Un capteur N&B au format APS-C - Mode d'emploi Debayérisation d'un Capteur CMOS CANON

[Astroghost-Francois]

Salut à tous ,

 

Peu présent sur le forum en ce moment , mais j'ai plein de projet sur le feu , entre le travail sur mon prochain Astrographe , la Version 2 de ma CoolingStarBox et enfin une méthode fiable de suppression de la matrice de Bayer des Capteurs APS-C CANON.

 

 

Je vous livre donc un petit Tuto accessible sur mon site , qui détaille en plusieurs parties cette modification.

 

Assez difficile à mettre en oeuvre mais réalisable par de très bon bricoleurs.

 

J'ai petit à petit optimisé ma méthode et j'arrive actuellement à un taux de réussite de 100% sur les modèles 1000D à 700D.

 

 

Je vous propose donc de visiter la page suivante pour en apprendre un peu plus.

 

http://astronomie-astrophotographie.fr/TUTO-DEBAYERING.htm

 

Je suis en pleine rédaction de ce tuto donc il me reste encore à développer la partie tests et comparatifs .

J'ai pour le moment mis un comparatif sur une mire acquise avec un capteur couleur et un N&B sur la zone centrale.

Les deux images acquises en mode RAW et dans les même conditions de prise de vue.

 

On remarque immédiatement une grande différence dans les détails fins sur les faible contraste et surtout une diminution du bruit assez exceptionnelle.

 

François

[Polycad 14]

Bonjour!

 

Très impressionnant, en effet!!! Félicitations et merci pour le tuto, même si ça a l'air franchement extrême par rapport à un simple défiltrage ou même par rapport au refroidissement peltier!

 

Je suppose que ça ne s'est pas fait en un jour : combien de capteurs as-tu sacrifié avant de réussir à en arriver là?

 

Vivement les premières photos astro avec, je suis curieux de voir combien tu gagnes en sensibilité! Couplé avec ta coolingstarbox, les CCD n'auront plus qu'à bien se tenir!

 

Bon ciel!

 

Anthony

[Christophe.noel]

Et ben là, tu fais fort

 

Un grand bravo! Et merci...même si pour l'instant je n'ose pas encore me lancer dans cette aventure

[Astroghost-Francois]

Antony ,j'ai dû finalement utiliser 5 capteurs , en faisant de petite portions tests de surface.

 

Les premiers tests sur le ciel devraient être effectués au début de l'hiver, d'ici la j'ais beaucoup de capteurs à modifier et je vais mettre le turbo sur le reste de mes projets.

 

François

[Polycad 14]

OK, seulement 5 capteurs! Vu l'expérience que tu as, je pense que ça en prendrait nettement plus pour un bricoleur débutant...

 

J'ai lu sur un forum que la bande bleue entourant le capteur était très sensible et qu'il ne fallait surtout pas la toucher mais tu n'en parles pas dans ton tuto. As-tu remarqué quelque chose de particulier à propos de cette bande? C'est surtout cela qui me retient (et le fait que je ne dispose pas de 15 capteurs pour me faire la main...).

 

Cordialement,

 

Anthony

[floki]

Waouh, classe

Proposeras-tu un service "débayerisation" pour ceuces qui n'oseront pas trucider leur propre matos ?

[Astroghost-Francois]

Antony ,

 

la bande bleue c'est justement l'endroit où sont soudés les fils d'or , c'est pour celà que dans ma méthode je les coulent dans de la résine solide pour éviter de les couper.

La manipulation demande beaucoup de dextérité car ces fils sont très fragiles et même en cours de travail sur le capteur une force excessive sur la résine peut réussir à dessouder un de ces fils et dans ce cas ---> poubelle

 

 

François

[CATLUC]

Bonjour

Et dire que certain me traite de fou furieux quand je bricole.

Là c'est de la micro-chirurgie chapeau bas François.

Bonne journée.

Luc;)

[OrionRider]

Bravo François, c'est tout bonnement magistral!

 

Vivement le résultat sur les étoiles.

[Fred_76]

François

 

Ça serait bien d'expliquer en tuto annexé comment remonter temporairement le capteur juste pour vérifier qu'il fonctionne toujours. Je suppose qu'on n'a pas besoin de remonter tout le boîtier pour ca.

[Tromat]

C'est beau de se lancer dans des projets pareils, surtout quand c'est couronné de succès. Par contre je demande à voir le résultat vu que tu supprime par la même occasion les micro lentilles. Je ne suis pas persuadé que le gain en sensibilité soit si important que ça...

[yannp29]

Bien vu

Félicitation pour cette belle réussite. Cette prouesse mérite d'être saluée.

 

Je m'étais amusé avec des capteurs de webcam et un vieil istDl qui trainait. Malheureusement, les ptits fils n'ont pas survécu longtemps.

 

Il faut tout de même un sacré sang froid. Surtout si on a qu'un seul capteur

 

Plutôt qu'un gain en sensibilité, je vois surtout aux APNistes la possiblité de faire de la bande étroite sur les 4 pixels plutôt qu'un. :)

 

Amicalement,

 

Yann

Modifié 30 juin 2014 par yannp29

[Tromat]

Plutôt qu'un gain en sensibilité, je vois surtout aux APNistes la possiblité de faire de la bande étroite sur les 4 pixels plutôt qu'un. :)

Ah oui en effet, on peut imaginer faire du SHO du coup... Je suis curieux de voir ce que ça peut donner.

[OrionRider]

D'autre part, il est clair que les microlentilles ne peuvent pas augmenter la luminosité puisqu'elles ont la même surface que les pixels. Tout ce qu'elles font c'est concentrer le flux au centre du phototransistor.

Pas dit que ce soit avantageux pour nous.

[Astroghost-Francois]

Bon rapidement , débordé cet aprem.

 

Mesures effectuées en atelier sur mire calibrée.

 

Mesures sur Histogramme Iris

 

entre les capteurs couleur et Débayérisé

 

Gain en densité 6,8 % , gain en ADU 10,81 % pour le capteur N&B donc ....

 

Je reprendrais tout ce soir à la maison et surtout les zoom sur les images pour voir le gain en contraste et surtout en bruit.

 

Aprés le Match...... ;-)

[yannp29]

D'autre part, il est clair que les microlentilles ne peuvent pas augmenter la luminosité puisqu'elles ont la même surface que les pixels. Tout ce qu'elles font c'est concentrer le flux au centre du phototransistor.

Pas dit que ce soit avantageux pour nous.

 

Clair que la taille du pixel correspond à la taille de la micro lentille et non à la surface effective de la photodiode.

Il y aura alors bien quelques rayons à passer à côté.

Mais bon, pour la bande étroite il y a déjà 75% (pour le Ha) des rayons qui tombent à côté. Ça ne peut pas être pire

 

Bref, on attends les tests de François :):)

Modifié 30 juin 2014 par yannp29

[OrionRider]

Concernant l'explication sur le site:

 

Un appareil photo de 10 mégapixels aura donc 5 millions de pixels verts, 2,5 millions de pixels rouges et 2,5 millions de pixels bleus.

 

Tu es sûr?

Un APN comme le 350D a 8 mégapixels. Il produit des images de 3.456 pixels sur 2.304 pixels, ce qui fait bien 7.962.624 pixels (arrondi à 8MP).

 

Chaque pixel comporte 4 photosites: 2 verts, un bleu, un rouge.

 

Le fait d'enlever la matrice de Bayer ne change rien à la résolution. On a toujours le même nombre de pixels. Simplement, pour chaque pixel les trois canaux RVB comporteront un signal, ce qui permet d'augmenter le rapport signal/bruit. Pour des images en Ha par exemple le rapport s/b serait doublé.

 

Pour réellement augmenter la résolution, il faudrait développer un algorithme de débayerisation qui reconstitue une image monochrome sur base de chaque valeur de photosite, comme si chaque photosite était un pixel. On perdrait alors l'avantage d'un meilleur rapport s/b au profit d'un échantillonnage doublé.

Modifié 30 juin 2014 par OrionRider

[Eric S]

Un APN comme le 350D a 8 mégapixels. Il produit des images de 3.456 pixels sur 2.304 pixels, ce qui fait bien 7.962.624 pixels (arrondi à 8MP).

 

Chaque pixel comporte 4 photosites: 2 verts, un bleu, un rouge.

 

 

Non. Chaque pixel a un seul photosite avec un filtre coloré et utilise les pixels voisins pour reconstituer les couleurs qu'il lui manque.

[Astroghost-Francois]

Ben Orionrider , ça sert à quoi un fichier RAW ;-)

[Tromat]

D'autre part, il est clair que les microlentilles ne peuvent pas augmenter la luminosité puisqu'elles ont la même surface que les pixels. Tout ce qu'elles font c'est concentrer le flux au centre du phototransistor.

Non elles n'augmentent pas la luminosité, mais elles évitent à la lumière de se disperser sur les zones non sensibles du photosite donc à augmenter le rendement. Elles ne sont pas là pour faire joli

 

 

Le fait d'enlever la matrice de Bayer ne change rien à la résolution. On a toujours le même nombre de pixels. Simplement, pour chaque pixel les trois canaux RVB comporteront un signal, ce qui permet d'augmenter le rapport signal/bruit. Pour des images en Ha par exemple le rapport s/b serait doublé.

 

Pour réellement augmenter la résolution, il faudrait développer un algorithme de débayerisation qui reconstitue une image monochrome sur base de chaque valeur de photosite, comme si chaque photosite était un pixel. On perdrait alors l'avantage d'un meilleur rapport s/b au profit d'un échantillonnage doublé.

 

J'ai l'impression que tu t’emmêles un peu les pinceaux

Sur un capteur couleur à matrice de Bayer de 10Mp il y a bien 5 millions de photosites vert et 2,5 millions de rouge et de bleu, ce qui fait bien 10 million au total. Ensuite chaque photosite correspond bien à un pixel de l'image.

Pour déterminer la couleur et la luminosité de chaque pixel de l'image on utilise un algorithme d'interpolation (la fameuse débayerisation) qui s'appuie sur la valeur des photosites environnant. Certaines techniques sont simples et rapides d'autres plus complexes et lente mais donnent de bien meilleurs résultats.

 

Ce qui fait perdre en résolution sur un capteur couleur est donc le fait que la valeur de chaque pixel est interpolée entre plusieurs photosites. Supprimer la matrice de Bayer permet alors d'augmenter la résolution sans changer la définition, il y a toujours le même nombre de photosites et donc de pixels, mais leur valeur est directement calculé à partir des expositions successives en RVB ou en L.

 

Dans le cas du Ha par exemple seuls les photosites filtrés en rouge y sont sensibles, 75% des photosites n'enregistrent quasiment que du bruit, ce qui fait que passer en monochrome permet d'utiliser tous les photosites, le gain est alors réel aussi bien en résolution qu'en sensibilité.

 

A noter qu'il existe de nos jour une technique permettant de déterminer la valeur des pixels sans interpoler : le Bayer drizzle. Le principe est d'utiliser les décalages entre les poses pour superposer les photosites et donc déterminer la valeur de chaque pixel sans interpoler. Le gain est intéressant en résolution et on atteint en théorie le même niveau qu'en mono. Ca ne fonctionne que pour le RVB par contre, le problème de 75% reste valable en bande étroite.

Modifié 30 juin 2014 par Tromat

[Tromat]

Gain en densité 6,8 % , gain en ADU 10,81 % pour le capteur N&B donc ....

Le gain est réel certes mais pas si élevé que ça. Pour de l'image couleur classique par certain que le jeu en vaille la chandelle. Ca veut dire par exemple que pour obtenir l'équivalent d'une intégration de 10h avec matrice de Bayer tu peux ne poser que 9h en L, mais il ne te reste alors qu'une seule heure pour faire les filtre RVB soit 20mn par couleur, ça fait pas lourd...

 

En revanche pour du SHO pourquoi pas.

[Moot]

Dans les capteurs CMOS, une partie non négligeable de la surface est occupée par les composants électroniques annexes. Voilà pourquoi la présence des microlentilles augmente très sensiblement le rendement quantique de ce type de capteur, en "rassemblant" la lumière au centre des pixels, en plein sur la zone sensible. Les microlentilles ont permis d'atteindre, pour un coût moindre, des performances identiques à celles des CCD, aujourd'hui abandonnés sur les reflex numériques.

 

Cela dit, les CCD sont encore largement présents dans les appareils compacts à très petits pixels, justement parce qu'il n'est pas possible de resserrer indéfiniment les composants annexes du CMOS. On commence à voir des capteurs CMOS éclairés "par l'arrière", avec les composants annexes en-dessous, donc ne masquant pas la surface sensible.

[Astroghost-Francois]

Tromat ,

 

l'intérêt serait surtout d'imager la luminance et le halpha en N&B et le Rvb avec un capteur couleur. Au prix ou on arrive a trouver des boitiers d'occasion cela peut valoir le coup.

 

Enfin moi ce qui m'intéresse c'est d'avoir un cmos N&B refroidi derrière mon prochain astrographe

Modifié 30 juin 2014 par Astroghost-Francois

[OrionRider]

OK, je comprends mieux, merci pour les infos!

[nonocoye]

Rubrique Chirurgicale

 

Chapeau pour la manip, et la persévérance

[xs_man]

Bénis soient les fous ! Un bricolage comme je les aime ! C'est courageux et créatif !

J'avais déjà vu une telle manip il y a déjà quelques temps sur AS (c'était peut-être déjà toi François ? ).

 

Albéric

[Astroghost-Francois]

Merci pour vos encouragements

 

Je viens de poster sur la page dédiée de mon site les tests comparatifs que j'ai

réalisé entre un capteur couleur et la version débayérisé.

 

On constate quand même un avantage certain pour la version modifiée.

 

 

François

[Tromat]

l'intérêt serait surtout d'imager la luminance et le halpha en N&B et le Rvb avec un capteur couleur. Au prix ou on arrive a trouver des boitiers d'occasion cela peut valoir le coup.

Ok pour le Ha, là ça peut déboiter Pour le LRVB si le gain n'est pas si élevé que ça je suis quand même moins convaincu.

 

Enfin moi ce qui m'intéresse c'est d'avoir un cmos N&B refroidi derrière mon prochain astrographe

Il y a beaucoup plus à gagner de ce côté, un capteur refroidi peut donner des résultats spectaculaires

[Eric S]

Je suis aussi surpris par le faible gain suite au retrait de la matrice de Bayer. On pourrait s'attendre à un gain d'un facteur 3. Le Leica M monochrome a une sensibilité de base doublée par rapport au M9 de base.

[Tromat]

Le capteur du Leica est prévu d'origine en monochrome, donc avec ses micro lentilles présentes. Dans le cas de notre ami, il y a un gain lié à la suppression de la matrice ainsi qu'une perte causée par la disparition des micro lentilles, c'est pour cette raison que le gain n'est pas aussi spectaculaire qu'on pourrait imaginer.