Bruit et temps de poses

[pam-pg]

J'essaie d'y comprendre quelques chose dans toute la littérature concernant le bruit des CCD, le fond de ciel et le choix du temps de poses.

 

J'ai fait ce petit tableur (ici rempli avec les données de l'ATIK 314L+ et de mon ciel pour une pose de 300s en Ha). Mais vous pourrez y mettre vos données...seules les cases vertes doivent être modifiées.

 

En haut à droite, on indique le temps total de la séance et on règle le niveau de signal (objet lumineux ou moins).

 

En haut à gauche on règle les paramètres de la caméra et aussi une valeur de fond de ciel à récupérer sur une brute .fit en faisant sous iris une petite fenêtre, clic droit, statistiques, et lire le sigma qui sera en ADU (je sais pas si ça marche avec les raw décodées).

 

Le programme calcule et trace le S/N unitaire ou après addition.

 

J'espère ne pas m'être trompé dans les calcul, merci si un spécialiste peut vérifier qu'il y a pas de loup.

 

On pourra constater que très souvent, il vaut mieux faire beaucoup de poses de 60 s. C'est en général ce qui ressort, même en triturant pas mal les paramètres.

 

http://pam-pg.perso.neuf.fr/Divers/Rapport%20S-B%20atik%20314.xls

 

PS: faut-il comme je l'ai fait additionner les bruits en e-, ou prendre la racine carrée de la somme des carré des bruits ?

Modifié 1 novembre 2011 par pam-pg

[Thierry Legault]

en jetant un coup d'oeil vite fait au tableau, il me semble qu'il y a une foultitude d'erreurs fondamentales. Confusion entre bruit et signal, composition de bruit par addition simple, confusion sur l'influence du nombre de poses entre des poses individuelles constantes et une pose totale constante...

[pam-pg]

Bonjour, c'est l'occasion d'améliorer ça !

Confusion entre bruit et signal

Pour le signal, j'ai cru qu'il dépendait du temps de pose d'une part, et d'autre part du fait que quelque chose de lumineux générera plus d' e- que si elle est moins lumineuse. Pour avoir une approche d'un rapport signal sur bruit j'ai donc imaginé une valeur paramètrable d'e-/s (case J1). Cette valeur est multiplié par le temps de pose et donne une valeur du signal en e- (case G8 à G17). Est-il possible de raisonner de la sorte pour évaluer la part de signal ? Sinon comment feriez-vous ?

 

composition de bruit par addition simple

Oui c'est ma question à la fin, ne faut-il pas plutôt additionner les carrés des bruits et en faire la racine carrée ? Du moins n'est-ce pas une meilleure approche ? (j'ai corrigé le tableau en conséquence).

 

 

confusion sur l'influence du nombre de poses entre des poses individuelles constantes et une pose totale constante...

En fait le raisonnement que j'ai emprunté c'est de se dire "j'ai devant moi la possibilité de poser par exemple 120 minutes". Alors qu'elle durée vont avoir mes poses pour que le rapport signal sur bruit soit maximal. Bien sûr je comprend que faire 50 poses de 10 minutes sera forcément mieux que 50 poses de 60 s. Mais la je pars de la durée globale et je cherche à optimiser mes poses. Donc je ne pense pas faire cette confusion, mais sinon merci de prendre un peu de temps pour m'expliquer l'erreur.

 

Bonne journée.

Modifié 1 novembre 2011 par pam-pg

[yaplusdenuit]

Le signal est proportionnel au temps de pose total, en supposant qu'il n'y ait pas saturation.

Ce temps de pose total peut provenir de l'addition de poses unitaires.

Méme signal pour 10 poses de 5minutes ou 2 poses de 25 mn par exemple

 

Le bruit n'est proportionnel qu'à la racine carré du temps de pose total. C'est la raison pour laquelle on diminue le bruit en augmentant le temps de pose - pas d'autres solution pour une configuration donnée - les réducteurs de bruit par logiciels sont des bricolages (efficaces sans doute) mais ne garantissant pas la fidélité parfaite entre l'objet et son image.

Exemple: si sur une pose totale de 1 heure j'ai un signal de 100 et un bruit de 20, sur une pose de 4 heures j'aurai un signal de 400 (4x plus) et une bruit de 40 (20 x racine de 4).

Le Rapport signal / bruit sera donc passé de 5 à 10, confirmant que le RSB augmente comme la racine carrée du temps de pose total.

Cela répond à ta deuxiéme question: on peut dire effectivement que les bruits s'additionnent quadratiquement (racine de la somme des carrés)

 

Ta 3éme question si j'ai compris: tu disposes de 120 minutes pour faire ton objet.

alors 10 poses de 12mn ou 20 poses de 6mn ou 60 poses de 2mn.... etc

 

Cela dépend de beaucoup de choses, de ton matériel, de ton suivi, de la luminosité de l'objet, du bruit thermique du capteur, de la qualité du ciel .

 

Dans un monde parfait, ces 3 solutions donneraient le méme résultat.

Mais c'est différent parce chaque fois que tu lis le capteur (stockage en mémoire à la fin d'une pose) tu ajoutes du bruit de lecture, qui lui, n'est pas proportionnel au temps de pose, mais fonction du nombre de lecture (=nombre de poses) que tu fais.

 

Logiquement le meilleur serait donc une pose unique de 120mn puisqu'il n'y a qu'une lecture.

 

En pratique tu es limité par les risques de saturation de certaines zones de l'image, la qualité de ton matos, de ton suivi , de ta mise en station, et de plein de petits pépins possible qui te détruiraient 120 mn de pose (les boules...) par exemple passage d'un avion, batterie qui se vide, collision tube/trépied, coup de vent, coup de phare de bagnole... enfin tous ces petits ennuis qu'on a tous et qui ne sont pas catastrophiques sur une pose de 5mn par exemple, alors qu'à la fin d'une pose de 2 heures, c'est l'avalanche des pires jurons qui existent.

 

La question devient alors, combien de temps poser au maximum afin de ne pas prendre tous ces risques, mais en ne réduisant pas, ou si peu, la qualité de l'image finalle.

 

La réponse est dans la valeur relative du bruit de lecture par rapport aux autres bruits.

T Legault qui vient de te répondre nous a montré, en toute logique d'ailleurs, qu'il suffit que le bruit de lecture soit 3 ou 4 fois inférieur aux autres bruits de l'image.

A détailler pour aller plus avant, mais sans vouloir faire de calculs, c'est déjà pas mal de savoir que plus le ciel est de bonne qualité (bien noir), plus il faut poser longtemps pour profiter de cette bonne qualité de ciel.

Dans un ciel trés pollué par la lumiére, on peut se contenter de poses courtes sans conséquences sur la qualité finalle

 

Je n'ai pas eu le temps de me relire - mes excuse pour les fautes éventuelles

[pam-pg]

Ta 3éme question si j'ai compris: tu disposes de 120 minutes pour faire ton objet.

alors 10 poses de 12mn ou 20 poses de 6mn ou 60 poses de 2mn.... etc

 

Cela dépend de beaucoup de choses, de ton matériel, de ton suivi, de la luminosité de l'objet, du bruit thermique du capteur, de la qualité du ciel .

 

Dans un monde parfait, ces 3 solutions donneraient le méme résultat.

Mais c'est différent parce chaque fois que tu lis le capteur (stockage en mémoire à la fin d'une pose) tu ajoutes du bruit de lecture, qui lui, n'est pas proportionnel au temps de pose, mais fonction du nombre de lecture (=nombre de poses) que tu fais.

 

Logiquement le meilleur serait donc une pose unique de 120mn puisqu'il n'y a qu'une lecture.

 

Oui bien compris !

J'ajouterais cependant un autre facteur, qui est le bruit des photons.

Sa valeur en e- est égale à Racine(Fond de ciel en adu x gain inverse).

Lui monte avec le temps de pose, comme le signal d'ailleurs. C'est pour ça que faire des poses hyper longues sous un mauvais ciel n'est pas nécessaire (je sais plus qui disait que c'était du placebo).

 

 

En pratique tu es limité par les risques de saturation de certaines zones de l'image, la qualité de ton matos, de ton suivi , de ta mise en station, et de plein de petits pépins possible qui te détruiraient 120 mn de pose (les boules...) par exemple passage d'un avion, batterie qui se vide, collision tube/trépied, coup de vent, coup de phare de bagnole... enfin tous ces petits ennuis qu'on a tous et qui ne sont pas catastrophiques sur une pose de 5mn par exemple, alors qu'à la fin d'une pose de 2 heures, c'est l'avalanche des pires jurons qui existent.

 

La question devient alors, combien de temps poser au maximum afin de ne pas prendre tous ces risques, mais en ne réduisant pas, ou si peu, la qualité de l'image finalle.

 

La réponse est dans la valeur relative du bruit de lecture par rapport aux autres bruits.

T Legault qui vient de te répondre nous a montré, en toute logique d'ailleurs, qu'il suffit que le bruit de lecture soit 3 ou 4 fois inférieur aux autres bruits de l'image.

A détailler pour aller plus avant, mais sans vouloir faire de calculs, c'est déjà pas mal de savoir que plus le ciel est de bonne qualité (bien noir), plus il faut poser longtemps pour profiter de cette bonne qualité de ciel.

Dans un ciel trés pollué par la lumiére, on peut se contenter de poses courtes sans conséquences sur la qualité finalle

 

Je n'ai pas eu le temps de me relire - mes excuse pour les fautes éventuelles

 

Oui aussi, j'avais bien cette règle d'or en tête, c'est un peu au résultat auquel je m'attendais en faisant ce tableau. il est possible voir probable que je me sois gourré dans les calculs, du coup cette règle ne ressort pas bien (quoique!). J'aimerais bien que thierry ait le temps de se pencher un peu la dessus:).

Néanmoins, on voit bien ce phénomène qui fait que si les poses sont courtes le bruit de lecture devient prépondérant et donc le RSB chute (voir courbe rouge ) quand le nombre de poses augmente. (Si les durées des poses étaient constantes, le RSB serait asymptotique et stagnerait -enfin je pense-, mais ici en plus mon système réduit la durée des poses).

 

Pour la règle d'or de Thierry, elle apparaît plutôt quand on regarde le RSB unitaire des poses, la on voit bien qu'il est asymptotique (courbe bleu) et ça arrive justement quand le bruit total est de 4 fois le bruit de lecture. C'est en phase, je pense qu'il y a juste que mon système est basé sur un temps de pose global (pourquoi, parce qu'en général c'est la question que je me pose sachant que je n'image rarement plus de trois heures - faut aussi dormir ;.)) ou il peut aussi y avoir une arrivée nuageuse prévue....)

 

A+.

Modifié 1 novembre 2011 par pam-pg

[pascvale13]

Salut Pam-Pg,

Une belle iniative, pour t'aider le lien d'un topic sur WA, il y a une foultitude d'infos

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=73940&highlight=temps

Cordialement

Pascal

[pam-pg]

Salut Pam-Pg,

Une belle iniative, pour t'aider le lien d'un topic sur WA, il y a une foultitude d'infos

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=73940&highlight=temps

Cordialement

Pascal

 

Merci Pascal! faut s'accrocher, comme beaucoup d'autres d'ailleurs ;.))