L'échantillonage expliqué à un gros nul (moi)

[MakLovin]

Salut les astrams!
J'ai besoin de votre aide car je suis incapable de comprendre un truc: l’échantillonnage.
Alors oui, je sais Google et tout ça, sauf qu'on a pas tous fait un Bac S, et que même si j'ai bien compris les grandes lignes (206 P/f blablabla), il reste quelque chose qui me chiffonne.
Je voudrais acquérir ma première caméra astro dédiée. J'étais quasiment convaincu de mon choix, une ASI533MC pour mon Newton 150 (f/5).
Seulement en me renseignant que vois je? L'échantillonnage, un nouveau truc à apprendre. Si j'ai bien compris, la valeur idéale serait comprise entre 1.5 et 3. La taille des pixels de cette camera est de 3.76µm. Or si j'applique la petite formule 206 P/f j'arrive à 1.03 (206x3.76x750) ce qui veut dire que ça sur (ou sous?) échantillonne...
Mais personne ne se donne la peine d'expliquer simplement ce que cela engendrerait comme problème... Ou alors je n'ai pas compris. Concrètement, qu'est ce que ça voudrait dire? Est ce que je dois m'en inquiéter? Ou choisir un autre modèle de camera? J'ai vu que la plupart d'entre elles ont de pixels aussi, voire encore moins grands. A part un Canon 6D (qui a des gros pixels de 6.5µm) aucune camera astro ne me permet d'être dans la valeur requise de 1.5-3.
Bref, y a t il quelqu'un qui saurait expliquer à quelqu'un de nul en physique et en math, de façon ultra simple, si c'est un problème et si oui, quelles solutions je dois y apporter..?
D'avance, merci, merci beaucoup!

Modifié 5 octobre par MakLovin

[Fredo-astro71]

Un petite vidéo sympa pour t'aider à comprendre :

 

[Tyler]

il y a une heure, MakLovin a dit :

sauf qu'on a pas tous fait un Bac S

je n'ai pas de bac S non plus mais échantillonnage c'est pas si compliqué (les bases du moins).

qu'est ce que c'est?

c'est quelle portion de ciel va être "couverte" par un pixel de ta camera.
 

ensuite il y a le seeing, la "qualité" du ciel.

dans le ciel, on a l'atmosphère qui engendre un effet de flou, des déformations, la turbulence.. etc.
et donc le plus petit details qu'on peu voir est limité par le ciel.

par la dessus on a la monture et sa capacité à suivre le ciel sans bouger (comme prendre une photo avec un trepied et la même photo à main levée sur un velo, la première sera plus détaillée).

Voilà en gros.
 

Ensuite il y a les théorèmes divers, le pouvoir de résolution de ton instrument optique (une vitre sale ou deformée te donnera une mauvaise image alors q'une vitre bien propre sera quasi invisible).
tout ça nous dit qu'il faut, dans l'absolu, avoir un échantillonnage environ 2x, ou 3x (dépend des théorèmes) inferieur au seeing pour sortir le maximum de détail possible sur son image.

pour faire simple, si ton ciel varie entre 2"  3" d'arc de "resolution" il faudrait un échantillonnage autour de 1" pour tirer le meilleur de ton matos les meilleurs soirs.

Mais, pour que ce soit jouable, il faut que ta monture te permette cette seconda d'arc. Hors ce n'est pas toujours le cas. (il faudrait dans ce cas pouvoir guider à au moins 0.5" d'arc pour ne pas avoir dtoiles etirées, déformées..)

Donc, pour passer les détails et faire court, un seconde d'arc d’échantillonnage c'est bien, c'est fin, mais est-que ta monture te permettra d'avoir un suivi sans faute?

Je suis depuis un moment à 0.95", mon guidage tourne très bien, entre 0.35" et 0.5", mais avec des petites erreur de guidage, des pics de temps à autres, du coup les poses longues sont problématiques (quand tu dois jeter 5 ou 6 brutes de 5 minutes, ça fait mal).
j'ai fais le choix de passer sur un échantillonnage beaucoup plus grand avec un imx294, je serai à 1.8" d'echantillonage, sur le papier  je vais perdre en définition, dans la réalité ce n'est pas sûr, puisque je suis limité par mon ciel et que le guidage sera plus permissif.



 

[Colmic]

Salut,

pour ne pas se prendre la tête avec ça...

La résolution en photo ciel profond à longue pose est limitée non pas par le diamètre de l'instrument mais par le seeing (la turbulence) qui dicte sa loi (mais comme le dit Tyler, aussi par d'autres critères comme la qualité du suivi de la monture).

En gros en France les meilleurs coins ont un seeing d'environ 1.5" d'arc, les coins moyens entre 2 et 3" d'arc (au Chili il arrive régulièrement de descendre sous la seconde d'arc de seeing, ça laisse rêveur...).

On constate donc que la résolution intrinsèque de l'instrument ne compte pas pour beaucoup en pose longue, puisque 1.5" d'arc c'est la résolution d'une lunette de 80mm de diamètre

 

Le seul avantage à utiliser un plus gros diamètre c'est d'avoir des étoiles plus fines (ce qu'on appelle la PSF), le F/D contribue quant à lui à réduire la durée des poses.

Pour que la caméra exploite au mieux ce seeing, on doit échantillonner au 1/3 de ce seeing (ce qui revient à échantillonner 3x, théorème de Nyquist/Shannon sur la résolution en signal numérique).

Donc pour les meilleurs coins de France, pour atteindre la résolution imposée par le seeing, on va échantillonner autour de 0.5" (1.5 / 3) et pour les coins moyens on va échantillonner autour de 1" d'arc (3 / 3).

 

Maintenant je vais te donner 2 cas concrets (mon cas perso) :

1. J'ai une FSQ106 (Focale 530mm, F/D=5) + une ASI183 (pixels de 2.4µ).

Avec ce setup j'ai un échantillonnage de E=206 P / F => 206 x 2.4 / 530 = 0.93" d'arc d'échantillonnage, soit parfait pour un seeing à 3".

 

2. J'ai aussi une APM130 (Focale 800mm, F/D=6) + une ASI2600 (pixels de 3.76µ).

Avec ce setup j'ai un échantillonnage de 206 x 3.76 / 800 = 0.96" d'arc d'échantillonnage, là aussi parfait pour un seeing à 3".

 

En gros j'ai à peu près strictement le même échantillonnage avec mes 2 setups, pourtant l'un est bien plus compact que l'autre.

Toutefois, l'ASI183 est une caméra déjà vieillissante avec un bruit assez élevé et un champ assez petit.

L'ASI2600 est plus récente, avec un bruit bien plus faible et un gros capteur APS-C, et elle sort en 16 bits quand l'ASI183 ne sort qu'en 12 bits (dynamique bien plus grande pour la 2600).

Pour tout cela j'ai choisi l'ASI2600, que j'utilise également sur ma FSQ106 avec certes une résolution plus faible mais un champ bien plus grand.

 

Avec une ASI533 et ses pixels de 3.76 (c'est la même série de capteur que la 2600) on a donc un échantillonnage idéal entre 750 et 1200mm de focale, selon la qualité des sites astro français.

Ca tombe bien 750 c'est la focale de ton Newton, donc la 533 est idéale pour ton setup si on prend la résolution comme critère uniquement.

Mais un autre critère entre aussi en compte, c'est le champ photographique, et pour ça soit on prend le capteur le plus grand possible, soit on fait des mosaïques

[dauphin-joyeux]

Tyler te l'a très bien expliqué, 1" c'est parfait ! mais faut que la monture suive.

Un Canon 6D serait très bien sur un C11 de 2800 de focale par ex., et l'ASI533 a des pixels trop grands pour une petite lunette si on s'en tient au théorème de Shannon. 

Par contre, plus les pixels sont petits, moins ils ramassent de photons. Pour des cibles très faibles, il peut être intéressant de sous-échantillonner. En planétaire, au contraire, on va sur-échantillonner et s'affranchir au maximum du seeing avec des poses très courtes.

 

[MakLovin]

Super! Merci pour ces explications. Ça reste compliqué tout de même, mais en gros j'ai compris, mieux vaut être un un peu en sur-échantillonnage, qu'en sous.
En sur-échantillonnage, il me faudra un seeing au top et une monture au taquet. J'ai bon?
J'ai un newton SW 150/750 que j'ai modifié pour l'astrophoto (nouveau PO, masque de miroir primaire et secondaire, araignée changée, intérieur noirci etc) et je le monte sur une EQM35 Pro. Jusqu'ici je n'ai utilisé qu'un Canon EOS 550D (APS-C) sans ordinateur, ni guidage, au total j'en arrivais à 6kg et la qualité des images dépendait beaucoup de mon PA. Des fois tout est top jusqu'à 60 secondes, des fois c'est plutôt pourri même à 30 secondes.
Je pensais donc casser la tirelire et prendre un Asiair, une caméra guide (ASI120mini), un OAG, et donc une ASI533MC. J'ai conscience du champ très réduit avec cette config, si le père Noël passe dans le coin dans quelques temps, je prendrais une lunette avec une focale autour des 300mm, pour faire du grand champ.
Sur le site conseillé sur la vidéo de fred-astro71, (bintel astronomy calculator) le calculateur semble me dire que l'ASI533MC est plutôt bonne pour mon setup...
Je pense que je vais sauter le pas...!
N'hésitez pas si vous avez des précisions avant mon upgrade!!
Et encore un grand merci!!!

[Tyler]

si tu veux faire de la pose longue il va te falloir un autoguidage.
je doute que ta monture tienne les 0.5" sans autoguidage, même avec ça risque d'être sportif.
Avant d’investir dans un oag et un asiair, à ta place j'équiperais ma monture d'un motorisation eqstar, à courroie. et d'un petit systeme lunette + petite camera d'occas. (attention, je crois que l'asi120 n'est plus prise en compte avec les soft pas de mises à jours faites des drivers et SDK de la part de ZWO).

la motorisation eqstar  supprime toutes les erreurs de suivi dues aux engrenages, ça lisse l'erreur periodique, le guidage est amélioré, que du bon.
Et si ça ne suffit pas et que tu es un peu bricoleur il y a moyen d'améliorer la monture (réglage, graissage, polissage des paliers..).


 

[macfly51]

Salut, 

 

Il y a 5 heures, Fredo-astro71 a dit :

Un petite vidéo sympa pour t'aider à comprendre

 

Et d'ailleurs que devient Ludo ?? 😲

[MakLovin]

Wow, ça a l'air super ce kit EQstar!! Je n'en avais jamais entendu parler!! Merci, je vais aller regarder ça en détail...

il y a une heure, Tyler a dit :

si tu veux faire de la pose longue il va te falloir un autoguidage.
je doute que ta monture tienne les 0.5" sans autoguidage, même avec ça risque d'être sportif.
Avant d’investir dans un oag et un asiair, à ta place j'équiperais ma monture d'un motorisation eqstar, à courroie. et d'un petit systeme lunette + petite camera d'occas. (attention, je crois que l'asi120 n'est plus prise en compte avec les soft pas de mises à jours faites des drivers et SDK de la part de ZWO).

la motorisation eqstar  supprime toutes les erreurs de suivi dues aux engrenages, ça lisse l'erreur periodique, le guidage est amélioré, que du bon.
Et si ça ne suffit pas et que tu es un peu bricoleur il y a moyen d'améliorer la monture (réglage, graissage, polissage des paliers..).


 

Wow, ça a l'air super ce kit EQstar!! Je n'en avais jamais entendu parler!! Merci, je vais aller regarder ça en détail...

[Fredo-astro71]

Il y a 2 heures, macfly51 a dit :

Salut, 

 

 

Et d'ailleurs que devient Ludo ?? 😲

Salut !
Aux dernière nouvelles il va très bien, il s'est écarté des réseaux et ne produit plus rien sur internet 🙂 Je pense qu'il souhaite juste être un astronome amateur "normal" qui kiffe sa passion sans pression (comme nous tous) !

Modifié 5 octobre par Fredo-astro71

[Tyler]

Il y a 11 heures, MakLovin a dit :

Wow, ça a l'air super ce kit EQstar!! Je n'en avais jamais entendu parler!! Merci, je vais aller regarder ça en détail...

oui c'est vraiment très bien, j'en ai un depuis des années sur mon (mes) eq5 et je n'ai jamais eu aucun soucis. et comme c'est reconnu en ascom comme du sywatcher ça passe avec tous les softs.

[MakLovin]

Il y a 10 heures, Tyler a dit :

oui c'est vraiment très bien, j'en ai un depuis des années sur mon (mes) eq5 et je n'ai jamais eu aucun soucis. et comme c'est reconnu en ascom comme du sywatcher ça passe avec tous les softs.

Est ce que je pourrais toujours utiliser la raquette Synscan de ma monture, ou utiliser un asiair avec? Je n'ai pas de pc portable et je ne compte pas en acheter...

[Tyler]

il y a 40 minutes, MakLovin a dit :

Est ce que je pourrais toujours utiliser la raquette Synscan de ma monture, ou utiliser un asiair avec? Je n'ai pas de pc portable et je ne compte pas en acheter...

la raquette non, puisque l'electronique est dans le boitier, c'est comme brancher un pc sur un autre pc pour faire fonctionner le premier, ça marche pas .

par contre il me semble que c'est compatible asiair, demande au fabricant,  je n'ai pas d'asiair, pas envie de me brider niveau materiel .

[Wan186]

J'imagine du côté de chez moi, avec un seeing qui est souvent à 1.5 et qui tombe à 1 en ce moment...

 

C'est juste impossible avec mon 150/750 d'avoir un échantillonnage de 0.33. Il me faudrait des pixels de 1.2 um. Çà existe pas 😁 

 

En ce moment j'ai un échantillonnage de 0.8". Clairement, si je suis limité, c'est sur le fait que je ne fais pas d'autoguidage...

 

La différence entre la meilleure et la plus mauvaise photo, même avec 30s de pause, est flagrante. Alors sur 2 min...

 

 

[Colmic]

Il y a 3 heures, Wan186 a dit :

J'imagine du côté de chez moi, avec un seeing qui est souvent à 1.5 et qui tombe à 1 en ce moment...

 

Selon quelles sources ? SI c'est les chiffres de MétéoBlue c'est très largement surévalué.
Un seeing à 1" en France j'en connais pas sur 50 sites, au Pic, au Restefond et à Saint Véran tout au plus....

Les meilleures images que j'ai obtenues j'ai obtenu des FWHM au mieux à 1.7", et à 1.3" mais ça c'était en halpha (et c'est normal les étoiles en Ha sont beaucoup plus fines).

[Wan186]

Source: Ouranos. Après, d'où ils piquent les valeurs..?
Effectivement, Meteoblue me met des seeing qui tombent à 0.75...

Montagne de Lure, c'est pas si loin de ce que tu disais 😉
Tout cet été, on variait entre 1.3 et 1.7 d'après Ouranos, avec quelques rares moment à 1.1 en fin de nuit malheureusement.

[shibon]

J'en profite :

Quelle valeur de FWHM vous utilisez pour déterminer votre seeing? Celle en live avec PHD2, NINA, empilement Siril, etc. On trouve rarement la même chose...🤔

Moi je me fie à la courbe d'autofocus de NINA et avec l'EDPH76 et la 2600, je tournerais autour de 3.x".

En ville ça ne me surprend pas bcp.

 

Et donc j'ai un échantillonnage à 2.2 pour 3.x de seeing. Ça passe juste 🙂 

Sam

Modifié 7 octobre par shibon

[Tyler]

Il y a 6 heures, Wan186 a dit :

Source: Ouranos.

ah oui mais on, il me donne quelques fois un seeign de 1"... j'habite pas la palma. 😁

 

Il y a 6 heures, Wan186 a dit :

, Meteoblue me met des seeing qui tombent à 0.75...

là c'est le chili...

 

il y a 49 minutes, shibon a dit :

Quelle valeur de FWHM vous utilisez pour déterminer votre seeing?

je ne le fais pas.

les super soirs (ça se vois bien dans phd2 quand le ciel est stable) et les soirs normaux qu'ai une fwhm qui passe de 2.9" à 3.2", ça passe à 3.5 lors des grosses turbus. (mesure NINA).
mais j'ai un gros doute sur le calcul d'après le fwhm, suivant le temps de pose et la taille des pixels, la saturation des étoiles, le suivi de la monture... je me dis que ça dois bien biaiser les mesures.

je change de camera bientôt, je verrai ce que ça donne aux mesures de fwhm.

[dauphin-joyeux]

Il y a 1 heure, shibon a dit :

Quelle valeur de FWHM vous utilisez pour déterminer votre seeing?

 

La vieille école : avec Iris, un carré autour de l'étoile, et hop ! 

Je suis très mal situé géographiquement : au pied des montagnes des alpes maritimes. Le moindre courant d'air en altitude et c'est un seeing pourri. Un seeing moyen, c'est 2,5". En plein anticyclone, j'ai un seeing qui peut descendre en dessous de 2"

En pratique, j'échantillonne à 0,8"/pix et si le seeing est > 3"  je jette.

Il peut même y avoir de meilleures conditions, la preuve quand on sort une image détaillée en planétaire, mais c'est rare.

[Wan186]

il y a une heure, Tyler a dit :

ah oui mais on, il me donne quelques fois un seeign de 1"... j'habite pas la palma. 😁

 

Je viens de voir qu'il met 1" quand il y a 100% de nuage 😂 En fait le seeing décroît avec le couverture nuageuse.

 

Bon, donc je descend plutôt à 1.5 quand il y a 0% de nuage.

Modifié 7 octobre par Wan186

[LucaR]

Le 05/10/2024 à 17:40, MakLovin a dit :

Super! Merci pour ces explications. Ça reste compliqué tout de même, mais en gros j'ai compris, mieux vaut être un un peu en sur-échantillonnage, qu'en sous.

Ca dépend de ce que tu veux! J'ai toujours été en sous-échantillonage (AKA: mes optiques me permettraient, si je le voulais, de mettre une caméra avec de plus petits pixels) parceque je fais du grand champs CP et que je favorise les grands capteurs (APS-C minimum) et les pixels très sensibles (donc plutôt gros). Et aussi que, après quelques essais, je suis pas fan des mosaïques :-)

Bref en CP l'échantillonage n'est pas un gros sujet en fait - ce serait juste gâcher que de trop sur-échantilloner quoi, mais sinon en soi cette donnée est une parmis d'autres et pas vraiment cruciale par rapport aux autres contraintes.

C'est en planétaire qu'il est vraiment important d'y faire attention - là oui ça devient bien plus crucial pour aller chopper le max de détails sur les planètes.

Modifié 7 octobre par LucaR

[zeubeu]

Le 05/10/2024 à 17:36, Colmic a dit :

Le seul avantage à utiliser un plus gros diamètre c'est d'avoir des étoiles plus fines (ce qu'on appelle la PSF)

 

Ah c'est intéressant ça. Tu le calcules comment ?

Je croyais que la taille de la tache d'airy ne dépendait que du F/D.

 

Fred

Modifié 7 octobre par zeubeu

[dauphin-joyeux]

Il y a 2 heures, zeubeu a dit :

Je croyais que la taille de la tache d'airy ne dépendait que du F/D.

Elle ne dépend que de D si on parle en secondes d'arc, et inversement proportionnelle (la résolution d'un instrument est d'autant plus grande que son diamètre d'ouverture est grand, sinon pourquoi on ferait des géants de plusieurs mètres ?)

Pour ce qui est de sa dimension sur le capteur, c'est proportionnel à la focale, donc globalement, ça ne dépend pas du F/D si on parle en µ : plus la focale est grande, plus l'image est grande.

[zeubeu]

il y a 3 minutes, dauphin-joyeux a dit :

Elle ne dépend que de D si on parle en secondes d'arc

 

je sais pas, moi je parle du diamètre de la tâche de diffraction.

Sur des télescopes de même FD elle est identique...

[Colmic]

https://siril.org/fr/tutorials/dynamic-psf/

 

En gros, plus le diamètre est important (et pas le F/D), plus la taille de la tache d'Airy est petite.

Je le vois parfaitement en comparant mes images à la FSQ (F/D=5 mais D=106) et le CCA250 de mon pote Vigon (F/D=5 aussi mais D=250).

 

Autre point qui nous pousse à augmenter le diamètre : à F/D égal, celui qui a le plus gros diamètre aura donc la plus grande focale, et par conséquent les meilleures chances de gagner en résolution (toujours sous réserve que le seeing ne dégrade pas trop l'image).

 

J'ai fait pas mal de comparatifs entre ma FSQ 106, mon APM 130 et mon Intes 180, et l'Intes bien qu'ayant le plus gros diamètre est souvent sur-échantillonné (0.35") et ceci est contre-productif et me donne des résultats moins bons qu'avec l'APM qui pourtant échantillonne à seulement 0.96".

 

Un comparatif intéressant : même objet, même échantillonnage.

D'un côté la FSQ106 + ASI183, de l'autre côté l'APM130 + ASI2600 :

 

 

[zeubeu]

il y a 5 minutes, Colmic a dit :

En gros, plus le diamètre est important (et pas le F/D), plus la taille de la tache d'Airy est petite.

 

Moi je veux bien mais j'ai trouvé une formule qui donne le diamètre de la tache d'airy en fonction du F/D.

 

 

Donc si je calcule le diamètre de la tache pour un 300 FD4, un 500 fd 4 et un 800 fd 4 je vais trouver la même valeur de 5.3 microns !

 

 

 

 

[dauphin-joyeux]

il y a 34 minutes, zeubeu a dit :

Sur des télescopes de même FD elle est identique...

Ben oui, mais avec un objectif de 50mm, tu n'auras pas la même définition qu'avec Hubble

 

C'est pas la dimension en microns qui compte, mais celle en secondes d'arc

[zeubeu]

il y a 11 minutes, dauphin-joyeux a dit :

C'est pas la dimension en microns qui compte, mais celle en secondes d'arc

 

La tu parles de la résolution du tube ? effectivement au plus le diamètre est grand au plus on gagne en réso.

 

[dauphin-joyeux]

il y a 2 minutes, zeubeu a dit :

 

La tu parles de la résolution du tube ? effectivement au plus le diamètre est grand au plus on gagne en réso.

 

Je parle de la dimension de la tâche d'Airy sur ton image : la mesurer en µ ou en mm ne signifie pas grand chose si ce n'est pour choisir le bon capteur, son binning et choisir de mettre un réducteur ou un doubleur de focale. 

Ce qui compte à la fin, c'est sa dimension en secondes d'arc puisque sur l'image tu dois échantillonner selon Shannon pour exploiter au mieux tes captures. Plus c'est petit, plus c'est résolu à condition que le seeing le permette.

Pour choisir le bon échantillonnage (le sujet initial du post), partant d'un seeing moyen en sec d'arc (2" par ex) on va calculer la taille du pixel de sa conf en sec pour au besoin s'adapter.

Par ex, avec mon C11 à 2800 de focale je dois être en bin2 avec mon capteur de 5,4µ pour avoir un échantillonnage à 0,8"/pix.

Avec le même capteur en bin1, je suis sous-échantillonné sur ma FSQ85 (2,5"/pix), mais ça importe peu pour le grand champ.

Enfin, à partir du moment où la résolution du tube est supérieure au seeing (et c'est pas bien gros), tu ne gagnes plus rien en résolution, mais tu ramasses surtout beaucoup plus de photons. Dès lors que tu échantillonnes pareil en sec d'arc  (idéalement à 1/3 du seeing) un tube de 300 mm de diamètre ramasse 4 fois plus de photons qu'un tube de 150, ce qui suppose des pixels 2 fois plus grands.

 

[zeubeu]

Oui oui pas de soucis avec toutes les notions que tu évoques : tache d'airy, pouvoir séparateur et échantillonnage. 

A la base je relevais juste le fait que la taille de la psf était lié uniquement au fd 🙂

Faire du binning ça modifie ton échantillonnage final mais en aucun cas la dimension physique de la tâche d'airy. C'est juste que tu lui mets 1, 4 ou X pixels devant sa figure pour l'imager...