(Topic unique) calculs et généralités autour des CMOS (calcul des 3 sigma, gain à utiliser, analyse d'un capteur...)

Colmic · 21 avril 2021

Il y a 2 heures, toyof a dit :

@Colmic, pour info, j'ai fait une session cette nuit sur la trompe d'éléphant. J'ai programmé des prises de vue avec cette séquence: 2 lights de 300s, 1 de 600s, 2 lights de 300s, 1 de 600s, etc. Les conditions étaient pas top encore une fois... La Lune, un léger voile d'altitude, et la trompe est encore assez basse sur l'horizon... Mais avec cette séquence je pense que ça permettra d'avoir une bonne comparaison avec des sigmas différents. J'ai utilisé le L-eXtreme. J’analyse tout ça dès que j'ai un peu de temps... J'ai un peu peur quand même que le sigmas en soit pas si différent que ça entre 300s et 600s. On va voir. T'as vu, je lâche rien . C'est à la fois un défaut et une qualité mais je veux tout comprendre... Quand il y a un truc qui me turlupine...

T'as bien raison, chez moi on appelle ça la règle des 3 "C" : la Confiance sans Contrôle, c'est de la Connerie

Il y a 2 heures, toyof a dit :

Alors qu'en théorie le bruit ne peut pas être plus faible sur la brute calibrée par rapport au bruit de la brute non calibrée... J'imagine que la mesure du bruit sur la brute non calibrée est perturbée par la présence du signal thermique d'où une surestimation du bruit sur la brute non calibrée. A contrario, j'imagine que la division par le master flat doit certainement avoir pour effet d'"amplifier" le bruit à l'endroit des poussières et sur les bords à cause du vignetage. Mais ce dernier effet semblerait avoir moins d'influence que l'effet inverse de la suppression du signal thermique par soustraction du dark. 🤔 Intéressant... Ça confirme l'idée qu'il est plus facile d'avoir une estimation représentative du bruit sur une brute calibrée que non calibrée via la mesure de l'écart-type (le sigma). D’où ce coeff que tu appliques pour éviter d'avoir à faire la mesure sur la brute calibrée et obtenir malgré tout une mesure représentative du bruit du FDC.

Je l'ai montré en page 1, en bas de l'article sur les 3 sigma.

Il y a 6 heures, Cocatrix a dit :

Oui exactement.

Il y a 21 heures, Cocatrix a dit :

- Est-ce juste de dire qu'en Été on augmente sensiblement le temps de pose unitaire (plus grand bruit thermique) pour conserver le même sigma que en Hiver avec la même configuration ?

- Est-ce du coup possible d'assembler plusieurs prises d'un même objet (même setup) à différentes périodes de l'années (Différences de température, de seeing et variation de la pollution lumineuse) ? L'idée est de gagner en qualité au fur et à mesure des sessions pour un même objet.

En été tu auras beaucoup plus de points chauds dus au signal thermique.

Si tu retires pas le dark à la même température, le risque c'est de conserver des résidus de points blancs ou a contrario une suppression trop forte du dark et donc des points noirs.

Du coup je sais pas trop quoi répondre à ta question, une fois le signal thermique correctement retiré, le bruit thermique devrait dans tous les cas être négligeable face au bruit de lecture et encore plus face au bruit de fond de ciel.

CCD1024 · 21 avril 2021

Le 17/04/2021 à 13:57, Colmic a dit :

A un moment donné, on peut faire plein de calculs, mais l'expérience de terrain c'est bien aussi ! Le plus important de ces quelques règles c'est d'amener les gens à connaître leur matériel, connaître leur ciel et qu'ils en tirent le meilleur.

Ca sert à rien du tout de les noyer dans des tonnes de formules...

Effectivement, le juge de paix, c'est image finale, peu importe la méthode

Et les longues formules, dans la vraie vie du nomade sur le terrain, il s'en fout car il a bien d'autres problèmes à gérer

La MAP, la MES, l'autoguidage, la stabilité du montage (les cables...), la batterie, la météo.... alors, que le calcul théorique ait donné 137s ou 412s, il va faire ses poses unitaires de 5 min (et 2 min sous un filtre LPS) et ça ira très bien.

Par contre, son pote à coté, au bout de 3h est toujours à chercher son temps de pose unitaire... et à 4h du mat il commence ses poses...

- ah merde vous rangez déjà ?

- beh oui, le jour va se lever... moi j'ai fait 5 objets cette nuit ? et toi ? ....

- je crois avoir déterminé le temps de pose optimal, c'est 30 à 40min de pose mais je viens de m'apercevoir que ma monture ne pouvait pas suivre et que la MAP ne tient pas 10 min... il va falloir que je refasse des essais...

- ah oui, 1 pose de 40min cool. bah moi j'ai 40min de poses de 2 min et c'est nickel...

Et ce qui n'était pas possible avant avec certains CCD bruyants (oui, le 8300 par exemple, mais pas que...), tout devient simple avec des CMOS avec 1.5 e- de bruit de lecture. On n'a plus de questions à se poser car ce n'est plus la caméra qui va limiter mais tout le reste.

Donc, trouvez empiriquement un réglage "moyen" sur votre setup (en tenant compte de tous les paramètres internes et externes) et tenez-vous à ces réglages. Vous aurez tout à y gagner.

Modifié 21 avril 2021 par CCD1024

Roch · 21 avril 2021

Il y a 21 heures, Cocatrix a dit :

Est-ce juste de dire qu'en Été on augmente sensiblement le temps de pose unitaire (plus grand bruit thermique) pour conserver le même sigma que en Hiver avec la même configuration ?

Pour moi c'est inutile.

-Soit tu as un bruit thermique suffisamment faible, et dans ce cas ta valeur sigma ne bougera pas beaucoup ; passer de 3 à 2.8 n'esr pas un drame

- soit tu as un bruit thermique trop fort, auquel cas tu n'atteindras jamais 3 sigma quel que soit ton temps de pose.

Encore une fois, le moyen le plus simple de mesurer le bruit thermique c'est de comparer le bruit de fond d'un dark prétraité à un offset prétraité ; si le bruit du dark est maximum 1.2x supérieur disons, c'est good. Sinon il faut commencer à se poser la question.

Les deux seuls moyens de lutter contre sont de baisser la température ou de diminuer le f/d, ce qui augmente l'illumination par pixel et donc le rapport signal / bruit thermique.

Ou changer de capteur, évidemment

Romain

Cocatrix · 21 avril 2021

D'accord merci pour les explications 🙂

Colmic · 21 avril 2021

Le 18/04/2021 à 14:57, Alhajoth a dit :

il faudrait que tu indiques d'où viennent les courbes

le chapitre Empilement et dynamique mériterait d'être d'avantage développé. Dès la première phrase, la question "pourquoi ?" vient en tête. Tu devrais également expliquer la notion de "stop" (peu utilisée dans le monde astro, et que peu de gens connaissent dans la photo "normale")

GAIN / gain : il n'y a pas moyen d'avoir deux mots différents, plutôt que de se reposer uniquement sur la casse ?

Il faudrait que tu évoques le tripatouillage des RAW par les constructeurs de reflex

Ah tiens j'avais zappé ceci.

Effectivement je vais compléter un peu.

Malheureusement pour GAIN et gain, ce sont les courbes des constructeurs qui sont comme ça.

GAIN peut être converti en "taux de conversion des électrons en ADU"

gain peut être converti en "niveau d'amplification du signal en décibels".

CCD1024 · 21 avril 2021

Le 19/04/2021 à 00:27, toyof a dit :

il faut commencer à se poser des questions sur ses méthodes de mesure du bruit.

La mesure de bruit sur une image astro doit effectivement respecter pas mal de critères. Et je préfère une image calibrée (par masterdark et masterflat qui ne rajoutent pas de bruit si c'est bien fait)

Au delà du bruit, il y a un moyen bien plus simple. L'oeil est capable de différencier un rapport signal sur bruit sur une image. Tu prends plusieurs poses (exemple 1, 2min 5min voire 10min) et tu te places sur un endroit où il y a des faibles niveaux et des un peu plus forts. Tu regardes si les plus faibles sortent du fond de ciel. C'est empirique mais tellement plus parlant qu'un calcul...

D'ailleurs, c'est ce que j'ai fait en comparant ma 6200 vs 2400 en dualband et le gain de 2.5x en sensibilité pour la 2400, tu le vois clairement de visu. La c'était à temps de pose égal.

En CMOS couleurs, c'est encore plus parlant.

Après, bien sur, le calcul le confirme, mais il n'y en a pas besoin.

Ensuite il y a l'empilement. Et pas mal de choses apparaissent aussi.

Donc il ne faut vraiment pas tout miser sur le calcul...

Christian Poumier · 22 avril 2021

Le 10/04/2021 à 17:09, Colmic a dit :

DARKS, FLATS, BIAS (OFFSETS) et DITHERING

Avec les capteurs CMOS, certaines habitudes ont changé par rapport aux capteurs CCD.

Darks, offsets (bias)

Le premier point concerne les Bias (ou offsets).

Sur les capteurs CCD, il était de coutume de faire une optimisation du dark voire une carte des pixels chauds.

Par conséquent il fallait supprimer le bias au dark et à la brute.

Avec les capteurs CMOS, notamment ceux qui ont de l'ampglow (électroluminescence sur le côté du capteur), il est déconseillé de réaliser une optimisation du dark.

Par conséquent la formule (brute-bias) - (dark-bias) se simplifie et se résume à brute - dark.

En revanche il est toujours indispensable de retirer le bias du flat.

Avec certains écrans à flat, il n'est pas rare de devoir poser plusieurs secondes pour éviter la trame horizontale visible sur le flat.

Avec un temps de pose de plusieurs secondes, il est alors possible que des pixels chauds commencent à apparaître.

Il convient alors de réaliser non plus des bias mais des darks de flats.

Pour résumer, avec un capteur CMOS il est préférable de faire :

ses DARKS au même temps de pose, au même gain (ou ISO) et à la même température que ses BRUTES, mais dans le noir absolu

ses BIAS (ou darks de flats) au même temps de pose, au même gain (ou ISO) et à la même température que ses FLATS, mais dans le noir absolu

Trame et Dithering

Les capteurs CMOS actuels ont un autre défaut, à savoir la présence du bruit dit « télégraphique ».

Le bruit télégraphique se manifeste comme des points brillants surgissant dans l’image au hasard, avec une durée de vie d’une fraction de seconde à quelques secondes. On voit très bien ce type de bruit dans les images de bias que l’on fait les unes derrière les autres.
Pour éliminer ce bruit, on applique un empilement avec rejet des pixels déviants qui est relativement efficace.

La trame (que les américains appellent "Walking Noise") peut être due :

aux traces de ce bruit télégraphique mal retiré,

aux résidus de pixels chauds (brillants) ou froids (sombres) dus à un mauvais retrait du dark (ou des darks pas à la même température que les brutes),

ou encore à un temps de pose unitaire trop court qui n'atteint pas les 3 sigma (voir plus haut).

De plus, quand on autoguide, on va guider de sorte à rester systématiquement sur la même étoile, au pixel près.
Avec des capteurs couleurs notamment, qui possèdent une matrice de Bayer (voir mon autre article sur les filtres en signature pour comprendre comment ils fonctionnent), pour obtenir la bonne couleur des étoiles il va falloir que ces étoiles se retrouvent successivement sur les pixels R, V et B du capteur.

En décalant la monture de quelques pixels aléatoirement (et j'insiste sur le mot aléatoirement) entre les poses successives (après chaque pose ou x poses), on va ainsi décaler non seulement les pixels chauds, froids et déviants au fil des images, mais on va également obtenir une couleur des étoiles qui reflètera la réalité.
Cette méthode s'appelle le dithering, elle s'utilise conjointement à l'autoguidage, et la plupart des outils de guidage (PHD2 notamment ou SharpCap, ou encore le Lacerta M-Gen) possèdent cette fonction.

Lors du pré-traitement, l'empilement avec rejet des pixels déviants va ainsi supprimer tous les résidus de bruit et supprimer la trame.

Calcul de l'échantillonnage idéal avec un CMOS

En astrophotographie, plusieurs critères de qualité entrent en compte :

une bonne résolution d'image (planètes, petits objets du ciel profond comme les galaxies ou nébuleuses planétaires)

un bon rapport signal/bruit (RSB) pour sortir les plus faibles signaux (les faibles extensions d'une nébuleuse ou les bras ténus d'une galaxie)

une bonne sensibilité du capteur si le temps nous est compté (en nomade par exemple pour des temps de pose plus courts, ou si on utilise une monture faiblarde)

le champ photographié (grandes étendues de nébuleuses, La lune ou le Soleil en entier, grandes galaxies comme M31)

La résolution dépend principalement de la focale de l'instrument et de la taille des pixels du capteur. C'est ce qu'on appelle l'échantillonnage.

Le champ quant à lui dépend de la focale et de la taille totale du capteur.

Les formules qui suivent ne sont pas à suivre absolument à la lettre, il est évident que si on cherche du grand champ, on ne pourra atteindre une bonne résolution.

Il faut définir son cahier des charge en fonction des objets que l'on affectionne.

Celui qui privilégie les faibles galaxies cherchera la résolution et adaptera focale et taille des pixels de sa caméra pour obtenir l'échantillonnage résolvant.

Celui qui privilégie les grandes nébuleuses aura intérêt à prendre un grand capteur associé à une faible focale.

Enfin sachez qu'un capteur à petits pixels sera forcément moins sensible qu'un capteur à pixels plus grands, il lui faudra donc poser plus longtemps.

Quelques formules :

Le champ photographié est donné par la formule :

C (en degrés) = 57.3 x T / F (avec T = taille du capteur en mm et F la focale en mm)

La résolution ou pouvoir séparateur d'un instrument est définie par la formule simplifiée :

R (en secondes d'arc) = 120 / D (diamètre de l'instrument en mm)

La formule de base pour calculer l'échantillonnage est :

E (en secondes d'arc) = 206 x P / F (avec P les pixels en µ et F la focale en mm)

L'échantillonnage étant basé sur un signal numérique, il faut prendre en compte les théorèmes de Nyquist et Shannon :

La représentation discrète d'un signal exige des échantillons régulièrement espacés à une fréquence d'échantillonnage supérieure au double de la fréquence maximale présente dans ce signal.

Ils indiquent "Supérieur au double", donc en pratique on échantillonnera idéalement 3 fois la résolution souhaitée (échantillonner 3 fois revient à dire qu'on prendra 1/3 de la résolution souhaitée).

Pour en savoir plus, je vous invite à lire cet excellent article du site AVEX : https://www.avex-asso.org/dossiers/wordpress/fr_FR/dossiers-pratiques/informatique-pratique/echantillonnage

En planétaire

Ces formules sont tout à fait valables puisqu'on va travailler en vidéo à des temps de pose très courts permettant de figer la turbulence.

Aussi pour un télescope C8 de 2000mm de focale et 200mm de diamètre et une caméra ASI224 (pixels de 3.75µ) :

La résolution théorique d'un C8 est de 120 / 200 = 0.6" d'arc (secondes d'arc).

L'échantillonnage idéal en planétaire est donc de 0.6 / 3 = 0.2"

Avec l'ASI224 ce C8 sera échantillonné au foyer à 206 x 3.75 / 2000 = 0.38"

Il conviendra alors d'ajouter une Barlow 2x ce qui amènera le C8 à 4000mm de focale et 0.19" d'échantillonnage

En ciel profond (CP)

Cette fois les choses sont différentes. Comme on cherche en général à sortir de faibles signaux, on va prendre des temps de pose parfois très longs.

En CP en lucky-imaging on va utiliser des temps de pose unitaires très courts et des instruments très ouverts pour récolter un maximum de lumière, par conséquent les règles qui sont en vigueur en planétaire sont valables dans ce cas précis.

En revanche, dans le cas de temps de pose unitaires très longs (de quelques dizaines de secondes à plusieurs minutes), la turbulence atmosphérique va alors dégrader et empâter les images au fil de la pose.

C'est alors le seeing qui va conditionner la résolution maximale possible.

En France, le seeing moyen est d'environ 3" d'arc (souvent entre 2.5" et 3.5").

Les meilleurs soirs sous les meilleurs sites français, on peut rarement espérer descendre sous 1.5" d'arc (au Chili on descend régulièrement sous la seconde d'arc, ça laisse rêveur !).

En pratique il faudra donc estimer le seeing de son lieu d'observation, et adapter son échantillonnage à ce seeing.

Pour un seeing moyen de 3" on considère un échantillonnage de 1" (1/3 du seeing) comme correct.

Pour un seeing parfait de 1.5" on considère un échantillonnage de 0.5" (1/3 du seeing) comme correct.

En fonction de son tube optique on choisira sa caméra/APN en tenant compte de ces valeurs, ou on choisira son tube en fonction de sa caméra/APN.

Par exemple pour ma FSQ106 à F/5 (530mm de focale) j'ai fait le choix de l'ASI183MM précisément car elle me donne un échantillonnage = 206 x 2.4 / 530 = 0.93" d'arc

Soit un échantillonnage parfait pour un seeing moyen, dans le but d'imager des galaxies ou des nébuleuses planétaires avec une bonne résolution.

Je possède une seconde caméra pour le grand champ avec la FSQ106, une ASI6200MC (full frame 24x36), cette fois-ci pour les grandes nébuleuses.

Avec le réducteur 0.72x (386mm de focale), je suis échantillonné à 206 x 3.76 / 386 = 2" d'arc seulement mais je couvre alors un champ énorme de 57.3 x 36 / 386 = 5.4° sur 57.3 x 24 / 386 = 3.6° !

Binning ou pas binning ?

Contrairement aux caméras CCD où le binning augmente la sensibilité, celui-ci n'apporte rien de spécial sur les CMOS, hormis des fichiers moins lourds.

A part si vous êtes franchement sur-échantillonné (au-delà de 5x), il est alors préférable de réaliser vos images en bin1, et de réduire l'image finale en toute fin de traitement, ce qui réduira le bruit.

On a ainsi toute latitude de choisir le rapport de réduction de l'image en fonction de ses besoins.

Les camera CMOS amène un gain sur le rapport signal sur bruit moindre que les CCD le gain est de racine de 2 pour les CMOS au lieu de 2 pour les CCD

CCD1024 · 22 avril 2021

Il y a 2 heures, Christian Poumier a dit :

Les camera CMOS amène un gain sur le rapport signal sur bruit moindre que les CCD le gain est de racine de 2 pour les CMOS au lieu de 2 pour les CCD

voila, voila, voila… :partytime:

Peux-tu développer stp ?

Colmic · 22 avril 2021

Il y a 3 heures, Christian Poumier a dit :

Les camera CMOS amène un gain sur le rapport signal sur bruit moindre que les CCD le gain est de racine de 2 pour les CMOS au lieu de 2 pour les CCD

Bonsoir et bienvenue à toi

Oui je suis curieux aussi de voir ton explication à ce sujet

Philippe, tu m'en donnes un peu ?

Colmic · 25 avril 2021

Malheureusement pour nous, on n'en saura pas plus j'ai l'impression.

Le 22/04/2021 à 22:04, CCD1024 a dit :

voila, voila, voila…

Ben oui voilà, une comète passe et s'en va...

Guy53 · 26 avril 2021

Il y a 20 heures, Colmic a dit :

Malheureusement pour nous, on n'en saura pas plus j'ai l'impression.

Ben oui voilà, une comète passe et s'en va...

J’ai été intrigué par son affirmation péremptoire. J’ai regardé, pendant le WE, de nombreuses publications disponibles sur le web. Dans les tutos astro, la plupart du temps, on en reste aux affirmations sans rentrer dans la preuve par la démonstration mathématique et c’est bien normal. J’ai aussi survolé quelques mémoires de thèses sur les cmos, la plupart du temps écrits par des chercheurs de l’INPG. Là on trouve plus d’infos. Ce que j’ai compris en gros c’est que la distribution des photons sur les capteurs suit une loi de Poisson et que le gain (au sens GAIN) est proportionnel à la variance de cette distribution. J’ai aussi compris que le bruit résultant des divers bruits présents (PL, bruit de lecture, etc...) est égal à la racine carrée de la somme des carrés des bruits individuels. Mais rien de ressemblant à ce qui est affirmé par @CCD1024. Donc je suis aussi curieux de savoir d’où sort cette affirmation...

Colmic · 26 avril 2021

il y a une heure, Guy53 a dit :

Mais rien de ressemblant à ce qui est affirmé par @CCD1024. Donc je suis aussi curieux de savoir d’où sort cette affirmation...

Attention c'est pas @CCD1024 mais @Christian Poumier qui donne cette affirmation.

Nouveau membre, 1 message au compteur, pas de présentation, ni bonjour ni au-revoir, dernière visite il y a 18 heures sans donner de réponse, pas certain qu'on en saura plus

La seule explication serait qu'il confonde avec le bin2 des CCD qui apporte un gain réel alors que sur les CMOS il n'y en a pas, je ne vois que ça.

Maintenant on ne fait pas de bin2 avec les CMOS et puis c'est tout ! Le binning on le fait après traitement.

Guy53 · 26 avril 2021

Il y a 3 heures, Colmic a dit :

Attention c'est pas @CCD1024 mais @Christian Poumier qui donne cette affirmation.

Nouveau membre, 1 message au compteur, pas de présentation, ni bonjour ni au-revoir, dernière visite il y a 18 heures sans donner de réponse, pas certain qu'on en saura plus

La seule explication serait qu'il confonde avec le bin2 des CCD qui apporte un gain réel alors que sur les CMOS il n'y en a pas, je ne vois que ça.

Maintenant on ne fait pas de bin2 avec les CMOS et puis c'est tout ! Le binning on le fait après traitement.

@Colmic toute intervention, même les plus farfelues, peuvent être une opportunité d'avancer. Quand on va voir le détail du fonctionnement de la loi de Poisson, on comprend beaucoup mieux le fonctionnement du Sigma et pourquoi il est souhaitable de se positionner entre 3 et 5 sigma. En tout cas, moi, en une semaine, j'ai grandement progressé dans la compréhension de tout cela...

CCD1024 · 26 avril 2021

Il y a 8 heures, Guy53 a dit :

Mais rien de ressemblant à ce qui est affirmé par @CCD1024. Donc je suis aussi curieux de savoir d’où sort cette affirmation.

c’est pas moi !!!

j’ai essayé de comprendre ce qu’il voulait dire. Peut-être entre binning hardware d’un CCD et le binning software d’un CMOS, par exemple, mais même ça, c’est faux (plus ou moins).

En fait, un CMOS est un peu plus compliqué. Et il y a différents CMOS. En ce moment je suis en plein sur le Gsense4040 qui est un casse-tête bien plus compliqué qu’un sony... Pourtant je connais bien le Gsense400BSI mais ce 4040 est encore différent.

toyof · 26 avril 2021

Le 21/04/2021 à 11:03, toyof a dit :

pour info, j'ai fait une session cette nuit sur la trompe d'éléphant. J'ai programmé des prises de vue avec cette séquence: 2 lights de 300s, 1 de 600s, 2 lights de 300s, 1 de 600s, etc. Les conditions étaient pas top encore une fois... La Lune, un léger voile d'altitude, et la trompe est encore assez basse sur l'horizon... Mais avec cette séquence je pense que ça permettra d'avoir une bonne comparaison avec des sigmas différents. J'ai utilisé le L-eXtreme. J’analyse tout ça dès que j'ai un peu de temps... J'ai un peu peur quand même que le sigmas en soit pas si différent que ça entre 300s et 600s. On va voir. T'as vu, je lâche rien . C'est à la fois un défaut et une qualité mais je veux tout comprendre... Quand il y a un truc qui me turlupine...

Me revoilà donc...

Les stats ci-dessous sont obtenues avec Siril sur un carré de 32x32pix² le plus uniforme possible et sur la même zone du FDC. Sauf l'estimation du bruit qui est calculée par Siril sur l'image globale.

Un bias :

	R	V	B
estim bruit	3,142	2,92	3,114
moyenne	501,4	501,4	501,4
médiane	502	501	502
sigma	4,1	3,7	4,4
avgDev	3	2,8	3,1
MAD	2	2	2
sqrt(BWMV)	3,8	3,4	3,8
min	468	480	476
max	518	521	548

Comparaison de 2 brutes non calibrées :

300s				600s
	R	V	B		R	V	B
estim bruit	16,002	16,48	15,791	estim bruit	22,378	23,022	22,2
moyenne	570,5	630,7	576,6	moyenne	636	752,1	649,8
médiane	570	631	576	médiane	635	752	650
sigma	19	20,1	20,2	sigma	26,7	27,3	26,4
avgDev	14,7	15,5	15,7	avgDev	20,6	21,2	20,5
MAD	12	13	12	MAD	17	17	16
sqrt(BWMV)	18,6	19,7	19,9	sqrt(BWMV)	25,9	26,7	25,9
min	505	570	517	min	553	674	564
max	644	717	656	max	759	866	752

s(300s)

4,63414634

5,43243243

4,59090909

s(600s)

6,51219512

7,37837838

6

Comparaison de 2 brutes calibrées :

300s				600s
	R	V	B		R	V	B
estim bruit	14,021	13,145	13,797	estim bruit	19,736	18,328	19,341
moyenne	92,4	104,6	104,2	moyenne	179,1	203,5	206,5
médiane	91,7	104,2	103,6	médiane	117,9	203	205,6
sigma	18,8	16,4	21,3	sigma	27,5	22,2	29
avgDev	14,8	12,7	16,8	avgDev	21,5	17,3	22,6
MAD	11,8	10,6	14	MAD	17,6	14	18,6
sqrt(BWMV)	18,9	16,2	21,3	sqrt(BWMV)	27,2	21,8	28,5
min	34,5	54,7	45,5	min	91,8	139,9	111,3
max	157,2	174,6	192,1	max	287,8	293,7	318,7

s(300s)

4,58536585

4,43243243

4,84090909

s(600s)

6,70731707

6

6,59090909

Comme je l'imaginais le sigma avec ce filtre et ce fond de ciel est autour de 4.5 à 300s (je visais 3) et autour de 6.5 à 600s donc pas une grosse différence de sigma entre ces 2 temps d'expo.

Maintenant, regardons les stat pour les brutes empilées avec temps d'expo total = 1h :

n	12			n	6
t	300	s		t	600	s
	R	V	B		R	V	B
estim bruit	3,741	2,937	3,542	estim bruit	6,705	5,253	6,238
moyenne	99,4	104,5	104,7	moyenne	196,2	204,8	203,7
médiane	99,6	104,5	104,8	médiane	195,8	204,8	203,7
sigma	4,4	3,7	5,1	sigma	8,5	7,5	9,4
avgDev	3,6	3	4,1	avgDev	6,7	5,7	7,5
MAD	3,2	2,6	3,6	MAD	5,8	4,6	6,1
sqrt(BWMV)	4,5	3,8	5,2	sqrt(BWMV)	8,3	7,2	9,4
min	85,9	94,3	90,7	min	170,4	182,6	176,7
max	113	116,1	124,2	max	242,9	248,5	248,9

moy/sigma

22,5909091

28,2432432

20,5294118

moy/sigma

23,0823529

27,3066667

21,6702128

Bon a priori, rien de très étonnant, tout est multiplié à peu près par 2. Sauf le RSB qui comme attendu est à peu près équivalent (en moyenne autour de 24, variable selon les canaux).

Je note tout de même que si on fait (max - min), on obtient du coup une plus grosse valeur avec le temps de pose unitaire à 600s.

Toujours est-il que même si c'est moins flagrant sur ces prises de vue (je pense que ce serait beaucoup plus flagrant par exemple sur les extension de M42 avec un L-Pro et avec un ratio de temps de pose unitaire beaucoup plus important que 2, genre dans les 4 ou 5), je trouve quand même que l'image avec le temps de pose unitaire à 600s contient plus de signal dans les parties faiblardes que celle à 300s. C'est plus ou moins flagrant selon les canaux.

A gauche, temps de pose unitaire de 300s, à droite 600s.

Canal rouge:

Canal vert:

Canal bleu:

RVB:

Canal rouge:

Canal vert:

Canal bleu:

RVB:

Modifié 27 avril 2021 par toyof

Colmic · 27 avril 2021

il y a 55 minutes, toyof a dit :

Toujours est-il que même si c'est moins flagrant sur ces prises de vue (je pense que ce serait beaucoup plus flagrant par exemple sur les extension de M42 avec un L-Pro et avec un ratio de temps de pose unitaire beaucoup plus important que 2, genre dans les 4 ou 5), je trouve quand même que l'image avec le temps de pose unitaire à 600s contient plus de signal dans les parties faiblardes que celle à 300s. C'est plus ou moins flagrant selon les canaux.

Et l'image on peut la voir ?

Est-ce que tu vois plus d'étoiles faibles dans la 6x600 que dans la 12x300 ?

Guy53 · 27 avril 2021

Il y a 10 heures, CCD1024 a dit :

c’est pas moi !!!

j’ai essayé de comprendre ce qu’il voulait dire. Peut-être entre binning hardware d’un CCD et le binning software d’un CMOS, par exemple, mais même ça, c’est faux (plus ou moins).

En fait, un CMOS est un peu plus compliqué. Et il y a différents CMOS. En ce moment je suis en plein sur le Gsense4040 qui est un casse-tête bien plus compliqué qu’un sony... Pourtant je connais bien le Gsense400BSI mais ce 4040 est encore différent.

Désolé pour la confusion !

CCD1024 · 28 avril 2021

Le 27/04/2021 à 01:29, toyof a dit :

Toujours est-il que même si c'est moins flagrant sur ces prises de vue (je pense que ce serait beaucoup plus flagrant par exemple sur les extension de M42 avec un L-Pro et avec un ratio de temps de pose unitaire beaucoup plus important que 2, genre dans les 4 ou 5), je trouve quand même que l'image avec le temps de pose unitaire à 600s contient plus de signal dans les parties faiblardes que celle à 300s. C'est plus ou moins flagrant selon les canaux.

l’important, au delà du calcul, est de voir sur 1 ou 2h de poses totales (12x600s et 24x300s, empilées) si tu obtiens le même signal. En narrowband, le signal est toujours en faveur du temps de pose plus long (surtout si on descend à 3 ou 5nm de large) mais pas en large bande (ou LPS)

Fred_76 · 28 avril 2021

Le 10/04/2021 à 16:26, Colmic a dit :

Quand on empile 4 fois plus d'images, on obtient 1 bit de dynamique en plus.

Je ne suis pas tout à fait d’accord.

La dynamique est la capacité à coder sur une même image des faibles et hautes valeurs d’intensité lumineuse. La faible étant « pas de lumière reçue » et la haute étant « beaucoup de lumière jusqu’à saturation » . Elle est donc d’autant plus grande que l’image est capable de contenir des intensités élevées (très lumineuses) ce qui est en rapport avec la « full well capacity » (capacité de remplissage d’un photosite par des électrons).

La dynamique n’est pas augmentée en empilant les images. Les pixels de chaque image codent l’intensité de 0% (pixel noir) à 100% (pixel blanc saturé).

Si l’image unitaire est codée sur 12 bits, donc sur 4096 niveaux, cela veut dire que tu as 4096 valeurs intermédiaires entre le pixel noir (0%) et le pixel blanc saturé (100%).

En empilant 4 images, tu ne modifies pas les pixels saturés ou la capacité du capteur à mieux acquérir les objets très lumineux. Donc la dynamique ne change pas. Un pixel qui était saturé avant empilement reste saturé après empilement. C’est dans le découpage des valeurs intermédiaires que tu gagnes 1 bit. Autrement dit alors qu’avant empilement d’une image 12 bits tu n’avais que 4096 niveaux intermédiaires entre 0 et 100%, après empilement tu te retrouves avec 8192 niveaux intermédiaires.

Cette image illustre le fait avec un codage sur 2 bits. En vert l’intensité lumineuse réelle que reçoit le capteur, de 0 = noir à 100 = saturation (blanc). En rouge le rendu d’une image unitaire codée sur 2 bits donc 4 niveaux de découpage. En bleu, l’empilement de 4 images. Il ne va pas augmenter la dynamique mais affiner le découpage qui va passer de 4 à 8 niveaux intermédiaires.

Pour faire simple, si le cœur d’une galaxie est cramé sur une image unitaire, il restera cramé quelque soit le nombre d’images empilées.

Ainsi la dynamique n’est pas modifiée avec l’empilement, mais sa résolution l’est.

Le 26/04/2021 à 15:04, Colmic a dit :

Maintenant on ne fait pas de bin2 avec les CMOS et puis c'est tout ! Le binning on le fait après traitement.

Tu as tout à fait raison !

SAUF QUE, comme tu l’as déjà dit, une image pleine résolution (bin 1) prend énormément de place. Quand on image en poste distant, on est limité par la bande passante de la liaison. Si elle n’est pas terrible, il peut y avoir un intérêt à faire un binning pour réduire la taille des images, et ainsi accélérer la transmission des informations. Une image en bin2 prend 4x moins de place. Cela n’a de sens que si l’échantillonnage de l’image binnée est toujours convenable évidemment.

Cette considération rend ainsi - parfois - un intérêt au binning sur des capteurs CMOS.

CCD1024 · 28 avril 2021

Il y a 5 heures, Fred_76 a dit :

La dynamique n’est pas augmentée en empilant les images. Les pixels de chaque image codent l’intensité de 0% (pixel noir) à 100% (pixel blanc saturé).

Il y a 5 heures, Fred_76 a dit :

Cette image illustre le fait avec un codage sur 2 bits. En vert l’intensité lumineuse réelle que reçoit le capteur, de 0 = noir à 100 = saturation (blanc). En rouge le rendu d’une image unitaire codée sur 2 bits donc 4 niveaux de découpage. En bleu, l’empilement de 4 images. Il ne va pas augmenter la dynamique mais affiner le découpage qui va passer de 4 à 8 niveaux intermédiaires.

Il y a 5 heures, Fred_76 a dit :

Ainsi la dynamique n’est pas modifiée avec l’empilement, mais sa résolution l’est.

Je ne suis pas du tout d'accord sur ton raisonnement

L'empilement améliore la dynamique : le rapport signal sur bruit. Le bruit se retrouve lissé par un facteur proportionnel à la racine carrée du nombre d'images ainsi que les forts signaux qui montent aussi (hormis ceux saturés, qui restent saturés mais ce n'est pas un problème puisque ce sont les étoiles brillantes

De ce fait, le rapport signal sur bruit augmente et donc la dynamique puisqu'elle peut être considérée comme identique.

L'empilement se fait sur 32 bits, il n'y a pas de limitation en codage et si la caméra échantillonne bien les électrons, alors l'empilement sera pas limité par le calcul.

Les caméras actuelles à base de CMOS (comme les ASI2600, 6200, 2400) ont typiquement une capacité à avoir presque 14 bits de dynamique réelle sur le switch du gain "low noise". Les ADC 16 et 14 bits sont donc adaptés à cette dynamique réelle. L'empilement fait baisser le bruit (et non pas augmente le codage) et ceci augmente le rapport S/B (dynamique) de l'image finale.

Bien entendu, des personnes qui avaient de caméras 16 bits bruitées à faible dynamique (un kaf8300 par exemple, qui n'a que 11 bits de dynamique réelle) vont aussi avoir ce gain de dynamique à l'empilement mais pas dans les mêmes proportions que les CMOS.

Il y a 5 heures, Fred_76 a dit :

Pour faire simple, si le cœur d’une galaxie est cramé sur une image unitaire, il restera cramé quelque soit le nombre d’images empilées.

Le coeur reste cramé certes, mais les extensions ressortent mieux après empilement par lissage du bruit donc la dynamique augmente.

L'ADC, ce n'est pas la limitation... l'empilement donne TOUJOURS plus de dynamique, que l'on empile 2 ou 200 images.

Guy53 · 4 mai 2021

Après la lecture de cet article et de tous les commentaires, on se sent déjà plus à l’aise avec toutes ces notions importantes. Il me reste néanmoins quelques questions car le sujet est inépuisable.
1- J’ai bien compris qu’avec les caméras CMos il faut réaliser des flats et des darks de flat au même gain et même temps d’exposition (dans mon cas, avec mon écran à flats de PegasusAstro l’assistant flat de nina choisi des temps d’exposition de 2’’ au gain 120). La question que je me pose est de savoir si les flats et darks de flats doivent être au même gain que les brutes ? Si oui, il faut donc refaire des séries de flats et de darkflat (offsets) pour chaque gain utilisé sur la caméra. Si non, la règle des 3 sigmas ne risque-t-elle pas d’être caduque puisque le sigma des bias varie en fonction des gains...

2- Quel doit être le réglage du bias de la caméra en fonction du gain ? En ce qui concerne ma caméra ASI183MC Pro, je constate que la valeur de 10 donne toujours un bon résultat mais il me semble que la valeur à utiliser varie selon le gain employé.
3- Quelle est la température de capteur idéale ? En ce qui me concerne, je me suis fixé sur - 15°C mais c’est purement empirique.
4- sur la photo de M63 ci-après, avec un temps de pose de 120’’ (à gain 120 et bias 10) j’obtiens un sigma de 250 environ sur les brutes calibrées. C’est 7,8 fois la valeur du sigma de mes offsets qui sont de 37 en moyenne. In fine, je décide malgré tout de rester sur la durée de 120’’ car je suis presque à la pleine lune et que j’ai le sentiment qu’une grande partie du sigma de fond de ciel provient de la lumière lunaire. Le résultat final ne me dément pas vraiment. La question est donc de savoir s’il y a des cas où il est souhaitable d’aller au-delà des x5 sigma et, si oui, jusqu’où aller ?

Merci aux spécialistes intervenants dans ce post @Colmic, @CCD1024 et @Drase et tous les autres de vos lumières. Amitiés. Guy

krotdebouk · 4 mai 2021

il y a une heure, Guy53 a dit :

La question que je me pose est de savoir si les flats et darks de flats doivent être au même gain que les brutes ?

Je l'ai cru à un moment pour les flats mais non. Il y a eu plusieurs posts là dessus. L'explication de celui-ci me convient et d'ailleurs je fais maintenant tous mes flats à gain 0 et ça fonctionne parfaitement.

Ici aussi : http://www.astrosurf.com/topic/143623-article-sur-les-dofs/?do=findComment&comment=1973103

Par contre les darks, il faut les faire aux mêmes conditions que les brutes (lights). Idem pour les darks de flats qui sont à faire aux mêmes conditions que les flats : Les darks de flat sont aux flats ce que les darks sont aux lights (c'est joli ça).

Modifié 4 mai 2021 par krotdebouk
Post retrouvé : http://www.astrosurf.com/topic/143623-article-sur-les-dofs/?do=findComment&comment=1973103

krotdebouk · 4 mai 2021

Il y a 2 heures, Guy53 a dit :

2- Quel doit être le réglage du bias de la caméra en fonction du gain ? En ce qui concerne ma caméra ASI183MC Pro, je constate que la valeur de 10 donne toujours un bon résultat mais il me semble que la valeur à utiliser varie selon le gain employé.

Je pense que tu veux parler de l'offset qui est le calage du point noir (gain/offset).

Ma 183MM me donnait une petite trame verticale avec la valeur d'offset d'origine, 10. Je l'ai montée à 25 et plus de soucis. En tous cas, sa valeur n'est pas liée à celle du gain. Par contre si tu changes cette valeur, il faut également l'utiliser pour les darks. Si 10 convient, pas de trames, pas de points noirs (effet télégraphique ou poivre et sel), reste à 10.

Il y a 2 heures, Guy53 a dit :

3- Quelle est la température de capteur idéale ? En ce qui me concerne, je me suis fixé sur - 15°C mais c’est purement empirique.

La 183 aime bien -15°C mais l'été ça peut être compliqué pour le pelletier. Suivant la période d'utilisation, vérifie que tu n'es pas à 100% des capacités de refroidissement sinon ça ne régule plus rien. Il vaut mieux un -10° constant qu'un -15° aléatoire même si on ne travaille pas au millième de degré. Il y a également eu un post là dessus, ici ou en face.

Il y a 2 heures, Guy53 a dit :

Le résultat final ne me dément pas vraiment. La question est donc de savoir s’il y a des cas où il est souhaitable d’aller au-delà des x5 sigma et, si oui, jusqu’où aller ?

La plupart du temps je ne pense pas. Peut être pour aller gratter quelques extensions faibles en Ha (si ça veut bien y aller ce qui n'est pas le cas pour moi). Pour moi, la saturation des étoiles ou de la partie lumineuse de l'objet photographié est le juge de paix.

Modifié 4 mai 2021 par krotdebouk

Colmic · 4 mai 2021

il y a 47 minutes, Guy53 a dit :

La question est donc de savoir s’il y a des cas où il est souhaitable d’aller au-delà des x5 sigma et, si oui, jusqu’où aller ?

La vraie question est de savoir si, au-delà des 5x sigma, il vaut mieux faire 1 image de x minutes, ou 2 images de y minutes.

@CCD1024 y a déjà en partie répondu, à mon sens on gagne toujours à empiler plus pour un temps de pose total équivalent.

Aussi pour moi 60 x 120s vaut toujours mieux que 30 x 240s dès l'instant où les 5x sigma sont passés, surtout en milieu pollué.

Sous un ciel bien noir, on pourrait être tenté de poser beaucoup plus longtemps, mais pas mal de facteurs font qu'en pratique, on gagne toujours à poser moins et empiler plus (une fois encore dès que les 5x sigma sont passés) :

- le suivi de la monture

- les aléas (coup de pied dans le trépied, quelqu'un qui marche à côté de la monture, passage d'avion, vent, passages nuageux, etc..) qui vont augmenter le risque de perdre une brute

- l'ampglow qui va devenir irréparable passé 300s de pose (surtout sur ta 183)

- l'empilement de moins d'images qui fera perdre un peu en dynamique

Guy53 · 4 mai 2021

il y a 39 minutes, Colmic a dit :

Aussi pour moi 60 x 120s vaut toujours mieux que 30 x 240s dès l'instant où les 5x sigma sont passés, surtout en milieu pollué.

Je suis d'accord. Sur la photo de M63, la question pour moi était plutôt de savoir s'il ne fallait pas passer de 90x120" à 120x90" vu que mon sigma de brute était à x7,8 fois celui de l'offset. Et je me suis dit qu'en baissant à 90" je risquais de perdre trop de détails de la galaxie compte tenu de la puissance de la lumière lunaire que l'on voit bien sur la photo (et qui lui donne un petit côté impressionniste pas désagréable à mon goût). Par contre, il est certain que je ne serais jamais monté à 300" car sur la 183 j'ai effectivement constaté la puissance de l'ampglow et que, pour le coup, la galaxie aurait été complètement noyée dans le halo lunaire. Au passage, je reçois mes bagues vissantes demain et cela fera du bien car si je pense avoir atteint une bonne collimation j'ai encore pas mal de tilt et je suis pressé de voir ce que cela va donner avec un train optique plus rigide !

Guy53 · 4 mai 2021

Il y a 9 heures, krotdebouk a dit :

Je pense que tu veux parler de l'offset qui est le calage du point noir (gain/offset).

Ma 183MM me donnait une petite trame verticale avec la valeur d'offset d'origine, 10. Je l'ai montée à 25 et plus de soucis. En tous cas, sa valeur n'est pas liée à celle du gain. Par contre si tu changes cette valeur, il faut également l'utiliser pour les darks. Si 10 convient, pas de trames, pas de points noirs (effet télégraphique ou poivre et sel), reste à 10.

La 183 aime bien -15°C mais l'été ça peut être compliqué pour le pelletier. Suivant la période d'utilisation, vérifie que tu n'es pas à 100% des capacités de refroidissement sinon ça ne régule plus rien. Il vaut mieux un -10° constant qu'un -15° aléatoire même si on ne travaille pas au millième de degré. Il y a également eu un post là dessus, ici ou en face.

La plupart du temps je ne pense pas. Peut être pour aller gratter quelques extensions faibles en Ha (si ça veut bien y aller ce qui n'est pas le cas pour moi). Pour moi, la saturation des étoiles ou de la partie lumineuse de l'objet photographié est le juge de paix.

Merci pour ces infos précieuses !

waogll · 8 septembre 2021

Citation

Quand on empile 4 fois plus d'images, on obtient 1 bit de dynamique en plus.

...

Il est donc inutile d'utiliser un ADC supérieur à 12 bits avec cette caméra, puisque les puits de potentiel ne vont que jusqu'à 4096 ADU.

Je pense qu'il y a une confusion entre dynamique et profondeur de codage.

Un Convertisseur Analogique Digital ne mesure pas des tensions, il les classe, il dit : "la tension en entrée est entre 2 tensions de référence".

Un CAN 14bits à une tension maximale qui est divisée 2^14 tensions de références.

Si on lui demande de fonctionner en 12bits la tension maximale va rester la même mais il n'y aura plus que 2^12 tensions de références.

C'est un peu comme si on vous demandait de trier de brins de paille avec le double décimètre de notre enfance, celui qui avait une graduation en mm et une graduation en 0.5mm.

Pour les brins de paille de plus de 20 cm c'est mort quelque soit la graduation que l'on utilise on ne pourra pas faire la différence entre un brin de 21cm et un de 25cm.

Mais pour les brins de moins de 20cm on obtiendra 200 tas différents avec la graduation en mm mais 400 tas avec la graduation en 0.5mm.

La dynamique sera restée la même mais l'information sera traitée plus finement.

Colmic · 8 septembre 2021

Il y a 9 heures, waogll a dit :

Je pense qu'il y a une confusion entre dynamique et profondeur de codage.

Je ne pense pas, tu as sorti ces phrases de leur contexte.

Dans la première phrase je parle bien d'empilement.

Dans la seconde qui se trouve bien plus bas et dans un autre paragraphe, je parle bien de profondeur de codage.

Je ne vois pas où il y a confusion, dans son contexte la première phrase est correcte, dans son contexte la seconde phrase est correcte également.

kptainsboob · 10 septembre 2021

OUPS ERREUR DE POST - JE SUPPRIME

Modifié 10 septembre 2021 par kptainsboob

shibon · 10 septembre 2021

Bonsoir, j'ai passé plusieurs jours à lire l'ensemble des messages et c'est franchement intéressant ! j'ai appris (et compris) plein de choses.

Merci pour l'ensemble du partage.

Je vais donc revoir mes débuts de soirée avec un petit test du sigma de fond ce ciel pour voir où je me situe et notamment avec mon nouveau filtre L extreme qui est arrivé !

Maintenant, j'ai aussi regardé cette histoire de gain à choisir pour la caméra et avec mon altair 294mc pro, j'ai un doute selon les sources et les logiciels utilisés :

Sur le site Pierro Astro, je trouve ces courbes et je me dis donc qu'il faut se mettre au gain 120 :

Mais sur un site où est testé cette caméra, je trouve ça où il est dit clairement qu'il faut utiliser le gain 900 (avec évidemment la baisse du full well d'un facteur 10) mais il est bien précisé qu'il a utilisé SharpCap.

Perso, j'utilise NINA et je ne sais plus si je dois mettre 120 ou 900 comme gain pour profiter de la baisse du bruit de lecture.

Vous en pensez quoi ?

Pour de la nébuleuse par exemple, j'imagine que pousser le gain doit être une bonne chose mais à combien ? Comment savoir si on met 120 ou 900 dans un logiciel de capture ?

Edit : Sur un autre forum, j'ai trouvé 900 dans NINA mais ça n'enlève pas une partie de ma question : comment on peut savoir la valeur à mettre selon le logiciel?

Test sur ma camera du sigma du BIAS (sous NINA) :

gain 120 : sigma1.2

Gain 450 : sigma =4

Et gain 900 : Sigma 2.2

On sent l'effet du gain à 900 mais à 120 c'est encore mieux...

Merci d'avance

Samuel

Modifié 10 septembre 2021 par shibon
Ajouts des Sigma testé sur 294mc pro

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