Que signifie la lettre "e" dans le bruit d'une caméra cmos ?

[pyrou61]

Bonjour à tous, 

 

Étant novice dans les termes des caméras Cmos, pouvez-vous m'expliquer ce que signifie la lettre "e" dans les caractéristiques du bruit (exemple : 1,8e...3,8e)...merci 

[Drase]

Salut, 

 

C'est l'unité, électrons ici 

 

Un sujet qui répond à beaucoup de questions sur les APN et caméras CMOS : 

 

Modifié 19 mai 2021 par Drase

[Moot]

Comme on ne peut pas couper les électrons en morceaux, pas plus que les enfants dans le seuil de renouvellement des générations, c'est bien sûr une moyenne. En fait, comme il peut y avoir des électrons en plus ou en moins par rapport au compte "théorique", c'est une moyenne quadratique : on fait la moyenne des carrés des valeurs (qui sont toujours positifs), puis on fait la racine carrée de cette moyenne des carrés, d'où l'expression RMS (Root Mean Square = racine de la moyenne des carrés).

[olivdeso]

Il y a 1 heure, pyrou61 a dit :

pouvez-vous m'expliquer ce que signifie la lettre "e" dans les caractéristiques du bruit (exemple : 1,8e...3,8e)

 

en fait on écrit même e-   le - indiquant bien que c'est un électron qui comporte une charge négative élémentaire.

 

(car il existe aussi l'antiélectron (l'antimatière de l'électron) ou positon noté e+ mais on ne le trouve pas dans nos capteurs...à priori)

 

Pour aller un peut plus loin, l'effet photo électrique qui a lieu dans les capteurs lors des prise de vue libère des électrons à partir de photons.

-> Un photon reçu peut arracher un électron. Mais c'est pas un rendement de 100%, c'est forcément moins et on appelle ça le rendement quantique.

 

Dans ce cas on parle parfois de "photo électrons" qui sont exactement les mêmes électrons que ceux du bruit, mais c'est pour se rappeler qu'ils proviennent de la réception de photons.

 

à la fin de la pose l'électronique du capteur "compte" le nombre d'électrons par pixel qui est proportionnel au nombre de photons reçus et avec quelques électrons en plus dus au différents bruits. (le "comptage se fait par un convertisseur analogique numérique, sur le capteur pour les CMOS et en dehors du capteur pour les CCD)

 

Lors de ce comptage, qui est la lecture du capteur, il vient se rajouter quelques électrons parasites qu'on appelle le bruit de lecture.  La vitesse de lecture influence grandement ce bruit de lecteur sur les CCD, mais pas sur les CMOS : on peut lire un CMOS très vite sans que le bruit n'augmente contrairement à un CCD.

 

remarque : les photons on une particularité : ils arrivent de façon aléatoire dans le temps ce qui génère un bruit photonique, qu'on va donc retrouver en photo-électrons ensuite. Et ce bruit photonique est exactement la racine carrée du signal en photon. Donc on retrouve la même chose quand on passe en photo-électrons au rendement quantique près.

 

Le bruit total est la somme quadratique des différents bruits = la racine carrée de la somme des carrés comme l'indique Moot ci dessus.

 

Dernière chose : un bruit est toujours aléatoire par définition.  Donc quand on fait des darks on ne peut pas retirer du bruit. Ce qu'on retire c'est au contraire un signal non aléatoire mais reproductible et surtout parasite, comme des pixels chaud, une colonne morte etc...

 

 

[philou31]

Imaginons un signal théorique qui envoie 10 e  ( 10 électrons ) sur un de tes pixels.

En sortie du pixel, tu n'auras pas 10 e. Mais peut-être 12 electrons ou seulement 9 electrons.

Cette différence entre le signal et le nombre effectif d'électrons qui sortent de ton capteur, c'est le bruit.

 

Et comme l'a très bien @moot  on fait la moyenne des carrés, qui te donne le bruit de lecture de ton capteur.

 

Edit : entre temps @olivdeso a fait une réponse beaucoup plus complète.

Modifié 19 mai 2021 par philou31

[pyrou61]

... merci pour ces réponses ultra précises, mais j'avoue ne pas avoir tout compris, un peu hard quand même (pour moi qui est toujours était nul en physique !)... en fait, ce que j'attendais comme réponse, c'était plutôt une réponse plus basique, par exemple, mieux vaut avoir une caméra entre 1.8e et 3.8e ou 2e et 5e...etc... Quelles sont les bonnes valeurs pour que le bruit ne soit pas trop présent, pour choisir une caméra... rien de plus ?... (pour mieux illustrer mon propos, je prends exemple pour l'achat d'une voiture, si je veux un moteur puissant, il faudra que je choisisse celle qui a le plus de chevaux (je sais qu'un moteur de 200 ch, sera plus puissant qu'un de 150 ch... pourtant, j'y connais rien en mécanique !)... 

[philou31]

Plus la valeur est faible et mieux c'est 

[pyrou61]

il y a 35 minutes, philou31 a dit :

Plus la valeur est faible et mieux c'est 

OK, d'accord... là, pour le coup, réponse brève, mais il y a souvent une fourchette de valeur !... entre 1,5e à 3.8e, 1e à 4.8e et 2e à 3e.... quelle est la meilleure valeur ? ( j'ai mis des chiffres au pif... je ne suis pas sûr que ça existe... même pas sûr du tout, c'est juste pour l'exercice !) 

[philou31]

il y a 8 minutes, pyrou61 a dit :

OK, d'accord... là, pour le coup, réponse brève, mais il y a souvent une fourchette de valeur !... entre 1,5e à 3.8e, 1e à 4.8e et 2e à 3e.... quelle est la meilleure valeur ? ( j'ai mis des chiffres au pif... je ne suis pas sûr que ça existe... même pas sûr du tout, c'est juste pour l'exercice !) 

Il n'y a pas de meilleure valeur.  Tu veux la valeur la plus basse possible. 

Plus la valeur est basse,  plus le capteur est performant et il y a des chances que la caméra coûte plus cher.  Comme la voiture et les CV.

 

Plus tu feras des poses courtes et plus tu rechercheras des valeurs basses.

 

Maintenant sur les Cmos modernes le bruit est relativement bien contenu.  C'est peut-être pas le premier critère à regarder pour choisir une caméra. 

Modifié 19 mai 2021 par philou31

[pyrou61]

OK merci... ça me va !!! 

[Roch]

Je précise quand même deux ou trois trucs.

Effectivement plus la valeur est basse et mieux c'est, mais il y a un moment ou tu ne "sentiras" plus la différence.
Pour le commun des astrophotographes, c'est à dire ceux qui veulent faire de la photo longue pose sur un setup relativement "normal" ( disons avec un F/D en dessous de 10 ) un bruit de 2 ou 3e- sera "suffisant". En dessous tu ne gagneras rien, sauf si tu veux raccourcir tes poses unitaires pour faire de la pose courte.
Tous les capteurs CMOS récents descendent à 1.5e- environ au minimum, c'est donc largement suffisant. Le seul domaine ou ça joue c'est pour la pose courte.

Après, l'électron ne sert pas qu'à mesurer le bruit de lecture.
Il y a aussi le bruit thermique, dont on parle moins souvent, et qui est exprimé en e-/s et qui varie selon la température. Ce dernier peut être un facteur important si ta caméra n'est pas refroidie, ou si comptes faire de la photo en narrowband ( avec des filtres type H-alpha ou OIII ) ; certaines caméras sont plus performantes que d'autres à ce niveau.
Et on mesure aussi le "Full Well" en électrons. ça c'est le nombre de photons que tes pixels peuvent engranger au maximum par image ; par exemple avec un full well de 1000 e-, une fois que 1000 photons auront été captés sur le pixel en question, celui-ci sera saturé sur ton image.

Voilà

Romain

 

Modifié 20 mai 2021 par Roch

[pyrou61]

merci pour ces précisions !..