculator.xls

Modifié 5 février 2014 par olivdeso

[abstract]

ok merci pour les liens je vais bouquiner tout ça.

 

Les résultats semblent en effet cohérents mais vu les variations d'une mesure à l'autre, je reste prudent. Le bruit d'obscurité variait du simple au double, cela a sûrement un impact

[abstract]

Le tutoriel d'ISIS indique "Repérer les coordonnées des coins opposés d'une zone rectangulaire recouvrant une zone approximativement uniforme de l'image flat-field. La taille du côté de cette zone peut faire de 100 à 500 pixels."

 

Pour mon calcul précédent j'avais mis l'ensemble de la zone de flat (les 6MP), je viens de réessayer sur mes données à -20°C et voilà le résultat en sélectionnant une zone de flat de 400 par 300

 

Gain (inverse) de la caméra : 0.251 e-/ADU

Bruit de lecture (RON) : 4.09 électron(s)

Niveau moyen de l'image d'offset : 515.6 ADU

Niveau moyen de l'image de dark : 523.6 ADU

Signal d'obscurité : 0.0033 e-/s

Ok.

 

Le signal d'obscurité n'est plus le même mais les darks ont été réalisés à -20°C contre 0°C pour les précédents résultats et toujours 600s

 

bon je vais me pencher sur le signal d'obscurité qui m'a l'air tout de même élevé en comparaison des 0.0013 @ -10°C de l'ATIK sur le tableau de C. BUIL mais plus faible que celui de la SX H694 à 0.0110 @ -10°C (?)

 

Edit: avec les données à 0°C j'ai grosso modo les même valeurs données plus haut RON à 4.89 mais Signal d'obscurité à 0.0047 e-/s. Le RON est plus faible avec les biais de -20°C qu'avec ceux de 0°C

Modifié 5 février 2014 par abstract

[olivdeso]

C'est excellent tout ça.

 

Oui effectivement il est important de prendre une "petite zone de l'image non seulement uniforme dans les flats, amis aussi sans pixels chauds dans les darks. Il faut repérer les coordoonées en X et Y des 4 coins de cette zone.

 

Perso je prends plusieurs petites zones comme ça (4 ou 5) que je repère et refais la mesure pour chaque, puis je fais la moyenne.

 

Pour le courant de dark, le signal est tellement faible que la mesure peut donner n'importe quoi.

 

Peut être peux tu essayer -10°C comme les autres mesures du tableau de C. Buil et faire des poses bien longues (20 ou 30 min) pour avoir plus de signal. Mais il faudra bien faire attention à ne pas avoir de pixel chaud dans la zone de mesure et aussi pas d'impact de rayon cosmique ou autre radiation et ce sur les 2 darks.

 

Je pense que ta première mesure à 0°C était plus représentative. Le gain était le même (0.25 e- par pixel) et avec 600s à 0°C tu avais nettement plus de signal qu'à -20°C. (environ moins 8 fois plus). donc tu devrais mesurer 0.001 e-/s à -20°C, soit 3.6 e- à l'heure !!! la moindre perturbation va fausser la mesure.

 

important aussi : fais des couples d'offsets avant de prendre les darks, en attendant une minute ou deux avant le dark pour laisser l'électronique se re-stabiliser en température, puis idem après les darks pour bien vérifier que tu as le même niveau moyen d'offset entre les 2

[abstract]

J'ai eu une mesure à 0.0011 à -20°C il me semble mais les chiffres me paraissaient trop "beau" alors j'ai zappé.

 

Je note tes conseils très pertinents pour mon prochain test qui ne saurait tarder ( pour les flats je vais voir si je ne peux pas positionner un objectif photo devant la caméra).

 

Ok pour des poses à 20 ou 30 min. Même si là, c'est l'inverse, je pense que sur le terrain je ne pourrais pas aller aussi loin. Déjà je n'ai que du LRGB en stock donc je risque de plutôt être limité par le fond du ciel de toute façon.

 

Je ferais ce que je peux pour les pixels chauds sur les darks mais bon je suppose que cela ne va pas modifier considérablement les résultats s'il y en a.

 

Ceci dit, en parcourant les liens que tu donnes plus haut, j'ai vu qu'effectivement ces tests sont plus importants qu'il n'y paraît au moins pour la méthodologie.

[olivdeso]

 

Je ferais ce que je peux pour les pixels chauds sur les darks mais bon je suppose que cela ne va pas modifier considérablement les résultats s'il y en a.

 

 

faut vraiment faire attention, car vu les très faibles niveau qu'on cherche à mesurer, le moindre pixel chaud peut fausser la mesure.

 

Par exemple si tu as un carré de 500 pixels à 500 ADU environ, un seul pixel chaud à 65535 va te faire passer la moyenne de 500 à 600 ADU.

[abstract]

c'est significatif effectivement.

 

Concernant l'affichage des FITS avec Maxim DL, jusqu'ici je n'ai pas conservé les flats où n'apparaissait qu'une petite zone blanche, j'ai essayé au contraire de maximiser cette zone mais j'ai un doute sur la façon dont j’interprète l'image.

 

Dans Maxim DL, j'essaie de minimiser la valeur "std dev" tout en recherchant une moyenne de 35000 à 40000.

 

Quelles sont les caractéristiques d'un bon flat?