How to - Mesurer le bruit du fond de ciel et celui de lecture

[Pifou]

Salut,

 

Hou la la, bobo la tête moi avec cette file !

 

Ici quand je compile des brutes à 3500 ADU en fond de ciel j'obtiens 3500 ADU sur l'image des 20 brutes compilées. En 16 bits bien entendu.

 

Pour la moyenne c'est normal, ça fait bien 4x 280 = 1120 ADU de SIGNAL

Pour le bruit, je devais trouver, en théorie 8.6 x racine de 4 soit 17

 

pour expliquer la différence entre "vos chiffres", l'un a du cocher l'option "normalisation si dépassement" dans la boite de dialogue "addition d'une séquence" d'IRIS et l'autre non. D'ou une médiane et un sigma qui augmente pour l'un et une médiane et un sigma en baisse pour l'autre.

 

Perso je coche toujours cette option. J'ai un offset maitre à 530 ADU de médiane et avec un sigma à 3,4 ADU.

Lorsque je prend mes bruts à 1080 de médiane et un sigma de 18 en 5 minutes unitaires, que je compile mes 24 poses prétraitées, j'obtiens une image finale avec une mediane à 510 et un sigma à 3,2. Si je décoche cette option, j'ai une médiane à 12300 et un sigma à 64.5 !

 

vous dites la meme chose mais avec de chiffres différents. la valeur de la médiane ou du sigma ... on s'en fout. C'est le rapport entre les 2 qui est significatif, Pas leur valeur pure qui change selon la méthode de traitement.

 

Maintenant, juste histoire complexifier un peu ... si je prend le sigma de mes brut, soit 18 ADU et que j'applique bêtement la formule, je devrais avoir, pour mes 24 poses additionnées un sigma = 18/sqr(24) = 3,6 (ca suit toujours ? )

Hors, au final, j'ai moins ... puisque j'ai ???

3,2 c'est ecrit plus haut m'enfin !!

pourquoi j'ai moins ? ben ... parceque j'ai soustrait l'offset au prétraitement pardi. D'ou ma médiane finale à 510 ADU alors que j'ai des brut à 1080 !

 

bonne méditation

 

Pifou

[Thierry Legault]

Salut,

pour expliquer la différence entre "vos chiffres", l'un a du cocher l'option "normalisation si dépassement" dans la boite de dialogue "addition d'une séquence" d'IRIS et l'autre non. D'ou une médiane et un sigma qui augmente pour l'un et une médiane et un sigma en baisse pour l'autre.

 

oui, j'y pensais justement, ça doit être quelque chose comme ça. Si on fait une addition d'images avec cette "normalisation", vu qu'il y a en général des étoiles saturées dans le champ, cette addition se transforme en moyenne (il y a division par le nombre d'images au final).

 

PS : mention spéciale aussi à yaplusdenuit dont les interventions montrent qu'il a bien compris les choses (oh voilà que je me mets à parler comme un prof moi...)

 

Modifié 1 février 2011 par Thierry Legault

[Xylopicron]

Prof ? donc on peut s'attendre à des polycopiés ou un bouquin dessus ;)

[christiand]

pour expliquer la différence entre "vos chiffres", l'un a du cocher l'option "normalisation si dépassement" dans la boite de dialogue "addition d'une séquence" d'IRIS et l'autre non. D'ou une médiane et un sigma qui augmente pour l'un et une médiane et un sigma en baisse pour l'autre.

 

Ah, voilà l'explication !

 

Bien joué Pifou. T'es le meilleur

 

Chez moi la case est cochée par défaut. Ce qui explique tout. De ce fait nous sommes en phase avec l'exposé de Marc Jousset.

 

Christian

[Siegfried_M31]

pour expliquer la différence entre "vos chiffres", l'un a du cocher l'option "normalisation si dépassement" dans la boite de dialogue "addition d'une séquence" d'IRIS et l'autre non.

Ok, je coche toujours cette option, à la fin du sigma clipping pour 8 images ma médiane passe de 67 à 518.

==> normalisation si dépassement

Il semble donc qu'il n y a pas eu de depassement et donc pas de normalisation.

C'est bien ce que je dit, on discute de la même chose. Si ca se comporte pas pareil ce qu'il y a un truc. J'ai bien pense à cette boîte de dialogue, mais encore l'action de normalisation est conditionné et non systèmatique.

Pour ma part, ayant peu d'images et une médiane d'entrée basse, pas de normalisation, d'ou la médiane monte avec le traitement, pour Christian avec une médiane d'entée plus élevée et eventuellement plus d'images dépassement et normalisation.

Enfin cette boîte de dialogue commence à me livrer ces secrets.

Tu vois Christian, on a bien le même soft et on ne raconte pas des ragauts.

 

Il me reste toujours a savoir comment calculé le RMS.

Tu sélectionnes une zone sans signal dans ton image sous IRIS, tu fais ensuite la commande STAT et le RMS correspond au Sigma

Est ce la bonne réponse?

Je suppose que c'est sur une image brute contenant l'objet après prétraitement.

Modifié 1 février 2011 par Siegfried_M31

[christiand]

Est ce la bonne réponse?

 

Oui, c'est cela (j'avais demandé confirmation à Marc Jousset aprés les RCE)

 

Christian

[Siegfried_M31]

Merci à vous tous, quel sujet sympa.

[yaplusdenuit]

oui, j'y pensais justement, ça doit être quelque chose comme ça. Si on fait une addition d'images avec cette "normalisation", vu qu'il y a en général des étoiles saturées dans le champ, cette addition se transforme en moyenne (il y a division par le nombre d'images au final).

 

PS : mention spéciale aussi à yaplusdenuit dont les interventions montrent qu'il a bien compris les choses (oh voilà que je me mets à parler comme un prof moi...)

 

 

merci Thierry, mais je n'ai pas beaucoup de mérite car j'avais acheté un livre qui s'appelle "Astrophotographie" éditions Eyrolles, 155 pages, que je te conseille de lire car il est trés bien fait. Tu verras tu apprendras plein de choses; l'auteur c'est.... euh... tiens c'est le même nom que toi ? ah ben ça doit étre un homonyme... ou quelqu'un de ta famille ? :D:D

[Siegfried_M31]

Finalement avec mon apn je ne sature jamais, donc pas besoin de pose spéciales pour décramer. Quel avantage par rapport au CCD ;)

[kepler200]

J'ai tout lu mais, plusieures fois la question a été posée sans réponse:

Quelle est la relation entre ADU et Rms???

Sur le 1er post on voit : Sigma =4,5 pour l'offset. Là dessus ChristianD répond : "Sur ton offset tu es à 4.5 ADU"

Soit! mais un peu plus loin tout le monde parle de RmS mais plus de ADU.... 'chuis perdu!!!

Et d'abord c'est quoi Rms? (Rapport M####/Signal??)

[kepler200]

...Un ciel pur ,non pollué, impose des poses unitaires longues, si on veut optimiser l'image finale coté bruit (s'explique car le bruit de fond de ciel est faible)

 

Un ciel pollué s'accomodera de poses unitaires courtes, sans impact sur le bruit de l'image finale. ...

 

Ha oui, et puis celle-là aussi faut me l'expliquer???

Je vais donc rester dans mon jardin faire des poses de 1min max, plutôt que faire 500bornes et être sous un ciel d'encre et poser 30Min. De toute façon le résultat sera le même... pour la tête de cheval ou le quintette.

[Tiflo]

L'ADU (Analog to Digital Unit) est une unité de mesure, alors que le RMS (Root Mean Square) est une valeur statistique, l'écart type.

[Thierry Legault]

Ha oui, et puis celle-là aussi faut me l'expliquer???

Je vais donc rester dans mon jardin faire des poses de 1min max, plutôt que faire 500bornes et être sous un ciel d'encre et poser 30Min. De toute façon le résultat sera le même... pour la tête de cheval ou le quintette.

 

yaplusdenuit est dans le vrai, encore faut-il comprendre correctement ce qu'il a dit...

 

Ce fil est consacré à la détermination du temps de pose unitaire optimal, celui au-delà duquel on n'a plus de gain à augmenter la durée de chaque pose (à temps de pose total égal évidemment). Par exemple, si le temps de pose optimal est de 3 minutes, on aura le même résultat en posant 10x3min ou 3x10min.

 

Ce qu'on dit, c'est que ce temps de pose optimal est plus élevé en ciel sombre (ou, ce qui revient au même, avec des filtres étroits type Halpha). En ciel pollué, le temps de pose optimal est court et ce qui pénalise en premier ce n'est pas le bruit de lecture mais le bruit du fond de ciel. Dit autrement : si on veut profiter à fond d'un ciel sombre, on a intérêt à monter la durée des poses individuelles par rapport à un ciel pollué.

 

Mais il est bien évident qu'à temps de pose total égal, le résultat sera meilleur en ciel sombre.

 

Modifié 3 février 2011 par Thierry Legault

[yaplusdenuit]

Ha oui, et puis celle-là aussi faut me l'expliquer???

Je vais donc rester dans mon jardin faire des poses de 1min max, plutôt que faire 500bornes et être sous un ciel d'encre et poser 30Min. De toute façon le résultat sera le même... pour la tête de cheval ou le quintette.

 

Bonjour kepler200,

Je m'étais mal exprimé et Thierry a explicité:

 

"Mais il est bien évident qu'à temps de pose total égal, le résultat sera meilleur en ciel sombre."

 

je ne l'avais pas rajouté car ça me paraissait évident.

je voulais simplement dire que par ciel pollué, tu pouvais saucissonner en poses unitaires plus courtes (pour un total de temps de poses égal) et que le résultat était le méme que des poses unitaires longues. "Le même" c'est à dire image finale peut étre pourrie si le ciel est trés dégueu., mais le même. (en terme de RSB sur la finale).

Donc inutile de prendre les risques liés aux poses longues (mauvais suivi , MES imparfaite etc..) si le ciel est pollué; on n'aura rien à gagner sur l'image finale.

[christiand]

"Le même" c'est à dire image finale peut étre pourrie si le ciel est trés dégueu., mais le même. (en terme de RSB sur la finale).

 

Salut les bruiteurs

 

C'est vrai qu'en définitive on fait des choses sympa sous un ciel moyennement pollué. Encore une fois je conseille aux gens intéressés de lire la présentation de Marc Jousset dispo sur son site.

 

Une chose que j'ai du mal à piger...

Sous un ciel pollué, comment se place un faible signal ? se place t il toujours au dessus du fond photonique ou est il absorbé par le fond photonique (?) - je ne parle pas du bruit -

J'ai souvent imagé avec mon ancienne Atik16 avec des poses unitaires longues qui donnaient des fonds de ciel à plus de 10 000 ADU. A cette époque je ne savais pas ce que signifiait un ADU. Pourtant je détectais des faibles galaxies de magnitudes 18 ou 19.

Je ne comprends pas pourquoi ces faibles signaux n'étaient pas purement et simplement avalés par le fond de ciel important.

Ce qui revient à dire que le fond de ciel "remonte" tout vers le haut, mais sans absorber, en limitant la dynamique (?)

 

Bon, on séloigne du sujet.

 

Christian

[Thierry Legault]

Christian, le signal utile n'est pas absorbé par le fond de ciel, il s'y rajoute dans tous les cas. De toute façon le fond de ciel n'a pas d'importance en lui-même, ce n'est qu'une constante (éventuellement avec un gradient) qu'il est facile de soustraire. Le problème, c'est le bruit photonique qui va avec (et qui est proportionnel à la racine carrée du signal de fond de ciel). Le signal utile peut être présent mais noyé dans ce bruit s'il lui est inférieur, un peu comme un chuchotement est inaudible s'il y a un bruit ambiant important. Dans ce cas la seule solution est d'avoir un temps de pose le plus élevé possible pour que le signal finisse par émerger du bruit.

[christiand]

Ok, tu confirmes ce que je pensais. Nous en avions discuté plus haut sur ce fil avec Siegfreid.

 

On peut faire une certaine analogie avec une piéce : le sol et les petits objets qui s'y trouvent représentent les "faibles signaux". Le plafond c'est la "saturation" du capteur. Le fond de ciel fait "remonter" le sol entrainant vers le haut les faibles signaux. L'espace qui les sépare du plafond se restreint..

Maintenant si on remplace le sol par de l'eau nous avons les vagues qui représente le bruit. Une piscine couverte . Plus le sol remonte et plus les vagues sont importantes... Faut ramer avec le bruit...

 

Cela pour tenter d'imager ces notions pas tjrs évidentes.

 

 

Christian

[kepler200]

L'ADU (Analog to Digital Unit) est une unité de mesure, alors que le RMS (Root Mean Square) est une valeur statistique, l'écart type.

Ok merci. Donc le RMS, ou Sigma, ou écart type se mesure en ADU. Comme une distance en mètres, un poid en newton.

[kepler200]

Merci Yapludenuit, Christian Thierry pour vos réponse.

J'ai bien compris le sens du fil du poste, mais ma remarque est davantage sur la rétorique plus que sur le théorique.

Il est peut-être plus juste de dire :

"Un ciel pure autorisera des poses utiles longues. Inversement, un ciel polué ne permettra que des poses utilses courtes".

[kepler200]

... le signal utile n'est pas absorbé par le fond de ciel, il s'y rajoute dans tous les cas. De toute façon le fond de ciel n'a pas d'importance en lui-même, ce n'est qu'une constante (éventuellement avec un gradient) qu'il est facile de soustraire. Le problème, c'est le bruit photonique qui va avec (et qui est proportionnel à la racine carrée du signal de fond de ciel). Le signal utile peut être présent mais noyé dans ce bruit s'il lui est inférieur.

 

Tout à fait d'accord! Du coup, pourquoi ne pas faire de photo du CP en plein jour? Le signal utile est tout autant présent, et le fond du ciel n'est qu'une constante, certe un peu plus grande que la nuit.... Y a pas un truc qui cloche quand-même?

Il me semble que dans toutes les théories et formules exposées (Bruit photonique proportionnel à la racine carré du signal du fond du ciel.... d'ailleurs, c'est quoi du "bruit photonique"? ce n'est pas le fond du ciel?), s'appliquent dans le cas idéale d'un capteur sensible à une variation de 1 ADU?(Ce n'est peut-être pas correcte)

il manque un élément utile : la sensibilité du capteur, ou sa dynamique.... Sa capacité à restituer le signal et le bruit.

Car enfin, 30s à la webcam, 30s à l'APN ou 30s à la CCD, dans les mêmes conditions (ciel + champ + setup), ça ne donnera jamais le même résultat.

[Tiflo]

Tout à fait d'accord! Du coup, pourquoi ne pas faire de photo du CP en plein jour?

 

Ouai pourquoi pas !?

C'est surement le capteur qui va saturer très vite ?

[christiand]

Salut Kepler du Grand Nord

 

 

Je vais essayer de donner une ch'tite réponse :

 

Du coup, pourquoi ne pas faire de photo du CP en plein jour? Le signal utile est tout autant présent, et le fond du ciel n'est qu'une constante, certe un peu plus grande que la nuit.... Y a pas un truc qui cloche quand-même?

 

Ah oui, remarque pertinente.

 

Bon, il y a des limites quand même : la saturation du capteur. En plein jour tu obtiens une image toute blanche en une fraction de seconde.

 

d'ailleurs, c'est quoi du "bruit photonique"? ce n'est pas le fond du ciel?)

 

 

C'est vrai, pas facile à comprendre tout cela.

 

Le "fond de ciel" exprimé en ADU c'est un signal, c'est un "courant" si tu préféres. Le bruit du fond de ciel ce n'est pas un signal, c'est une incertitude.

 

Quand tu mesures la longueur d'un piéce (par exemple), tu touves 10.25 metres avec ton metre ruban. On peut appeler ton "signal", Ok ?

Si tu refais 10 fois la même mesure, tu ne trouveras jamais la même chose, par exemple 10.20, 10.25, 10,30 etc....

 

Donc ta mesure (ton "signal") est encadrée par une incertitude, liée à la précision de ta mesure. Ok ?

 

Et bin en imagerie c'est la même chose. Si le signal de ton fond de ciel est de 5000 ADU, il n'est pas partout exactement à 5000 ADU sur ton capteur, par exemple 4950, 5050, 4985 etc... c'est donc 5000 +- quelque chose. Ok ?

Ce "quelque chose" c'est l'incertitude du remplissage d'un photosite à l'autre, c'est le bruit...

Plus exactement en imagerie le bruit prend la valeur de racine carrée de 5000.

 

Voilà min garchon

 

 

Bon, maintenant si je me plante je ne vais pas tarder à le savoir

 

 

Christian

Modifié 4 février 2011 par christiand

[kepler200]

Parfait Christian! Ca dissipe beaucoup de brumes cérébrales....

 

Au sujet de ma remarque, il est clair que les caractéristiques propres du capteur doivent être prises en compte pour réussir à modéliser "la prise de vue".

[christiand]

Oui bien sur.

 

Un dernier point : j'ai fait une analogie trés simple pour expliquer la notion de bruit.

En réalité avec Iris on évalue le "sigma", c'est à dire l'écart type associé à la valeur moyenne du signal. C'est également une incertitude, liée à la notion de dispersion des valeurs de "remplissage" de chaque photosites (+ ou - "quelque chose"...) Mais on ne va pas entrer dans le détail du calcul statistique du sigma.

 

Christian

[yaplusdenuit]

Merci Yapludenuit, Christian Thierry pour vos réponse.

J'ai bien compris le sens du fil du poste, mais ma remarque est davantage sur la rétorique plus que sur le théorique.

Il est peut-être plus juste de dire :

"Un ciel pure autorisera des poses utiles longues. Inversement, un ciel polué ne permettra que des poses utilses courtes".

 

bonjour kepler,

Il serait plus exact de dire "un ciel pur IMPOSERA des poses unitaires longues" car sinon tu vas te retrouver avec un bruit de lecture qui va gâcher tous les efforts mis dans tes nombreuses heures de pose cumulées, puisque tu fais tout ça pour réduire le bruit, Ok?

Pour mieux le comprendre dis toi qu'à chaque photo tu rajoutes du bruit (de lecture) qui est constant quel que soit la durée de ta pose unitaire.

Prends le cas extréme où tu fais une photo à chaque seconde: tu pourrais en faire des milliers, ton objet ne "sortira" pas du bruit de lecture, ou du moins trés difficilement quoique...heureusement on a la chance que le bruit ne s'ajoute que de façon quadratique.

Je crois que le théoréme de Shanon (des restes de l'école..:D ) dit qu'on peut toujours faire ressortir un signal périodique, même trés faible, d'un bruit pourvu qu'on y mette le temps - c'est en tout cas appliqué à l'électronique pour les liaisons radio trés longues distances; ça devrait étre vrai aussi pour les images (à faire confirmer par des spécialistes de traitement du signal - hors sujet ici).

 

Quand au ciel pollué, rien ne t'interdit de faire des poses longues tant que tu ne satures pas. Mais tu ne gagneras rien en terme de RSB dans l'image finale, à faire des poses longues, dés le moment où le bruit de fond de ciel des poses unitaires dépasse 3 ou 4 fois le bruit de lecture.

Ce qui veut dire que tu peux saucissonner ta pose totale en de nombreuses petites poses courtes, sans impact sur l'image finale.

Alors que si tu fais ça avec un ciel pur, tu te pénalises beaucoup avec le bruit de lecture.

 

Pfff.. pas simple la communication par écrit vite fait sur le gaz

[F5RRR]

Bonsoir a tous

2 petites questions

Pour revenir sur le 3 à 4 x la valeur du sigma a ne pas dépasser c'est bien la valeur d'un offset brut et non d'un offset maitre ?

Ensuite peut on dire

J'image en ciel poluer en ville et sur une brute de 300sec j'arrive a 166 de sigma ( ecart type )

Si je divise mon sigma sur mon temps de 300sec est ce que je peut dire que chaque sec correspond a une valeur de sigma ?

Ce qui peut me donner un temp de réference a ne pas dépasser

Bon je dit cela pour des imgs faite tjrs a peut près dans les même condition ( lune et transparance )

En attendant de vous lire

A bientôt . Eric

[Tiflo]

Bonsoir

Pour revenir sur le 3 à 4 x la valeur du sigma a ne pas dépasser c'est bien la valeur d'un offset brut et non d'un offset maitre ?

Oui, c'est bien sur un offset brute.

 

Si je divise mon sigma sur mon temps de 300sec est ce que je peut dire que chaque sec correspond a une valeur de sigma ?

J'en doute, car le sigma n'augmente pas linéairement avec le temps de pose. Il augmente comme la racine carrée du signal du fond du ciel. Je te laisse faire faire le p'tit calcul.

[Thierry Legault]

pour le bruit de photons, c'est physique : même un capteur parfait donnerait une image bruitée. Il faut imaginer les photons qui arrivent comme les gouttes de pluie qui tombent : c'est désordonné et il y a une part aléatoire. Si on compte à chaque seconde les photons qui arrivent d'une étoile qui envoie disons 1000 photons par seconde en moyenne dans notre télescope, on va trouver peut-être 990, puis 1017, puis 1001 etc. (ça c'est du bruit temporel, mais on a le même phénomène en spatial : sur une plage de lumière uniforme, chaque pixel n'a pas reçu exactement la même quantité de photons que ses voisins). L'amplitude du bruit (qu'on caractérise habituellement par son écart-type, ou sigma) est fonction de la racine carrée du nombre de photons : plus il y a de photons, plus il y a de bruit, mais le rapport des deux ( le RSB ) s'améliore.

 

Modifié 4 février 2011 par Thierry Legault

[philming]

Tenez, en cherchant un peu sur d'autres forums, je suis tombé la dessus pour ceux qui shootent à la CCD...

 

http://starizona.com/acb/ccd/calc_ideal.aspx

[Azergoth]

Salut à tous ;-)

 

Petite parenthèse: pour ceux qui ne me connaissent pas, je viens de me présenter dans la section de présentation (logique...)

Et excusez moi de déterrer cette conversation passionnante! j'ai appris beaucoup de choses!

 

Cela dit, j'ai quelques questions... Cette histoire est bien jolie, mais concerne surtout le bruit de lecture, or n'est il pas négligeable (ou en tous cas moins important) dans la part totale du bruit sur pose longue?

 

Si non, au final, on fait comment pour déterminer la combinaison sensibilité - temps de pose idéal?