Taille des photosites et F/D maxi

[BBBenj]

Bonjour,

 

Voici ce que j'ai trouvé :

 

Taille de pixel (photosite) et ouverture minimale conseillée

 

Le problème de la diffraction en numérique

 

Côté du pixel carré (en micron)

 

2,9 µm : f/ 5.6 ;

3,0 µm : f/ 6.3 ;

3,2 µm : f/ 6.3 ;

3,4 µm : f/ 7.1 ;

3,6 µm : f/ 8.0 ;

3,8 µm : f/ 8.0 ;

4,0 µm : f/ 9 ;

4,5 µm : f/ 10 ;

5,0 µm : f/ 10 ;

5,5 µm : f/ 11 ;

6,0 µm : f/ 13 ;

6,5 µm : f/ 14 ;

7,0 µm : f/ 14 ;

7,5 µm : f/ 16 ;

8,0 µm : f/ 16 ;

8,5 µm : f/ 18 ;

9,0 µm : f/ 18 ;

9,5 µm : f/ 20 ;

10,0 µm : f/ 22 ;

11,0 µm : f/ 22

12,0 µm : f/ 25 ;

 

On comprend qu'avec un Nikon D2X on ne dépassera pas f/11 alors qu'avec un Canon 5D on pourra employer f/16.

 

On lira avec minutie l'excellent ouvrage de Bouillot (cours de photographie

numérique).

Ce que je comprends, c'est que la plupart des webcams qu'on utilise en planétaire avec des barlows phénoménales, et donc des des F/D de fous, on dépasse largement les capacités de nos capteurs.

 

Pour moi, si j'utilise une SPC900 (taille photosites = 5,6 µm), je ne peux pas dépasser le F/D originel de mon tuyau. J'oublie les barlows x3, x4, voir même x5 (pour Mars par exemple), si j'ai bien compris ?

[christiand]

Bonjour

 

La taille des photosites c'est un paramétre. Mais le plus important en astrophoto c'est l'échantillonnage, c'est à dire l'angle que représente un photosite sur la cible.

Cette valeur doit être optimisée et va dépendre de la cible (sa luminosité par exemple) et du seeing. Bien entendu elle sera différente en CP et en planétaire.

 

Christian

[BBBenj]

Bonjour Christian,

 

Justement, je voudrais comprendre. Parce que j'imagine bien que ce que j'ai cité ici va à l'encontre des habitudes en astro et que nos pros qui font de merveilles ici (dont tu fais partie, c'est sûr !!:god:) n'utilisent pas stricto sensu ces informations, et ce ne sont pas les derniers des c ns !! C'est le moins que l'on puisse dire...

 

Donc, tu l'as compris, ce que j'aimerais, c'est une belle explication sur le fonctionnement, car les tutos que je lis ici ou là ne sont pas toujours très clairs. Comme je le disais dans un autre sujet, appliquer sans comprendre, c'est un contre-sens, n'est-ce pas ?

[Franck34]

Pour l'échantillonnage c'est 206x taille du pixel/focale imageur.

Pour le ciel profond, on peut estimer une marge entre 0,5 et 3 sec d'arc (enfin je ne pense pas me planter.)

[Tiflo]

Bonjour,

 

J'avoue que je comprend pas le rapport entre le F/D et la taille des photosites. Le seul truc pertinent est l'échantillonnage (la "résolution" si tu préfères), qui lui dépend de la taille des photosites et de la focale.

 

Une formule empirique pour calculer l'échantillonnage :

E=206*p/F

avec

• E : l'échantillonnage en "/pixel
  
• p : taille du photosite en µm
  
• F : la focale du télescope
  

 

En photographie longue pose (ciel profond), on obtient rarement des détails inférieurs à 2" (dépend de ton site d'observation) car la turbulence s'accumule au fur du temps et empâte les images.

Le théorème de Shannon nous dit :

"la fréquence d'échantillonnage d'un signal doit être égale ou supérieure au double de la fréquence maximale contenue dans ce signal"

En gros cela veut dire qu'il faut échantillonner au minimum à 1"/pixel pour imager le ciel profond.

 

Dans le cas de la photographie planétaire, on essai de s’astreindre de la turbulence en sélectionnant les images les moins déformées. Dans ce cas on utilise le pouvoir de résolution maximal de notre télescope, qui lui dépend du diamètre (et de la longueur d'onde) mais pas du rapport F/D.

Ce pouvoir de résolution se calcul empiriquement avec la formule :

R=120/D

• R : le pouvoir séparateur
  
• D : diamètre du télescope en mm
  

 

Dans le cas de ton C9.25, le pouvoir de résolution vaut 120/235=0.51". Donc, théorème de Shannon => il faut échantillonner au minimum à 0.51"/2=0.255"/pixel

 

On retourne à l'expression de l'échantillonnage pour calculer la focale idéale :

F=206*p/E = 206*5.6/0.255 = 4523 mm

Soit un F/D de 19.2, donc clairement aucun rapport avec le F/11 que tu cites.

 

Dans ton cas, une barlow X2 est suffisante pour le planétaire.

 

 

J'ai vu ça sinon :

http://www.lesnumeriques.com/legrandforum/avis/Appareils-Photo-Camescopes-Numeriques/diffraction-phenomene-pixels-sujet_2424_1.htm

Je ne comprend toujours pas le rapport entre la diffraction et la taille des photosites, je vois juste que la pose du bas est bougé et celle du haut non ... assez logique vu qu'il pose 4 fois plus longtemps quand il double le F/D

 

Tiflo

Modifié 10 mai 2011 par Tiflo

[tifilouflo]

Salut,

Je profite de ce post pour poser une petite question:

Avec ma config j'ai un échantillonage de 4.36 si mon calcul est bon; config=

taka fs60 avec réd : 255mn de focale

Atik 383l+ : pixels de 5.4

Quel résultat cela va t'il avoir sur mes clichés?

De façon plus générale, quelles sont les conséquences d'un sous-échantillonage et d'un sur-échantillonage?

[Tiflo]

Tu es sous-échantillonné, mais avec une focale aussi courte c'est difficile de faire mieux.

Tu perdras quelques détails, mais rien de grave.

 

En sous-échantillonnant tu ne vois pas des détails que tu pourrais résoudre. Par contre tu peux utiliser des algorithmes types "Drizzle" pour gagner en résolution, IRIS fait ça très bien.

En sur-échantillonnant tu utilises des pixels pour rien (on peut utilisé le binning pour résoudre ces problèmes)

 

 

 

Une doc assez complète sur l’échantillonnage :

http://www.avex-asso.org/dossiers/wordpress/?page_id=158

[patry]

BBBenj> Je pense que le (gros) différentiel porte aussi sur le fait qu'en photo (diurne) on a une image unique, et qu'en astro on composite et qu'on peut (largement) dépasser les constantes qui sont données !

Du coup, pour pas récupérer des pâtés, on sous échantillonne forcément un peu !

 

Marc

[Tiflo]

Du coup, pour pas récupérer des pâtés, on sous échantillonne forcément un peu !

 

Le problème est bien là, il ne parle pas d'échantillonnage puisqu'il parle de rapport F/D,

c'est même dit clairement dans le lien que j'ai mit :

Oui, quelle que soit la longueur focale, la relation est uniquement fonction de l'ouverture.

[BBBenj]

Bonsoir,

 

Donc je n'avais pas trop bu en faisant état de cette information.

 

Par contre, pour la théorie du "bougé" qui causerait le flou, non, je n'y souscris pas. D'une part, il est encore au 1/125e de seconde... Il précise d'ailleurs qu'il n'y avait pas de vent et qu'il n'avait pas abusé de substances alcooliques. J'ai également vu le même type de démonstration sur un autre site où la photo était celle d'un billet de 10€ sur papier calque, avec appareil sur pied. Et on avait exactement le même type de résultat.

 

 

@ Marc :

Il faudrait se pencher plus en avant sur la théorie et revoir tout ce qui concerne la diffraction, mais effectivement, entre l'ouverture et la petite taille des photosites, ça peut s'expliquer. Après, est-ce qu'ils ne parlent pas du diaphragme incorporé à l'objectif ????? C'est aussi une hypothèse. Je pense qu'il faudrait se pencher sur l'ouvrage du Sieur René Boileau pour mieux comprendre.

[patry]

Le problème est bien là, il ne parle pas d'échantillonnage puisqu'il parle de rapport F/D,

 

Si tu part des deux équations (que tu a toi même cité) et que tu remplace l’échantillonnage par la résolution (tu est en plus libre de faire jouer Nyquist/Shannon), tu va voir un terme en F/D apparaître ... tiens donc !!!

Du coup l'un ne va évidemment pas sans l'autre !

 

 

Marc

[Tiflo]

Si tu part des deux équations (que tu a toi même cité) et que tu remplace l’échantillonnage par la résolution (tu est en plus libre de faire jouer Nyquist/Shannon)

 

C'est pas faux ...

Une connerie de plus ... punaise vivement la fin des exams.

 

Tiflo

[BBBenj]

Bonsoir,

 

Là, non, il n'est pas question de résolution ou autre échantillonnage, mais de diffraction. La lumière qui frappe de petits objets (de l'ordre de 4µm) et qui diffracte, si j'ai bien tout suivi...

[xanax]

super les gars, j'viens de lire le post et j'ai mal a la tête sympa

[patry]

BBBenj> Oui, c'est tout à fait cela.

Mais quand on fait intervenir l'échantillonnage on parle aussi de résolution (R = 120/D, mais on peut prendre d'autres formules) et cela vient d'où à ton avis ?

 

La résolution EST limité par la diffraction, sinon, rien n'interdirait de grossir x2000 avec un 200mm avec suffisamment de lumière !

 

 

Marc

[BBBenj]

Bonjour Marc (et les autres aussi, rassurez-vous, je suis un gars poli !),

 

Il faudrait que je me replonge dans mes cours d'optique, mais ça remonte à loin ! Bref, en substance, quand la lumière arrive sur un objet comparable avec la longueur d'onde, suivant l'angle avec lequel il atteint cet objet, il y a diffraction ou pas. Donc on a un lien entre d'une part l'ouverture (qui donne l'angle), donc bien le rapport F/D, et pas seulement F ou seulement D, et d'autre part la taille du photosite. Et en CMOS, ils sont plus petits qu'en CCD.

 

Après, j'ai commencé à chercher des détails sur ça, mais je n'ai pas trouvé le livre de René Bouillot en téléchargement nul part (libre ou pas). Si quelqu'un a une piste, qu'il me fasse un MP ! Ce serait pour voir comment il explique ça plus précisément. Parce que je doute que ce livre soit sur les étagères de la Fnac, en stock, pour une consultation sur place.

[CCD1024]

Pour faire simple, le calcul donné dans le 1er post ne concerne que les problemes de diffraction en photo traditionnelle, c'est à dire, lorsque l'on ferme trop le diaphragme, au lieu de gagner en qualité d'image, on va malheureusement perdre car l'image va devenir plus floue à cause de la diffraction. Plus les pixels sont petits, plus le phénomène apparait vite.

 

Pour l'astro, il faut raisonner en échantillonnage. Et quand bien même ! On fait avec ce qu'on a, de toutes façons

Et toujours en astro, je pense qu'on est limité plutot par la turbulence que la diffraction non?

[BBBenj]

Bonjour à tous,

le calcul donné dans le 1er post ne concerne que les problèmes de diffraction en photo traditionnelle, c'est à dire, lorsque l'on ferme trop le diaphragme

Bien justement, ils parlent à F/D = 11 à 16... On est d'accord qu'en ciel profond, on est loin de ces rapports et donc tous les capteurs se valent. Non, le problème se pose en planétaire, quand on travaille à F/D 20, 30, 40... Et là, le problème se pose-t'il ??

 

OK, la turbu est terriblement destructrice à ces grossissements, mais est-ce qu'on ne rajoute pas la peste au choléra ?

 

Je n'ai pas de solution, bien évidemment, si ce n'est chercher dans la piste de l'augmentation de la taille des photosites. Ce qui validerait encore plus l'utilisation de capteurs CCD avec de gros photosites (voire même énormes !), notamment en comparaison avec les webcams à capteur CMOS qui justement ont de tout petits photosites. Et ça renforcerait la justification des gros CCD... Ce qui, finalement, reste logique. Et plus le photosite est gros, plus on ne voit que la turbulence !

Modifié 11 mai 2011 par BBBenj

[patry]

On tourne en rond !

 

La taille (angulaire) de la tache de diffraction ne dépend que de D, sa taille (géométrique) dépend de F et de D ! De même l'échantillonnage ne dépend que de F (et jamais de D).

 

Du coup quand tu mélange les deux, tu obtiens bien une équation avec du F et du D !

 

Res = 120/D (en seconde d'arc, D en mm)

Ech = 206 * p / F (en seconde d'arc, p en microns, F en mm)

 

Si tu prends pour Ech la moitié de la résolution du telescope (Nyquist/Shannon) tu obtiens

Ech = Res/2 = 60/D = 206*p/F

p = F/D * 60/2061

 

Donc pour un "p" donné, tu a un F/D induit !

Rien de différent que ce qui est indiqué dans le tableau de la première page (aux valeurs près car eux n'ont pas prise en compte Shannon ... erreur grossière). Mais rien ne sert de critiquer les valeurs numériques, ce qui compte c'est surtout de saisir la physique qui se cache sous les formules.

 

Marc

[BBBenj]

Salut Marc,

 

OK pour tout ce que tu dis. C'est le quotidien de l'astram !

 

Mais mes vieux souvenirs d'optique générale me titillent. Et l'angle sous lequel la lumière atteint les photosites ? Ce qui cause justement la diffraction. Et ça, ça dépend ni de F, ni de D, mais bien de F/D...

[patry]

D'où les micro-lentilles sur les capteurs. Car, rappelle toi (vu qu'on évoque le passé) le discours sur les rayons latéraux qui provoquaient un vignettage des optiques les plus ouvertes !

 

C'est un lointain souvenir désormais sur les APN ... mais peut être qu'il y a une correction logicielle derrière en plus de la présence des lentilles de focalisation ?

[BBBenj]

Re...

 

Comme quoi il faut penser vraiment à tout ! Belle démonstration, Marc ! Merci pour ces infos, ça éclaire tout... Et oui, avec les micro-lentilles, ça élimine le problème de la diffraction... Tout bêtement !

[Kevinb]

Pour faire simple, le calcul donné dans le 1er post ne concerne que les problemes de diffraction en photo traditionnelle, c'est à dire, lorsque l'on ferme trop le diaphragme, au lieu de gagner en qualité d'image, on va malheureusement perdre car l'image va devenir plus floue à cause de la diffraction. Plus les pixels sont petits, plus le phénomène apparait vite.

 

Exactement, la planche de valeurs donne la limite de diffraction dans l'espace image (soit entre le capteur et la dernière lentille.

Mais attention! Celle ci dépend de la longueur d'onde et est donnée en gros par la formule suivante:

 

A'B'dif=1,2 Lambda NO , où A'B'dif est la taille de l'image donnée si l'on ne considère que la diffraction, Lambda la longueur d'onde en nanomètre, et NO le nombre d'ouverture (ou rapport F/D).

 

La table est en gros donnée pour une longueur d'onde "moyenne" de 445nm. Donc si on augmente NO, forcément la taille du photosite doit être supérieure à A'B'dif pour que la diffraction ne limite pas la résolution.

 

Pour l'astro, il faut raisonner en échantillonnage. Et quand bien même ! On fait avec ce qu'on a, de toutes façons

Et toujours en astro, je pense qu'on est limité plutot par la turbulence que la diffraction non?

 

Oui si on considère des focales moyennes à longues. Dans mon cas, à 255mm je suis à un poil plus de 4''/p d'échantillonnage avec le 450d (5,4 micromètre/pixel de mémoire pourtant), donc c'est ce dernier qui mène la danse (quasiment). Mais mis à part quelques exceptions, tu as raison.