Poses courtes et astrophoto

[Franck804]

Bonsoir à tous,

 

J'ai passé un long moment avec Jean-Marc Lecleire Vendredi en fin de journée aux RCE, à discuter reprise de miroirs de SC (et oui, c'est pas guéri !), d'un C11 pour être précis, et nous en sommes venus à parler astrophoto.

Jean-Marc m'a montré des photos prises avec son Dobs de 400 mm et sa lunette de 100 mm, et une de ses caméras CCD (pour la marque allez faire un tour sur son site, vous allez trouver tout de suite).

La technique utilisée : prendre des photos avec des temps de pose de l'ordre de la seconde, jusqu'à 3/4 secondes, les empiler et faire apparaitre les détails de cette manière : Les réultats sont bluffants (bon OK, faut parfois en empiler 300)! Les photos qui figurent sur son site ont été prises de cette façon et il m'a dit que, du coup, il pouvait s'affranchir, dans une certaine mesure, de la turbulence ou d'un problème survenant en cours de prise sur le ciel profond.

Si j'ai bien compris, en cas de petit défaut de suivi (saut, ...) et d'EP un peu problématique il suffit de recaler les images (avec l'informatique on y arrive très bien) et le tour est joué !

Ca change pas mal de choses et je me pose la question : est ce que ça ne tire pas vers le haut la charge maxi envisageable pour une monture donnée dans la mesure où les irrégularités éventuelles du suivi sont compensées par ces poses ultra courtes, méthode utilisable même pour le ciel profond (j'en suis resté scié) ?

Est-il donc nécessaire d'investir dans une monture haut de gamme puisque ce genre de manip est efficace ?

Bon voilà, à vous, si vous souhaitez apporter vos avis et expériences sur le sujet ...

 

Bonne soirée

 

Franck

 

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[Newton]

Titre changé (il faut avoir des droits d'accès) et problème technique réglé. Je supprimer les posts précédents pour revenir au sujet initial

[patry]

Le problème est qu'en fonction du capteur, il faut un minimum de photons pour obtenir un signal mesurable. Avec un rendement "parfait" de 100%, tu pourrait donc accumuler un million de poses de une miliseconde, et obtenir la même expo qu'avec une pose de mille secondes.

MAIS ce n'est pas le cas, et du coup, une image de quelques secondes, même si tu en accumule beaucoup, s'éloigne en detectivité d'une pose unique équivalente à la pose. Et plus le temps d'intégration est court, plus tu t'en éloigne !

Sinon je me demande pouquoi on modifie nos webcams !

 

J'ai essayé, sur une webcam, de poser 100 fois une seconde, et j'obtiens surtout du bruit et quelques étoiles. Par contre la nébuleuse pointée nenni ! Faire 5 poses de 20 secondes et la chose apparait (je dis la chose car avec 20", je commence à avoir de sérieux problèmes de suivi avec 2m de focale).

 

Mais je répète cela dépends de la caméra qui, si elle a un rendement proche de 100% peut faire illusion effectivement !

 

 

 

Nota : est-ce que ce sujet n'aurait pas plutôt sa place dans la section astrophoto ?

[Newton]

En effet... Post déplacé.

Quand tu parles de rendement 100%, tu veux dire quoi ? Est ce que, suivant le type de caméra, 1s de pose pourra donner des magnitudes limites différentes (je suppose que oui...) ? Et comment ça s'exprime en terme de caractéristique d'une caméra/appareil photo ?

[Luc Coiffier]

Avec un rendement "parfait" de 100%, tu pourrait donc accumuler un million de poses de une miliseconde, et obtenir la même expo qu'avec une pose de mille secondes.

 

Même comme avec un rendement parfait il faut que tu ai au moins un photon par milliseconde ce qui n'est pas du tout garanti sur les objets faibles.

 

En fait je suis très étonné de cette affirmation qu'avec des poses de 3/4 secondes et même avec une très bonne caméra CCD on obtiennent des résultats bluffants.

 

La limite des poses ultra courte est d'abord et avant tout la luminosité de l'objet photographié et il faut que le temps de pose soit supérieur au temps nécessaire pour capter un photon de la plage la plus faible de l'objet.

 

Si tel n'est pas le cas les parties faibles seront perdues dans le bruit et non récupérables par l'empilement puis le traitement.

 

Luc

[patry]

Il faut raisonner en corpusculaire (c'est toujours le cas quand on parle CCD).

Il faut que electroniquement, les photons incidents arrachent un electron qui va se perdre dans un puit, puit qui sera "lu" en fin d'intégration pour en mesurer la tension.

 

Du coup, quand je parle de rendement, idéalement c'est qu'il faut que chaque photon se transforme en un electron, et qu'ensuite la lecture en soit la plus précise possible afin de compter tous les electron (à l'electron près tant qu'a faire).

Du coup, peu importe statistiquement QUAND arrive le photon d'un objet faible, qu'il soit a la fin d'une pose de 10" ou sur la 10e pose de 1", son "poids" sera le même et donc la detectivité identique.

 

Dans le monde "réel", pour peu qu'il faille un minimum de photons pour arracher un electron, puis un minimum d'electrons pour obtenir une mesure, accumuler des informations "epsilonesques" (NDLA : cela ne signifie pas compter les posts d'un certain animateur de ce forum) qui, prises isolément, donnent "zéro", après accumulation donc, la somme sera de ... zéro !

Par contre, dès que tu dépasse le seuil de détectivité, alors là effectivement, tu peux obtenir une "image" très semblable, qu'elle soit de 1x10" ou de 10x1" !

 

Donc : OUI c'est possible, MAIS sous conditions d'utiliser d'excellents systèmes de prise de vue.

 

 

Edit : dans la section photo, j'ai reporté une étude de L.J qui montre la chose suivante : pour une expo similaire de 8', réalisée avec 384 poses de 1"25 ou 12x40", la magnitude limite diffère de 11,8 à 16,5 ! C'est bien le signe que une pose courte ne permet pas de "déclencher" le seuil de lecture.

[Franck804]

Tout d'abord Newton, merci de m'avoir sorti de la panade, je n'en pouvais plus ! En plus Littlesoket m'a dit que le problème venait du titre, qui était trop long ... Ca tient à peu de choses parfois le bonheur !

Marc, Luc, merci pour ces infos très techniques mais qui ont le mérite de m'éclairer et de répondre en grande partie à mes interrogations.

 

Franck

[Luc Coiffier]

Du coup, peu importe statistiquement QUAND arrive le photon d'un objet faible, qu'il soit a la fin d'une pose de 10" ou sur la 10e pose de 1", son "poids" sera le même et donc la detectivité identique.

 

Là il y un un truc que je ne comprend pas.

Si ton photon arrive une fois toutes les dix secondes il sera présent dans une image sur dix avec des poses de 1" et dans toutes les images de 10".

 

Dans le premier cas lors de l'empilement ton photon sera considéré comme anormal et supprimé alors que dans le second cas il sera considéré comme du signal et conservé.

 

C'est pour cette raison que 10x1" n'est pas égal à 1x10".

 

Luc

[patry]

Et pourquoi serait-il supprimé si ton convertisseur "parfait" est capable de compter tous les electrons (on raisonne avec un rendement quantique de 100% pour la CCD, et un convertisseur A/N précis à l'electron près).

Dans ce (seul et malheureusement irréaliste) cas, un photon arrivant toutes les 10" sera bien vu sur une pose de 10" (il représentera un niveau electrique de 1eV) mais également sur une des 10 images de une seconde (et il aura le même "poids").

A la fin de l'addition des 10 images de 1", on a bien le même résultat ! Maintenant si on fait 10 poses de 10", on aura reçu 10 fois un photon (donc 10 electrons), et sur 100 poses de 1", on a toujours 10 electrons !

 

C'est quand on revient (durement il est vrai) dans le monde réel, que cela ne marche pas, que le rendement n'est pas de 100%, et surtout que le convertisseur n'est pas capable de distinguer 1 electron isolé !

[patry]

Tiens pour agrémenter ma prose, voila la datasheet d'une CCD embarqué sur COROT.

 

http://www-corot.obspm.fr/COROT-CAL/Banc%20CCD/Fichier%20texte/42-80bi.pdf

 

Le rendement quantique y est de 90% (très bon) pour la longueur d'onde de 500nm.

 

Le transfert des charges est "efficace" à 99,999% (pas mal), et le courant d'obscurité de .... 4 electron par pixel et par heure (ca calme bien ça) ... quand le détecteur est à 153°K (glagla) !

 

Enfin, chaque "puit de potentiel" (ou photosite pour parler vulgairement) peut contenir jusqu'a 100k~150k electrons, donc peu ou prou 111k à 166k photons reçu !

 

Ils ne font pas les mêmes pour webcam ... désolé !

 

Pour comparer le KAF-0401E atteint les 60% de rendement à 600nm et 65% pour le 0402E ... mais avec un courant d'obscurité de 1 electron / pixel ... par seconde, mais à 0°C !

[Luc Coiffier]

Dans ce (seul et malheureusement irréaliste) cas, un photon arrivant toutes les 10" sera bien vu sur une pose de 10" (il représentera un niveau electrique de 1eV) mais également sur une des 10 images de une seconde (et il aura le même "poids").

A la fin de l'addition des 10 images de 1", on a bien le même résultat ! Maintenant si on fait 10 poses de 10", on aura reçu 10 fois un photon (donc 10 electrons), et sur 100 poses de 1", on a toujours 10 electrons !

 

Ok. En fait c'est un monde effectivement parfait dont tu parles avec que du vrai signal et aucun bruit et que des vrais photons qui se transforme en vrais électrons .

 

Si seulement c'était vrai il n'y aurait effectivement qu'à additionner arithmétiquement les poses et dans ce cas 1*10" = 10 * 1".

 

Par contre l'empilement tel qu'il est pratiqué en astrophoto sert à augmenter le rapport signal/bruit donc il ne fait pas d'addition arithmétique mais des moyennes, médianes ou d'autres opérations du même type (sigma clipping, moyenne pondérée...).

 

D'où mon étonnement sur le fait que, en pratique, on puisse obtenir des résultats bluffants avec des poses ultra courtes.

 

Bref, je penses qu'on est d'accord : dès qu'une caméra CCD parfaite sort on peut avoir Hubble dans son jardin ou presque.

 

Luc