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Gain et bruit sur CCD

LeMitch

Par LeMitch
dans Matériel astrophotographique

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LeMitch

LeMitch

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Bonjour,

Le gain de la CP2-MS étant réglable, je recherche le bon niveau permettant d'avoir les temps de pose les plus courts possibles, tout en gardant un niveau de bruit rattrapable par le nombre de poses.

Connaissez-vous une méthode plus précise que le pifometre de mesure du bruit ?

Je pensais à un truc du genre sigma donné sur une zone par IRIS, mais je ne sais pas si c'est le bon paramètre, et quelle est la limite acceptable.

Michel

jmarc

jmarc

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bonjour,

Avec IRIS. tu sélectionnes une zone sans rien dedans, tu clique droit, statistique. Le bruit est donné par sigma.

tu peux alors le comparer à celui d'une image d'offset. S'il est plus important (dans un rapport plus grand que 3 ou 4) cela ne sert à rien de poser plus longtemps en pose unitaire.

LeMitch

LeMitch

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Bonjour jmarc,

J'ai l'impression que la méthode que tu m'indiques sert à calculer les poses les plus longues qu'il est utile de faire ?

Ca tombe bien, c'est aussi une question que je me posait.

L'objet de mon post est plutôt comment déterminer le gain maximum à appliquer à la caméra.

Est-ce qu'on peut utiliser ta méthode en comparant le sigma d'un offset et celui d'un dark ?

Michel

christiand

christiand

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Bonjour

 

 

Le bruit est donné par sigma.

tu peux alors le comparer à celui d'une image d'offset

 

Il me semble que le sigma de la fonction Iris indique la "déviation standard", la dispersion ou encore l'écart type de la mesure, plutôt que son niveau (?)

 

 

 

Christian

LeMitch

LeMitch

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Oui,

j'ai trouvé la même information là : http://astrosurf.com/ccdbazar/D-Materiel/BruitCamera1/Bruit01.html, encore merci C. Buil !

On avance. Maintenant que je sais mesurer le bruit, et sachant que le bruit diminue avec la racine carrée du nombre de poses, je peux peut-être commencer à faire des mesures de bruit à différents gains et voir quelle valeur de gain est la plus rentable.

Michel

christiand

christiand

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sigma est la valeur du bruit local :

 

Non, C. Buil l'explique, c'est bien la valeur de l'écart type, c'est à dire la dispersion des valeurs des pixels.

 

En stat, on peut avoir un bruit moyen à 1500 avec un sigma de 150 et un bruit moyen plus faible (exemple 1000) avec un sigma plus important (ex 200) si les pixels sont moins homogénes.

Ce sont des valeurs qui ne veulent rien dire, c'est pour l'exemple.

 

Perso je préfére le bruit plus élevé mais plus homogéne que le bruit moins éléve mais plus hétérogéne.

Le 1er se corrige mieux.

 

Pour avoir une idée du bruit il faut donc tenir compte du centrage (moyenne) et de l'écart type.

Une valeur de sigma sans la moyenne ne veut rien dire.

 

 

Content, j'ai vu qu'Iris faisait des stats intéressantes... il est vraiment complet ce soft.

Merci pour le lien.

 

 

Christian

LeMitch

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Bonsoir Christian,

je ne comprends pas bien ta réponse, j'ai l'impression que tu dis non, tout en abondant dans le même sens. Dans l'article que je cite C. Buil indique bien "La valeur effective du bruit dans l'échantillon est fournie par l'écart-type, représenté par le symbole s (sigma)".

En tout cas, tout à fait d'accord avec toi, le niveau moyen importe peu.

Michel.

christiand

christiand

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Bonjour

 

Si C. Buil écrit que c'est uniquement la valeur de l'écart type qui informe du niveau du bruit et bien c'est une erreur.

Tout le monde peut se tromper.

 

Ou alors C Buil emploie le mot "sigma" pour autre chose, mais cela n'étonnerait.

 

Si on me dit "j'ai un sigma de 200 pour ma valeur de bruit", ça ne veut rien dire du tout.

 

 

Un écart type (sigma) ne veut rien dire sans la moyenne de l'échantillon analysé.

D'ailleurs, d'une façon courante, dans la vie courante on parle souvent de la moyenne, sans parler de l'écart type.

Quand on annonce que les Français mesurent en moyenne 1.72m , on oublie de donner la valeur du sigma.

Mais c'est bien la moyenne que l'on retient et "qui parle".

 

Bref, si on me dit "j'ai un bruit de 1500 en moyenne", c'est déja une information.

Mais elle est insuffisante sans la valeur du sigma associée.

Il est préférable de dire "j'ai un bruit de 1500 en moyenne avec un sigma de 200".

 

De cette façon on sait que 95% des valeurs des "pixels bruités" sont comprises entre +- 2 fois la valeur du Sigma, soit 1500 +- 400. Les 5% restants sont les marginaux.

 

 

 

Un sigma peut être imagé sous forme d'une cible sur laquelle tu tires une cartouche de fusil de chasse.

Si tu vises bien tu as un nuage d'impacts pour chaque plomb, centré sur la cible.

Si le canon de ton fusil n'est pas bon, le nuage sera dispersé avec des plomb partout sur la cible. Disons que 95% des plombs vont couvrir toute la surface de la cible, du "0" jusqu'au "10". Quelques plombs (5%) ne sont pas dans la cible et partent dans la botte de paille...

Si le canon est trés bon tu auras un nuage d'impacts trés serré, trés regroupé autour du centre. Disons que 95% des impacts seront entre le "7" et le "10".

Le "diamétre" de la zone d'impact donne une idée sur la valeur du Sigma. Le centrage de ton tir sur la cible donne une idée sur la valeur de la moyenne.

Bon c'est trés imagé, difficile d'expliquer...

 

 

Mais bon, on ne va pas en faire tout un "fromage". C'est un avis sur les stats que je connaissais bien dans une vie antérieure... :rolleyes:

Le principal est que tu as les infos pour ta CCD :be:.

 

 

Christian

LeMitch

LeMitch

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Bonjour,

je n'ai pas encore mes infos, mais ça avance.

Bien sur, tu as raison, le niveau de bruit est très important.

Mais, est-ce qu'avec un sigma qui tendrait vers 0, le bruit ne serait pas autre chose qu'un offset, qu'il suffirait de soustraire à l'image ?

Michel

jmarc

jmarc

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Le bruit c'est l'écart-type des photons issus du ciel qui arrivent sur l'image en suivant une loi de Poisson. Ce bruit est égal à la racine carrée du signal du fond du ciel.

Donc à mon avis le bruit du fond du ciel n'est pas une moyenne (qui correspond à mon avis au signal moyen ) mais l'écart-type du signal .

etmo

etmo

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Petite info, Iris donne trois valeurs :

La moyen des pixels la médiane des pixels et écart type entre pixel noté sigma dans la fenêtre de sortie.

Pour obtenir un niveau de bruit global, il faut extraire que la partie aléatoire. La méthode la plus simple est de faire deux poses dans les mêmes conditions et de les soustraire. Tout signal et toutes déviations systématiques sont automatique éliminés par cette méthode. La valeur SIGMA mesurée par iris sera alors égale au bruit global multipliée par racine de deux (~1.414 x Sigma unitaire).

etmo

etmo

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Pour info un vieux truc qui permet de répondre à ta question. complètement passé inapercu à l'époque et pas dans les tutoriaux non plus:

 

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=28204

 

Sinon vas sur mon site à la rubrique liens utiles. Tu devrais trouvez des responses par expérimentations et tatonements. C'est pas du C Buil, mais ca permet de faire des manipes pour comprendre.

 

.

LeMitch

LeMitch

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Bonsoir,

Moi aussi, etmo, j'avais repéré le post, mais je ne m'y étais pas attardé, car pour le moment, ça n'est pas par rapport à la pollution lumineuse que je suis préoccupé.

Beaucoup d'informations dans tes différents posts ...

En résumé, est-ce que je peux raisonner comme ça :

- pour différentes valeurs de gain de la caméra, je fais 2 darks et quelques offset. Le temps de pose peut être assez court puisque le bruit ne dépend pas du temps de pose, disons 30 secondes.

- après avoir soustrait l'offset de chacun des darks, je fais la différence de chaque paire de darks. J'ai donc le bruit lié à chacun des gains (sigma/1.414).

- pour chacun des gains, je fais quelques images d'un objet, pas forcément astronomique, pour mesurer son ADU.

- A partir de là,

-- par la mesure d'ADU je connais le temps de pose que me fait gagner l'augmentation du gain

-- les darks m'indiquent le niveau de bruit induit par l'augmentation de gain. Sachant que le bruit diminue proportionnellement à la racine carrée du nombre de poses, je peux trouver le point d'inflexion à partir duquel l'augmentation du gain ne diminue plus le temps de pose global.

 

Ca marche ça ?

 

Michel.

etmo

etmo

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Bonsoir,

- pour chacun des gains, je fais quelques images d'un objet, pas forcément astronomique, pour mesurer son ADU.

- A partir de là,

-- par la mesure d'ADU je connais le temps de pose que me fait gagner l'augmentation du gain

-- les darks m'indiquent le niveau de bruit induit par l'augmentation de gain. Sachant que le bruit diminue proportionnellement à la racine carrée du nombre de poses, je peux trouver le point d'inflexion à partir duquel l'augmentation du gain ne diminue plus le temps de pose global.

 

Ca marche ça ?

 

Michel.

 

 

Normalement le gain ne joue presque pas sur le rapport signal bruit, comme l'iso sur un APN. Donc une valeur faible du gain permet de conserver de la dynamique. Par contre augmenter la durée des poses unitaires permet de gagner sur le rapport signal bruit. Mais la encore, il y a une limite avec le bruit photonique du fond ciel et le bruit thermique de la camera. En gros, quand le bruit thermique (mesurable par le dark) ou quand le bruit photonique domine (2 x le bruit de lecture par exemple) rallonger les poses unitaires n’apporte plus grand-chose.

En résumé quand les temps unitaires sont courts, tu as l’équivalence pour la relation suivante :

Racine(N1) x T1 = Racine(N2) x T2

(100 poses de 1s ó1 pose de 10s ó 2 poses de 7s)

N nombre de pose et T temps unitaire des poses. Temps globale = N x T

Quand le bruit thermique ou photonique domine :

N1 x T1 = N2 x T2

(2 poses de 10 minutes ó 1 pose de 20 minutes)

Désolé, il n’y à pas beaucoup d’autres solutions pour optimiser les poses.

LeMitch

LeMitch

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  • Auteur
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Bonsoir,

dommage. Je ne croyais pas à une solution miracle, mais je pensais pouvoir améliorer les choses en peaufinant le gain ...

Je vais quand même faire quelques mesures, histoire de mieux connaitre la caméra.

Michel.

  • 4 semaines plus tard...
etmo

etmo

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Une question de proportion quand même. Si le gain ne joue pas sur le rapport signal bruit en gros au dessus de 20%. Passer de 20% a 100% fait perdre un facteur 5 sur la dynamique sans apport significatif sur le rapport signal bruit. Et pour le ciel profond la dynamique à autant d’importance que le signal sur bruit pour ne pas saturer des portions d’images.

LeMitch

LeMitch

Posté
  • Auteur
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Bonjour etmo,

Je ne l'avais pas envisagé sous cet angle.

J'imagine juste que je peux avoir le même signal, en posant un peu moins de temps.

Michel.

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