Sensibilités comparées des types de CCD.

[chamois06]

Bonjour,

J'aimerai quelques confirmation de spécialistes:

Soit une CCD avec un capteur CCD couleur Sony ICX412 SuperHAD (pixels 4.35 x4.35) ayant une matrice de Bayer classique à 4 pixels RVVB (au contraire de la DSI de Meade par exemple avec une matrice de Bayer à 16 pixels).

- Supposons qu'en binning 1X1 il faille un temps T1 (4 minute par exmple) pour une densité correcte.

- En binning 2X2 je vais avoir des pixels "virtuels" 4 fois plus gros (double de largeur et double de hauteur donc 8.7 x 8.7)) et monochrome. Pour avoir la même densité d'image qu'en binning 1X il me faut un temps T2 qui devrait ètre 4 fois plus faiblre (1 minutes dans mon exemple). Est-ce bien cela?

- je prend maintenant un capteur monochrome comme celui de la Starlight Xpress SXVF-MX7 le Sony ICX429AL Exview ayant des pixels grossissièrement de la taille de ceux du ICX412 en binning 2X2, pixels de 8.2 x 8.4. Je fais la supposition que les technologies sont similaires. La question: quelle sensibilité pourrais-je attendre?

Dans mon exemple temps de pose de l'ordre de: 30 secondes, 1 minute ?, 15 s?

Merci pour vos éclaircissements.

Pierre

[Marcot Lucien]

Salut Pierre,

 

Je crois que, si je ne dis pas de bétises, que la sensibilité d'un CCD dépend du rendement quantique du capteur suivant la longueur d'onde et non de la taille des photosites...

...bon je n'ai peut être pas tout compris non plus

 

@+

 

Lucien

[etmo]

Bonjour,

 

La sensibilité d’un capteur dépend effectivement de sont rendement quantique dans les différentes longueurs d’onde, ces informations sont donnée sur la plupart des CCD de qualité.

Pour amélioré le rendement de leur capteur certain constructeur utilise les micros lentilles qui permette de récupéré les photons qui tombe dans les trous laissé entre les photosites.

 

Par contre je ne suis pas d’accord sur l’aspect du binning :

 

Si tu additionnes 4 pixels cote à cote, tu additionnes le signale mes également le bruit de lecture, et dans ce cas l’image sera 2 fois plus bruité par rapport à l’image fournie par une capteur de même rendement quantique avec un photosite 2 fois plus large dans les deux dimensions.

 

Démonstration par le calcul :

 

Soit B le bruit du capteur et S le signale, le rapport signale sur bruit = S/B

L’addition de 4 mesure ou 4 photosites => 4 x S / Racine ( 4 x B )= 2 x ( S / B )

 

Donc le binning améliore les choses quand on a une image sur échantillonnée mais ne remplace pas un réducteur de focale ou un capteur avec des photosites correctement dimensionnés. La course aux petits pixels est pour le marcheting, mais technique une véritable connerie.

 

Apres réflexions, la réponse est sur les liens suivant :

 

 

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=17485

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=14607

 

Etienne

[christiand]

Bonsoir

 

Si tu additionnes 4 pixels cote à cote, tu additionnes le signale mes également le bruit de lecture, et dans ce cas l’image sera 2 fois plus bruité par rapport à l’image fournie par une capteur de même rendement quantique avec un photosite 2 fois plus large dans les deux dimensions.

 

T'es certain min garchon ?

 

J'ai lu d'autres explications dans les bouquins de Ch BUIL ou de P Martinez qui en connaissent un rayon..

 

Quand on fait du binning on regroupe une série de pixels en 1 seul pixel (ex : 4 pixels rassemblé sur 1 pixel). On quadruple ainsi la sensibilité mais on réduit également la taille de l'image par 4 et la résolution spatiale par 2.

Je n'ai jamais lu que le binning augmentait le bruit. C'est le contraire.

 

En fait lors du regroupement des charges éléctriques le signal est additionné (c'est une grandeur corrélée, comme expliqué dans l'un des bouquins de Ch Buil) alors que le bruit est moyenné (c'est une grandeur aléatoire).

Il en résulte un meilleur signal bruit.

 

Le signal bruit sera encore meilleur si le binning est effectué de façon analogique.

 

Le vrai pb du binning c'est la perte de résolution et ... la petite taille des images.

 

 

 

Chamois:

 

"...capteur monochrome comme celui de la Starlight Xpress SXVF-MX7 le Sony ICX429AL.."

Trés bon capteur, c'est celui qui équipe mon a Tique...

 

 

 

Amicalement

 

Christian

[etmo]

Heu’ je crois bin, on n’a l’même lecture.

 

Le signale est bien additionné de façon arithmétique mais le bruit est lui additionné de façon quadratique. Ce qui veut dire que pour un binning 2x2 tu augmente le rapport signale bruit effectivement mais tu ne le multiplies pas 4 mais seulement par 2, contrairement à un capteur qui à des pixels 4 fois plus gros. Sinon Sbig, une autre référence ne sortirai pas des CCD avec des capteurs à pixel énorme (et très chère) pour augmenter la sensibilité, Il se contenterait de faire des Binning 2x2 ou 3x3

[chamois06]

Heu’ je crois bin, on n’a l’même lecture.

 

Le signale est bien additionné de façon arithmétique mais le bruit est lui additionné de façon quadratique. Ce qui veut dire que pour un binning 2x2 tu augmente le rapport signale bruit effectivement mais tu ne le multiplies pas 4 mais seulement par 2, contrairement à un capteur qui à des pixels 4 fois plus gros. Sinon Sbig, une autre référence ne sortirai pas des CCD avec des capteurs à pixel énorme (et très chère) pour augmenter la sensibilité, Il se contenterait de faire des Binning 2x2 ou 3x3

Merci tu viens de répondre à mon interrogation sur les vertues du binning.

Cordialement

Pierre

PS je vais quand même étudier tes documents si j'arrive à suivre jusqu'à la fin!

[Thierry Legault]

Tout dépend où est réalisé le binning. Si c'est dans la caméra CCD, au moment de la récupération de l'image, le bruit de lecture n'augmente pas. Si c'est au traitement, alors oui le bruit de lecture est augmenté d'un facteur 2.

 

Il n'y a pas que le bruit de lecture à considérer. En longue pose, il y a aussi le signal thermique qui est évidemment multiplié par 4 (pas gênant puisque le signal thermique est soustrait à l'aide de noirs/darks), subsiste le bruit associé qui, lui, se comporte comme le bruit de lecture (amplification par 2= racine de 4).

 

On pourrait aussi parler du fond de ciel, il augmente d'un facteur 4 (pas gênant), avec un bruit de photons associé qui augmente d'un facteur 2.

 

Globalement, en rapport signal sur bruit on est donc gagnant en binning puisque le signal utile est multiplié par 4.

Pour Sbig (ou les autres), le choix des capteurs est relativement limité (ne serai-ce que pour des questions de prix) et en général on n'a pas le choix entre deux capteurs de caractéristiques techniques et de taille identiques avec des photosites de taille différente. Mais c'est vrai que les capteurs qu'ils proposent ont en général des photosites relativement grands (au-dessus de 6 microns), il faut voir que pas mal de gens travaillent à des focales assez longues (au-dessus de 1500mm) et n'arriveraient de toute façon pas à exploiter le potentiel de trop petits photosites (turbulence, suivi, diffraction...).

[Thierry Legault]

Bonjour,

J'aimerai quelques confirmation de spécialistes:

Soit une CCD avec un capteur CCD couleur Sony ICX412 SuperHAD (pixels 4.35 x4.35) ayant une matrice de Bayer classique à 4 pixels RVVB (au contraire de la DSI de Meade par exemple avec une matrice de Bayer à 16 pixels).

- Supposons qu'en binning 1X1 il faille un temps T1 (4 minute par exmple) pour une densité correcte.

- En binning 2X2 je vais avoir des pixels "virtuels" 4 fois plus gros (double de largeur et double de hauteur donc 8.7 x 8.7)) et monochrome. Pour avoir la même densité d'image qu'en binning 1X il me faut un temps T2 qui devrait ètre 4 fois plus faiblre (1 minutes dans mon exemple). Est-ce bien cela?

- je prend maintenant un capteur monochrome comme celui de la Starlight Xpress SXVF-MX7 le Sony ICX429AL Exview ayant des pixels grossissièrement de la taille de ceux du ICX412 en binning 2X2, pixels de 8.2 x 8.4. Je fais la supposition que les technologies sont similaires. La question: quelle sensibilité pourrais-je attendre?

Dans mon exemple temps de pose de l'ordre de: 30 secondes, 1 minute ?, 15 s?

Merci pour vos éclaircissements.

Pierre

 

on ne peut pas comparer comme cela des capteurs couleur et monochrome. Déjà, sur un capteur couleur on ne fait pas de binning en mélangeant les 4 photosites voisins ( RVVB ), la contribution des couleurs serait complètement déséquilibrée (au profit du vert). Ensuite, même si on les mélangeait, ça ne transformerait pas le capteur en un capteur monochrome de photosites 2 fois plus larges, parce que les filtres de la matrice de Bayer n'ont pas disparu et bouffent toujours autant de lumière (on perd un facteur 3,5 à 4 en lumière blanche). Et en Halpha par exemple, le mélange ne servirait à rien (il serait même néfaste) puisque seul le photosite rouge aura capté cette lumière.

 

Qu'est-ce que c'est que cette histoire de matrice de Bayer à 16 photosites, Meade aurait inventé un nouveau type de capteur ?

 

 

ah et puis Joyeuses Pâques, courage à ceux qui bénéficient de cette exténuante période de beau temps !

[christiand]

Bonjour

 

Thierry :

 

Globalement, en rapport signal sur bruit on est donc gagnant en binning puisque le signal utile est multiplié par 4.

 

Merci d'avoir alimenter le débat. C'est bien ce que j'avais compris en lisant les bouquins de Christian Buil.

Donc pour les propriétaires de CCD avec grand capteur n&b le bining peut être une solution intéressante pour raccourcir les poses tu en réduisant le bruit... dans le cas de détection d'objets faibles par exemple.

 

Mais il faut disposer de grand capteur car les images "binnées" avec un 1/2" sont vraiment rikiki...

 

 

Christian

[etmo]

Qu'est-ce que c'est que cette histoire de matrice de Bayer à 16 photosites, Meade aurait inventé un nouveau type de capteur ?

 

Je pense que la confusion vient du capteur de type CMYV que Sony développe. Les pixel sont repartis d'une façon différente du capteur RVB. La structure se répète tous les 4 x 4 pixels. Je ferais d’ailleurs un reproche à ce type de capteur, exploité aussi par Starlight. Pour faire l’image RAW, il effectue des opérations et ne donne pas la valeur mesurée dans chaque pixel de la matrice. Résultat un pixel chaud introduit un défaut sur plusieurs pixels du fichier RAW. Le traitement n’est donc pas simple. Ils ont par contre un avantage pour la couche luminance. La bande passante de chaque pixel (C M Y) est plus large que le simple RVB ce qui explique un meilleur rendement.

 

Extrait de la doc sur capteur Sony le ICX429AKL

 

Joyeuses Pâques également!

 

Etienne

[etmo]

J’avoue avoir cogité longtemps pour trouver le moyen de traité correctement ce type RAW avec Iris. Pour l’extraction de la couleur, j’utilise le logiciel Artémis qui est plus efficace que les outils de starlight.

[Thierry Legault]

ah oui, les capteurs CMYG...je n'ai jamais été convaincu par les supposés avantages par rapport au RGB.

 

En CCD (monochrome avec roue à filtres), il y a eu quelques tentatives sur des filtres cyan-magenta-jaune (CMY) au lieu de RGB classique. Et puis au vu du résultat, on a laissé tomber.

Explication : comme on a :

cyan = bleu+vert

magenta = bleu+rouge

jaune = vert+rouge

les gens se sont dits : les filtres CMY laissent passer deux fois plus de lumière que les RVB, donc on y gagne en rapport signal sur bruit. Sauf qu'à un moment donné, il faut bien repasser en RVB, donc faire par exemple :

bleu = (cyan+magenta-jaune)/2

et ainsi de suite pour le rouge et le vert. Et là, ça se gâte niveau rapport signal sur bruit.

 

Je prends un exemple : soit une quantité de lumière L arrivant sur le capteur (on suppose pour simplifier que toutes les longueurs d'onde sont également représentées).

En RVB, on recueille pour chaque filtre un signal L/3, avec un bruit de racine de L/3, le RSB étant égal à racine de L/3.

En CMY, on recueille pour chaque filtre un signal 2L/3, avec un bruit de racine de 2L/3. Pour l'instant, le RSB est meilleur, il vaut racine de 2L/3.

Maintenant, on fait donc B=(C+M-Y)/2, ce qui fait un signal de L/3 évidemment, comme pour le filtre B. Mais au niveau bruit, comme une soustraction est équivalente à une addition, on se retrouve avec un bruit qui vaut (sauf erreur de calcul) racine de L/2. Donc moins bon qu'avec le filtre bleu directement. Non seulement on n'y gagne pas, mais on y perd.

 

Dans la même veine, je connais quelqu'un qui était persuadé qu'il lui suffisait de faire des images en vert et en rouge par exemple, et pour le bleu de soustraire ces deux images de la luminance obtenue sans filtre. Désastreux au niveau rapport signal sur bruit du bleu, puisque là aussi avec ces opérations on diminue le signal tout en augmentant le bruit.

[chamois06]

 

Qu'est-ce que c'est que cette histoire de matrice de Bayer à 16 photosites, Meade aurait inventé un nouveau type de capteur ?

Bonjour Thierry,

On se retrouve sur tous les forums;) .

 

Etienne (etmo) a répondu pour moi: c'est exactement cela.

Cordialement

Pierre

[etmo]

ah oui, les capteurs CMYG...je n'ai jamais été convaincu par les supposés avantages par rapport au RGB.

 

Etc.....

 

Je suis d’accord sur le bruit des couches de couleurs R V et B obtenues, les résultats sont très bruité par rapport à capteur RVB. C’est pour cette raison qu’il est préférable de faire la synthèse couleur en utilisant la technique du L R V B car la couche luminance est meilleure sur les capteurs CMYG. (Créer une couche luminance sur un capteur RVB en additionnant les couches n’apporte par contre rien du tous sur la qualité de l’image finale). Je pense que la réponse n’est pas forcément aussi simple sinon les capteurs Sony couleur n’équiperaient pas un grand nombre de CCD avec la réputation d’avoir une très bonne sensibilité .