nouveauté Cmos vs ccd

[benjamindenantes]

Vu le nombre de commandes des nouvelles asi1600 et pour en avoir parlé avec 2 revendeurs qui ont testé ces cam il semblerait qu'à terme court les CCD soient enterrées. D'ailleurs certains modèles ne se vendent déjà plus et ATIK semble aussi s'inquiéter.

 

Si dans leur bureau d'étude ils n'ont pas en test des cam équipées de cmos, ils ont raison d'être inquiet...

 

Le devin.

[pm77g]

Je pensais pourtant que le caractère aléatoire du signal permettait de s'affranchir de cette "limitation"... non ?

 

Exemple : j'ai un niveau de 1 adu sur 10 images et un niveau de 0 sur 90 autres... ben sur ma somme totale j'aurai un niveau de 10 ADU, soit 0,1 ADU/image.

Vu que le signal lui aussi est aléatoire, ça me semble logique...

 

Romain

Vu que je n'ai pas très bien compris, j'expose ma façon de voir les choses.

 

Si pour 1 pose de 1sec tu as:

un signal S

readout noise (bruit de lecture) B,

le SNR (RSB ) sera R=S/B

 

Si on somme 100 poses de 1s:

le signal deviendra 100S

le readout noise √(100)*B = 10B

le SNR sera 100S/10B=10S/B=10R

 

Si on somme 1 pose de 100s:

le signal deviendra 100S

le readout noise B = B

le SNR sera 100S/B=100S/B=100R

[olivdeso]

Oui c'est juste, sauf qu'il n'y a pas que le bruit de lecture.

 

D'ou l'intérêt d'avoir des poses unitaires suffisament longue pour que le bruit de lecture soit rendu négligeable devant celui du fond du ciel (ou au moins le bruit du dark)

[Pulsar59]

Je pensais pourtant que le caractère aléatoire du signal permettait de s'affranchir de cette "limitation"... non ?

 

Exemple : j'ai un niveau de 1 adu sur 10 images et un niveau de 0 sur 90 autres... ben sur ma somme totale j'aurai un niveau de 10 ADU, soit 0,1 ADU/image.

Vu que le signal lui aussi est aléatoire, ça me semble logique...

 

Enfin même si j'ai tort, il y a un moyen très simple de contrer ça : monter le gain/les ISO

Je pense qu'avec le gain maximal sur ces petites CMOS, on est très loin de pouvoir faire apparaître sur l'image finale un détail de contraste qui mesurerait 1ADU sur une pose unitaire.

Et ça tombe bien, c'est au gain max que le bruit de lecture est le plus contenu.

 

Et même chose avec l'A7s, monter à 50.000 ISO dans le cas de poses courtes et nombreuses ne me paraît pas aberrant. Par contre, au dela il a un algorithme destructeur...

 

Romain

 

J'ai rien compris

Déjà mettre côte à côte les mots "signal" et "aléatoire" ca me gêne un peu

 

Ensuite, s'il suffisait de monter le gain pour détecter et quantifier tous les photons de signal utile, 1 par 1 et sans ambiguité par rapport à tous les niveaux de bruit (électroniques, ciel...), le présent débat qui dure depuis 20 pages n'aurait pas lieu d'être.

[olivdeso]

Pas d'accord.

 

Si les signaux sont si faibles qu'ils génèrent moins d'un ADU (au-dessus de la ligne de base, c'est-à-dire des niveaux des bruits et ce quels que soient ces niveaux) en sortie de l'ADC sur les unitaires, sur la brute empilée on additionnera 0+0 n fois (je ne considère pas ici le bruit thermique)

 

Là où ces mêmes signaux pourraient générer 1, 2, 3... n ADU au-dessus des bruits sur des unitaires plus longues, parce que ces signaux non aléatoires montent plus vite que les bruits aléatoires. Ce qui les rend visibles sur l'empilée.

 

Attention : le photon a un caractère alléatoire. Le rapport signal a bruit du signal est de toutes les façons au mieux de la racine carrée du signal.

On parle de "bruit du fond du ciel" mais c'est le bruit photonique du fond du ciel qui est un signal.

 

En pratique ce qui va te limiter sur la détection est le ciel et le temps de pose total, voir la température du capteur en narrow band.

 

Bien sur tu pourrais faire une seule pose par nuit et empiler une trentaine de nuits pour gagner au max en magnitude limite, mais est ce que ça a du sens?

 

Pas trop pour la plus part, d'ou la limte empirique 5% du bruit de lecture dans le bruit total. (X3,25). C'est un bon ordre de grandeur.

 

Après bien sur que tu peux poser plus court ou plus long. Si tu posrs 2x plus court il faudra augmenter le temps de pose total de 10 à 15% pour compenser.

Si tu fais des poses unitaires 2x plus longues tu va gagner 5% environ sur le temps total.

 

Bref c'est un bon compromis, après tu peux afiner éventuellement suivant le rappirt signal à bruit que tu veux atteindre sur un objet particulier.

Évidement avec un ciel polué tout n'est pas possible dans un temps raisonnable.

Modifié 11 juin 2016 par olivdeso

[Roch]

Hmm je recommence, vais tâcher d'être plus clair

 

Prenons une étoile lambda qui émet un signal ayant pour moyenne 0,5 ADU sur notre capteur.

 

La lumière nous parvenant de cette étoile est également source de bruit, le bruit photonique. Donc de temps en temps, le capteur recevra un flux correspondant à 1 ADU, de temps en temps 0. De là on aura bien une moyenne de 0,5ADU sur l'image finale.

 

Mieux ?

[olivdeso]

Absolument.

 

De la même façon, 0,1 ADU va se traduire par neuf 0 et un 1, pas par 10zéros pour schématiser. Sur la durée, ça tendra ver 0,1.

[Roch]

Vu que je n'ai pas très bien compris, j'expose ma façon de voir les choses.

 

Si pour 1 pose de 1sec tu as:

un signal S

readout noise (bruit de lecture) B,

le SNR (RSB ) sera R=S/B

 

Si on somme 100 poses de 1s:

le signal deviendra 100S

le readout noise √(100)*B = 10B

le SNR sera 100S/10B=10S/B=10R

 

Si on somme 1 pose de 100s:

le signal deviendra 100S

le readout noise B = B

le SNR sera 100S/B=100S/B=100R

 

C'est ça, mais il manque le facteur "bruit de fond de ciel" dans ton calcul. Si on était tous dans l'espace, on n'aurait pas ce problème, et poser plus longtemps voudrait directement dire gagner en détectivité

Le ciel émet une certaine quantité de lumière ( fond de ciel ) qui, comme toute source lumineuse et de par le caractère aléatoire du photon, est source de bruit ( le bruit de fond de ciel )

 

Ce bruit logiquement est proportionel à la racine carré du temps de pose total, indépendamment du nombre de poses. 100x1s et 1x100s donneront un fond de ciel avec une même valeur, et le bruit moyen associé sera de fait similaire.

 

En augmentant ton temps de pose unitaire, le bruit de fond de ciel augmente proportionnellement à la racine carrée du temps, alors que le bruit de lecture restera le même.

 

Donc tant que ton bruit de lecture est négligeable devant le bruit de fond de ciel ( on va dire trois fois plus faible pour simplifier ), augmenter la durée des poses n'aura strictement aucun impact sur l'image finale.

 

Et comme les capteurs CMOS modernes ont un bruit entre 2 et 10 fois plus faible que celui d'une CCD, la pose la plus courte possible pour avoir ce rapport "optimal" est divisée entre 4 et 100.

-> là ou il faudra poser 30s avec une CCD pour que le bruit de fond de ciel soit le bruit "dominant", 1s avec une CMOS suffira.

 

Plus clair ?

Modifié 11 juin 2016 par Roch

[AstroFilDu76]

Et oui, nous sommes des techniciens mais aussi des acheteurs, quand bien meme la ccd aurait un avantage vis à vis du CMOS le marché va décidé pour nous d'achever ou non la ccd... La finance aura le dernier mot !

[Pulsar59]

Hmm je recommence, vais tâcher d'être plus clair

 

Prenons une étoile lambda qui émet un signal ayant pour moyenne 0,5 ADU sur notre capteur.

 

La lumière nous parvenant de cette étoile est également source de bruit, le bruit photonique. Donc de temps en temps, le capteur recevra un flux correspondant à 1 ADU, de temps en temps 0. De là on aura bien une moyenne de 0,5ADU sur l'image finale.

 

Mieux ?

 

Bien sûr que le signal utile comporte son propre bruit.

Il n'empêche que si, pour cette même étoile, tu poses 2 fois plus en unitaire, au lieu de la détecter sur une unitaire sur 2 (en moyenne) tu la détecteras sur toutes, donc tu augmenteras bien ta magnitude limite à temps de pose global identique puisque tu pourras te permettre d'aller chercher des étoiles encore plus faibles que celle-là (toutes considérations de bruit électronique mises de côté grâce aux 4x et négligeant le bruit thermique).

Mieux ?

Ou dit autrement : si l'étoile considérée envoie si peu de photons qu'elle génère 0,1 ADU en un temps donné, il y a quasiment aucune chance de la détecter sur aucune unitaire, car aucune chance d'avoir 0,1 + bruit associé à 0,1 > 1, ce qui ne serait pas le cas si on augmente la durée unitaire d'un facteur 10.

 

C'est quand même pas pour rien que nombre d'entre nous essaient de détecter le plus profond possible, preuve que ca a du sens de faire des efforts dans cette direction.

Modifié 11 juin 2016 par Pulsar59

[olivdeso]

Le bruit de lecture n'est pas constant???

 

Bien sur que si. La valeur est RMS est quasi constante. (Le bruit lui même est alléatoire par définition, mais le niveau moyen du bruit edt constant)

 

C'est le signal qui n'est pas constant mais est affecté de petites variations d'un pixel à l'autre qui forment le bruit.

 

La mesure de l'écart type de ce signal donne la mesure du bruit qui elle est quasi constante.

Modifié 11 juin 2016 par olivdeso

[pm77g]

C'est ça, mais il manque le facteur "bruit de fond de ciel" dans ton calcul. Si on était tous dans l'espace, on n'aurait pas ce problème, et poser plus longtemps voudrait directement dire gagner en détectivité

Le ciel émet une certaine quantité de lumière ( fond de ciel ) qui, comme toute source lumineuse et de par le caractère aléatoire du photon, est source de bruit ( le bruit de fond de ciel )

 

Ce bruit logiquement est proportionel à la racine carré du temps de pose total, indépendamment du nombre de poses. 100x1s et 1x100s donneront un fond de ciel avec une même valeur, et le bruit moyen associé sera de fait similaire.

 

Donc tant que ton bruit de lecture est négligeable devant le bruit de fond de ciel ( on va dire trois fois plus faible pour simplifier ), augmenter la durée des poses n'aura strictement aucun impact sur l'image finale.

 

Et comme les capteurs CMOS modernes ont un bruit entre 2 et 10 fois plus faible que celui d'une CCD, la pose la plus courte possible pour avoir ce rapport "optimal" est divisée entre 4 et 100.

 

Plus clair ?

 

Si je comprends bien, le bruit dominant c'est le bruit du fond de ciel, qui lui augmente en sqrt du temps d'intégration.

 

Du coup le bruit de lecture est une limite inférieure du temps de pose, en deçà de laquelle, le bruit de lecture domine le bruit de fond de ciel. Sauf si je fais des très longs temps d'intégration. Imaginons 1000 heures. Le bruit de fond de ciel devient très petit par rapport au signal, mais comme je dois faire un grand nombre de poses, le bruit de lecture devient dominant. J'ai juste?

[olivdeso]

Bruit de kecture oui.

Fond du ciel, est aussi un signal fait de photons comme l'objet. Les 2 vont monter dans le même temps.

[Roch]

Bien sûr que le signal utile comporte son propre bruit.

Il n'empêche que si, pour cette même étoile, tu poses 2 fois plus en unitaire, au lieu de la détecter sur une unitaire sur 2 (en moyenne) tu la détecteras sur toutes, donc tu augmenteras bien ta magnitude limite à temps de pose global identique puisque tu pourras te permettre d'aller chercher des étoiles encore plus faibles que celle-là (toutes considérations de bruit électronique mises de côté grâce aux 4x et négligeant le bruit thermique).

Mieux ?

 

C'est quand même pas pour rien que nombre d'entre nous essaient de détecter le plus profond possible, preuve que ca a du sens de faire des efforts dans cette direction.

 

OK... alors donne moi la différence entre une pose de 10s, et deux poses de 5s dont tu fais l'addition arithmétique. ( à bruit de lecture négligeable )

 

C'est simple... il n'y en a pas

 

Une étoile sur la première aura exactement la même valeur ADU que sur la deuxième.

 

Et même pour des signaux plus faibles que 1ADU.

[Pulsar59]

Il faut être précis sur les termes.

La valeur globale de la mesure du bruit est bien sûr constante dans le temps, ca ne veut pas dire que chaque pixel de l'image d'offset est identique d'un offset unitaire à l'autre offset unitaire pris 1 s après. Il ne l'est pas car il y a du bruit.

Par contre, un offset maître fait avec 1000000 d'unitaires dans lequel on aura supprimé le bruit, sera lui identique à son collègue fait un mois après, au pixel près.

[Roch]

Si je comprends bien, le bruit dominant c'est le bruit du fond de ciel, qui lui augmente en sqrt du temps d'intégration.

 

Du coup le bruit de lecture est une limite inférieure du temps de pose, en deçà de laquelle, le bruit de lecture domine le bruit de fond de ciel. Sauf si je fais des très longs temps d'intégration. Imaginons 1000 heures. Le bruit de fond de ciel devient très petit par rapport au signal, mais comme je dois faire un grand nombre de poses, le bruit de lecture devient dominant. J'ai juste?

 

Heu non, même avec 1000 heures de pose, le bruit de fond de ciel restera dominant s'il l'est déjà sur tes prises unitaires.

Les deux bruits augmentent avec le sqrt du nombre de poses. Donc la proportion entre les deux restera exactement la même. La seule manière de faire varier cette proportion c'est en modifiant le temps de pose unitaire... puisque là le bruit de lecture ne varie pas en fonction du temps.

[Pulsar59]

OK... alors donne moi la différence entre une pose de 10s, et deux poses de 5s dont tu fais l'addition arithmétique. ( à bruit de lecture négligeable )

 

C'est simple... il n'y en a pas

 

Une étoile sur la première aura exactement la même valeur ADU que sur la deuxième.

 

Et même pour des signaux plus faibles que 1ADU.

 

Pas d'accord, je maintiens que pour des signaux beaucoup plus faibles que 1 ADU, tu ne les verras JAMAIS sur une unitaire, même s'ils sont aléatoires.

Alors que si tu augmentes ta durée unitaire, si.

 

On le voit tous les jours dans n'importe quel labo de spectro. Si tu n'acquiert pas assez longtemps sur un spectre unitaire, c'est pas en additionner 1000 qui fera sortir le signal recherché.

[Roch]

Pas d'accord, je maintiens que pour des signaux beaucoup plus faibles que 1 ADU, tu ne les verras JAMAIS sur une unitaire, même s'ils sont aléatoires.

Alors que si tu augmentes ta durée unitaire, si.

 

On le voit tous les jours dans n'importe quel labo de spectro. Si tu n'acquiert pas assez longtemps sur un spectre unitaire, c'est pas en additionner 1000 qui fera sortir le signal recherché.

 

Bon, n'ayant pas fait de tests très poussés là dessus, je veux bien te croire

Comme je l'ai dit plus haut, je suis pas sûr de mon coup là dessus.

 

Mais dans ce cas, monter la valeur ISO ( le gain ) est une alternative à l'allongement de la pose, non ?

[olivdeso]

Il faut être précis sur les termes.

La valeur globale de la mesure du bruit est bien sûr constante dans le temps, ca ne veut pas dire que chaque pixel de l'image d'offset est identique d'un offset unitaire à l'autre offset unitaire pris 1 s après. Il ne l'est pas car il y a du bruit.

Par contre, un offset maître fait avec 1000000 d'unitaires dans lequel on aura supprimé le bruit, sera lui identique à son collègue fait un mois après, au pixel près.

 

Tu confonds un peu : le bruit de lecture se mesure sur une pose unique de durée 0. Pas de variation dans le temps pendant la pose. La variation est introduite pendant la lecture des pixels. C'est la définition du bruit de lecture.

[Pulsar59]

bof, s'il suffisait d'amplifier un signal situé toujours en-dessous de la limite de détection pour le faire repasser au-dessus de la dite limite, la vie serait beaucoup plus simple pour tous les fabricants d'instruments scientifiques.

[Pulsar59]

Tu confonds un peu : le bruit de lecture se mesure sur une pose unique de durée 0. Pas de variation dans le temps pendant la pose. La variation est introduite pendant la lecture des pixels. C'est la définition du bruit de lecture.

 

Je suis bien d'accord avec toi, mais il n'empêche que la conséquence de tout ça est aussi une fluctuation temporelle du niveau de chaque pixel, d'un offset unitaire à l'autre.

Mais bon OK, c'est pas le plus important ici.

[olivdeso]

Pas d'accord, je maintiens que pour des signaux beaucoup plus faibles que 1 ADU, tu ne les verras JAMAIS sur une unitaire, même s'ils sont aléatoires.

Alors que si tu augmentes ta durée unitaire, si.

 

On le voit tous les jours dans n'importe quel labo de spectro. Si tu n'acquiert pas assez longtemps sur un spectre unitaire, c'est pas en additionner 1000 qui fera sortir le signal recherché.

 

Là tu te trompes. Tu oublie que le photon est une particule quantique avec une énergie fixe qui dépend de la longueur d'onde.

 

Soit tu reçoit un photon, soit tu n'en rećoit pas. Ils vont juste arriver de façon aléatoire dans le temps.

 

Si tu en reçoit un ça fera 1 électron dans le pixel avec une probabilité égale au rendement quantique bien sur.

 

Au final, si.le photon est dans la bande passante du capteur, il aura suffisement d'énergie pour générer du signal par définition. Donc tu n'aura jamais 0 sur la durée, c'est juste une suestion de temps.

[Roch]

bof, s'il suffisait d'amplifier un signal situé toujours en-dessous de la limite de détection pour le faire repasser au-dessus de la dite limite, la vie serait beaucoup plus simple pour tous les fabricants d'instruments scientifiques.

 

Oui, sauf que la limite de détection en astro c'est le bruit de fond de ciel, pas le bruit de lecture. Et 300x10s en amènent exactement autant que 10x300s. Donc c'est pourtant bien ce qu'on fait... on va chercher du signal sous la "limite" de détection comme tu dis.

 

Bon j'arrête de polluer le post

[pm77g]

Excuse-moi mais je reprends, parce que les avis sont contradictoires.

 

Heu non, même avec 1000 heures de pose, le bruit de fond de ciel restera dominant s'il l'est déjà sur tes prises unitaires.

Le bruit de fond de ciel reste dominant sur la pose unitaire ... ça dépend du temps de pose unitaire!

 

Les deux bruits augmentent avec le sqrt du nombre de poses.

Je croyais que le bruit de fond de ciel augment avec la racine du temps d'intégration (j'entends par là le temps total: la somme de toutes les poses unitaires).

En revanche le bruit de lecture augmente avec la racine du nombre de poses.

 

Pour moi c'est vraiment différent, parce que la dominance d'un bruit dépendra de l'échantillonnage temporel.

[Pulsar59]

Là tu te trompes. Tu oublie que le photon est une particule quantique avec une énergie fixe qui dépend de la longueur d'onde.

 

Soit tu reçoit un photon, soit tu n'en rećoit pas. Ils vont juste arriver de façon aléatoire dans le temps.

 

Si tu en reçoit un ça fera 1 électron dans le pixel avec une probabilité égale au rendement quantique bien sur.

 

Au final, si.le photon est dans la bande passante du capteur, il aura suffisement d'énergie pour générer du signal par définition. Donc tu n'aura jamais 0 sur la durée, c'est juste une suestion de temps.

 

Je crois connaître la nature d'un photon

Par contre, la limite de détection d'un photosite est-elle bien d'un électron ?

Si oui, alors OK, je retire ce que j'ai dit.

[benjamindenantes]

Bon, les gars on va pas faire 10 page sur le sujet du bruit de lecture. C'est en effet très utile de savoir tout ça mais là on parle de poil de c...

 

Peut-on simplement se mettre d'accord en disant qu'un temps de pose idéal dépasse le seuil des 4x et réduit le risque de perte d'une brute?

Poser 20 minutes c'est bien gentil mais quelle galère et quelle déception quand elle est pourrie par un coup de vent!

Désolé d'être pragmatique mais de mon point de vue, plus c'est court mieux c'est. ( je parle du temps de pose)

Modifié 11 juin 2016 par benjamindenantes

[Pulsar59]

Bon, les gars on va pas faire 10 page sur le sujet du bruit de lecture. C'est en effet très utile de savoir tout ça mais là on parle de poil de c...

 

Peut-on simplement se mettre d'accord en disant qu'un temps de pose idéal dépasse le seuil des 4x et réduit le risque de perte d'une brute?

Poser 20 minutes c'est bien gentils mais quel galère et quelle déception quand elle est pourrie par un coup de vent!

Désolé d'être pragmatique mais de mon point de vue, plus c'est court mieux c'est. ( je parle du temps de pose)

 

D'abord, on ne parle pas ici que du bruit de lecture, si tu lis bien

Ensuite, de mon point de vue, plus c'est court, plus c'est pas forcément plus mieux.

On n'a pas tous les mêmes objectifs pratiques.

 

Et on ne parle pas de poil de c. Quand sur l'image CMOS on dit qu'on détecte mag x et sur la CCD mag y et qu'on se prend le chou dessus, en réalité on débat sur les poils de c. dont je parle, à savoir la limite de détection d'un capteur dans un environnement donné.

Modifié 11 juin 2016 par Pulsar59

[pm77g]

Bon, les gars on va pas faire 10 page sur le sujet du bruit de lecture. C'est en effet très utile de savoir tout ça mais là on parle de poil de c...

 

Peut-on simplement se mettre d'accord en disant qu'un temps de pose idéal dépasse le seuil des 4x et réduit le risque de perte d'une brute?

Poser 20 minutes c'est bien gentil mais quelle galère et quelle déception quand elle est pourrie par un coup de vent!

Désolé d'être pragmatique mais de mon point de vue, plus c'est court mieux c'est. ( je parle du temps de pose)

 

Sérieux benjamin je ne te comprends pas. Déjà si le sujet fait 20 pages c'est en grande partie à cause de ton accrochage avec christiand.

Maintenant on parle bruit de lecture, on essaie de se mettre d'accord sur la compréhension du phénomène, pour savoir après tout, si ta solution de courtes poses sur Dobson a un avenir.

 

Si la démarche ne t'intéresse pas, ne lis pas, personne ne te force, mais s'il te plait ne vient pas nous dire de nous taire.

[anglais]

Vu le nombre de commandes des nouvelles asi1600 et pour en avoir parlé avec 2 revendeurs qui ont testé ces cam il semblerait qu'à terme court les CCD soient enterrées. D'ailleurs certains modèles ne se vendent déjà plus et ATIK semble aussi s'inquiéter.

 

Il serait judicieux que ces bons vendeurs nous montrent leurs résultats en images

c'est ce que j'attend de leur part !

 

Jean-christophe

Modifié 11 juin 2016 par anglais
correction fautes

[Pulsar59]

Il serait judicieux que ces bons vendeurs nous montrent leurs résultats en images

c'est ce que j'attends de leur part !

 

Jean-christophe

 

et moi donc !