Paramètre unique pour décrire les performances en bases lumières d'un capteur ?

[FroggySeven 182]

C'est en lisant le fil "quel successeur pour l'A7s" que cette question m'est venue à l'esprit, mais j'ai hésité à y poser ma question,

car elle me paraissait un peu trop générale et naïve par rapport au niveau technique de cette discussion.

 

A nombre de pixels égal,

1a) quand les pixels sont plus petits, ils reçoivent moins de lumière...

1b) sauf que le cercle image est plus petit, et on peut concentrer la lumière dans les mêmes proportions

(avec un réducteur ou tout simplement en diminuant la focale à diamètre égal).

Bref en théorie ça ne devrait absolument rien changer pour le bruit.

1c) En pratique c'est la place pris par le "câblage" qui rend les gros pixels intéressants pour les basses lumières.

En d'autres termes, le problème n'est plus linéaire et donc compensé, mais affine.

C'est quel paramètre qui décrit ça ?

 

A surface de capteur égale,

quand on augmente le nombre de pixel, 2a) on a plus de bruit sur chaque pixel... 2b) sauf que le bruit est plus "fin" sur l'image.

Existe -t-il une modélisation théorique de ces phénomènes 2a/2b ? un paramètre unique  les regroupant ?

 

Existe-t-il un paramètre unique  regroupant  les phénomènes 1c + 2  ?

Modifié 20 janvier 2018 par FroggySeven

[Lucien 11 292]

Froggy,

 

<<<     A question trop vaste donc, risque important pour le sujet, en boucle de tourner !    >>>   Dirait Maitre Yoda.

 

Réponse générale et sans plus autre précision moi connaitre, à lire pour toi, moi t'inviter :

 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Efficacité_quantique_de_détection

 

Le seul "performances" est bien trop vague

"Basse-lumière" est bien trop vague...

Capteur à pixels seulement ou pas ?

Précisez mon ami.

 

Lucien

[FroggySeven 182]

padawan déjà content de découvrir qu'il y a une notion qui s'en rapproche :-) 'va falloir creuser

 

il y a 27 minutes, Lucien a dit :

Le seul "performances" est bien trop vague

"Basse-lumière" est bien trop vague...

je m'en doutais :-/

 

oui oui avec des pixels.

 

 

[Kaptain 5 875]

Il me semble que c’est plus simple que ça : plus la surface d’un récepteur est grande, plus grand est le courant généré. Donc à intensité lumineuse égale, on a moins besoin d’amplifier le signal de sortie. Quand on augmente les ISO, c’est qu’on amplifie le signal de base généré par le pixel. Quand il est plus petit, le signal est plus faible, et on a donc besoin de plus amplifier, ce qui génère du bruit au prorata.  C’est pourquoi les petits compacts à petit capteur sont moins bons que les pleins formats en basse lumière.

Ton « paramètre unique », c’est simplement la taille du capteur.

Modifié 20 janvier 2018 par Kaptain

[FroggySeven 182]

Oui mais le courant dépend aussi du flux lumineux reçu.

Or si le pixel est deux fois plus petit, c'est facile de lui envoyer deux fois plus de lumière dessus (cf 1b).

Donc en première approximation il fournira le même courant.

[Lucien 11 292]

Lucien,

 

Les gars, vous allez tourner en rond !

Car déjà vous mélangez tout car vous ne savez pas ce que vous voulez évaluer :

- capteur seul ou bien

- capteur avec une optique.

 

Faut-il le rappeler que l'on peut éclairer un capteur sans qu'il soit muni d'une optique ?

 

LE CAHIER DES CHANGES BOUDIOU !

 

Chez mon concessionnaire j'ai demandé la voiture la plus performante............................................................ pour ma famille et mes 12 enfants.

Je suis repart avec un mini-bus.

 

 

Lucien

[Kaptain 5 875]

 OK, Froggy, mais si tu veux doubler le flux lumineux, il n’y a que deux solutions :

–Tu doubles la surface de l’optique de façon à concentrer deux fois plus de lumière sur le capteur,

ou bien

–Tu divises la résolution de ton image par deux avec un réducteur de focale.

Il y a pas 36 solutions… 

Modifié 20 janvier 2018 par Kaptain

[Lucien 11 292]

Kaptain,

tu risques de t'épuiser si l'on ne définit pas un cahier des charges et les termes qui vont avec !

 

Disons pour faire simple (et en se rapprochant du monde astro amateur et caméra CCD/CMOS) :

 

Question N1/5 :

********************************************************************

- veut-on comparer les capteurs à échantillonnage égal ou pas ?

********************************************************************

 

Lucien

 

 

[christian viladrich 7 672]

Un problème bien posé est un problème à moitié résolu

[DOLGULDUR 121]

La remarque de Lucien est tres pertinente, quelqu'un connait un constructeur qui fourni les courbes de DQE pour ses capteurs ?

A priori sur l'abscisse de la courbe on a des frequences spatiales, ce qui permet d'evaluer le capteur en regardant les frequences d'interets en fonction de la focale / pouvoir de resolution de l'optique / seeing de son site.

[Lucien 11 292]

Salut Christian !

 

Certains paramètres conditionnent tous les autres :

 

Ce que Froggy n'a pas dit au départ :

- l'optique est-elle imposée (focale, ratio FD...)

- qu'appelle-t-il faible lumière ?       Faible lumière par temps de pose très bref ou bien par flux lumineux  très peu intense

- veut-il compter des photons ?

....

 

On va lui vendre ce qu'on veut à l'ami Froggy !

 

Lucien

[Lucien 11 292]

DOLDOGUR,

Salut à toi !

 

Mince alors, dans le cahier des charges tu rajoutes en plus le site d'observation ?

Quand Froggy va s'apercevoir que la camionnette qu'on lui a vendue est trop large pour le chemin de terre qui mène à l'observatoire : qu'il va pas être content du tout !

Mais il ne l'avait dit chef ! Moi pas savoir !

 

Lucien

[Lucien 11 292]

Froggy, j’arrête mes blagues à deux balles !

Et pardon si j'ai froissé quelqu'un.

 

Voici comment je résumerais la mesure des 'performances' demandée (j'imagine ce qui n'était pas précisé) :

 

On utilisera l'efficacité quantique : un paramètre qui indique le rapport entre le nombre de charges électriques produites et le nombre de photons incidents.

C'est déjà un bon indicateur de sensibilité d'un capteur opto-électronique.

Cependant il faut le compléter par un facteur de qualité du signal produit et le restreindre à une bande-passante à préciser.

Donc lui adjoindre un rapport signal-bruit obtenu dans des conditions expérimentales précises.

Pour la bande passante, elle peut s'exprimer par une plage de longueurs d'onde.

Il faudra préciser le temps de pose et d'autres paramètres : température capteur...

Un capteur peut être très mauvais en pose longue ou inversement...

IL Y EN A DES PARAMÈTRES !

 

 

***  UN RACCOURCI TRÈS SIMPLIFICATEUR ***

Ceci n'est pas bien pratique à utiliser pour un amateur astronome.

Ce dernier pourra simplement scruter les courbes de rendement quantique : les plus hautes possible,

et le bruit de lecture le plus faible possible.

 

ATTENTION à l'optique collectrice :

Si on compare divers capteurs en termes de sensibilité pure, il faut le faire à échantillonnage égal.

Sinon on évalue la sensibilité de toute la chaine optoélectronique et pas seulement celle du capteur.

 

Il est possible mathématiquement de rapporter la sensibilité de l'ensemble "capteur et sa chaine optique", à une même surface apparente sur le ciel.

Ceci permet de s'affranchir de l'effet de l’échantillonnage.

 

Comme rien n'est simple dans ces domaines :

il faudra donc adapter la focale de façon différente si l'on souhaite capter les astres les plus faibles :

- suivant leur taille apparente : astre quasi ponctuel ou astre étendu.

 

Froggy, je ne sais si tout ceci te parait compliqué.

Sinon il te faudra étudier en détail la signification précise de chacune des notions que je cite ici.

Et une fois celles-ci bien assimilées, on pourra en discuter sans tourner en rond.

Dans le domaine de l'astronomie comme dans d'autres aussi, certains mots ont des significations variables suivant le contexte.

 

Un seul exemple avec le simple mot : SENSIBILITÉ capteur : ça ne veut rien dire si on ne précise pas de quoi on parle.

 

Exemple :

Deux capteur qui ont des pixels de même taille et derrière des optiques identiques, même temps de pose... :

- l'un me donne un signal de 1000 avec un bruit de fond moyen de 100

- l'autre me donne un signa de 50 avec un bruit de fond moyen de 2.

Lequel est le plus sensible ?

 

Si on ne définit pas les mots on tournera en rond.

 

Lucien

[Invité]

Vivement le beau temps...

[Invité]

Bah avec Froggy, on tourne souvent en rond...

 

Un rendement quantique, un bruit de lecture, et zou, on en a bien assez lorsqu'il fait bon.

[jldauvergne 15 098]

Ce n'est pas si compliqué.

En gros il y a 4 paramètres à concidérer

 

*La capacité de charge
*Le bruit de lecture

*le rendement quantique

*Et le signal thermique du capteur

 

*Au second ordre, on peut ajouter un 5e point, il faut se demander quelle partie du spectre on veut couvrir.

*Et au troisième ordre quelle taille de champ on veut couvrir (si on cherche des astéroïdes ce n'est pas neutre du tout comme question).
 

Mais il n'y a pas de réponse unique, si on veut travailler en pose courte, le bruit de lecture est vraiment le facteur critique.
En pose longue il faut un bon comportement thermique, une bonne capacité de charge et un fort RQE.

C'est pour ça qu'il existe plein de type de caméra différentes encore aujourd'hui. Le capteur ultime, bon partout n'existe pas.

Bref il n'y a pas de réponse unique à la question.

[Lucien 11 292]

Ok mais Froggy demandait un paramètre unique !

 

J'en donnais deux : rendement quantique et bruit de lecture.

 

>>>  C'est donc moi qui gagne au jeu de Froggy. Et je veux une barbe à papa.  <<<

 

Pour l'instant...

 

Lucien

[jldauvergne 15 098]

Sa question est de savoir si le paramètre existe. La réponse est non.
Le RQE et le RON c'est loin de suffire. D'autant que le RON en pose très longue c'est secondaire.
Un seul des paramètres que j'ai listé pris isolément nous fait une belle jambe.

On pourrait simplifier en disant qu'en ciel profond il faut un RQE élevé et en planétaire un RON faible. Mais ça reste une approche simpliste aussi.

Le mieux c'est de trainer sur les forums, on sait quels sont les bons capteurs selon les usages.

[FroggySeven 182]

L'idée de départ, c'est d'inclure l'optique en ce sens que

si un capteur X fait exactement le même boulot qu'un capteur Y avec une barlow x2,

il y a une notion d'équivalence entre ces deux capteurs.

 

Sinon, il faut que je bosse la notion de  bruit de lecture...

[Thierry Legault 5 800]

il y a 3 minutes, FroggySeven a dit :

Sinon, il faut que je bosse la notion de  bruit de lecture...

 

enfin une (bonne) idée ! Bosser avant de venir sur le forum se poser des questions à voix haute pour faire bosser les autres à sa place ! Au fait tu ne serais pas dans l'enseignement toi ?

 

Désolé, la perche était trop belle...

[FroggySeven 182]

A moitié seulement.

 

Toujours aussi chaleureuses et constructives tes remarques...

[jldauvergne 15 098]

Il y a 1 heure, FroggySeven a dit :

si un capteur X fait exactement le même boulot qu'un capteur Y avec une barlow x2,

il y a une notion d'équivalence entre ces deux capteurs.

 

Non car ton raisonnement est simpliste. Tu auras difficilement un RQE aussi bon avec des pixels plus petits.
Tu n'auras pas non plus la même capacité de charge.
Et ton idée de mettre une barlow 2x implique que tu as les moyens de te payer un capteur avec 4 fois plus de surface. Ca non plus ça n'a rien d'équivalent. A taille de capteur donnée tu peux décider d'avoir plus ou moins de pixels dessus sans que ça ait une grosse incidence sur le coût, comme dans la gamme alpha 7 de Sony par exemple.

Inclure l'optique ça t'ajoute une variable en plus. Et puis ça ne veut rien dire ajouter l'optique. Pour un télescope donné, la taille des pixels va être choisie selon ce que tu veux faire. Pour détecter des astéroïdes tu voudras des pixels aussi gros que possible, alors que pour faire de l'imagerie tu vas chercher à avoir un peu de résolution. Mais tu vas ajuster cette résolution aux conditions de ciel de ton site d'observation. Quant-à la taille du capteur elle est à ajuster en fonction du portefeuille et du champ de pleine lumière.

[Invité]

Il y a 11 heures, FroggySeven a dit :

Toujours aussi chaleureuses et constructives tes remarques...

Tout le monde te fait ce genre de remarque. Y'a peut-être un peu de vrai...?

Remarque gentille ici, car depuis ton départ forcé de WA tu te tiens mieux ici, et c'est parfait !

 

Il y a 13 heures, jldauvergne a dit :

Sa question est de savoir si le paramètre existe. La réponse est non.

C'est pas la peine d'en rajouter. TA réponse est là.

 

Tu as vu sur l'autre post : (photo ci dessous) Alors, c'est lequel le meilleur des deux ?

 

Modifié 21 janvier 2018 par Invité

[Lucien 11 292]

Lucien,

 

Froggy tu disais :

L'idée de départ, c'est d'inclure l'optique en ce sens que

si un capteur X fait exactement le même boulot qu'un capteur Y avec une barlow x2,

il y a une notion d'équivalence entre ces deux capteurs.

 

>>>    Et encore deux notions qui seraient à définir : faire le même boulot et équivalence de capteurs !

 

LES MOTS ONT UNE IMPORTANCE !

Les capteurs sont des composants électroniques et souvent (pas toujours) ils ont des équivalences : composants équivalents.

Dans ce sens cela veut dire que l'on peut DESSOUDER l'un et le remplacer par l'autre, sans changer le fonctionnement et les performances du circuit global.

Par exemple un transistor BC107 a de nombreux équivalents...BC547 par exemple.

 

 

Lucien

[-ms- 2]

Il y a 17 heures, Lucien a dit :

Chez mon concessionnaire j'ai demandé la voiture la plus performante............................................................ pour ma famille et mes 12 enfants.

Je suis repart avec un mini-bus.

Ou avec 7 Ferraris.