Effet de l'échantillonnage sur la fwhm

[Nathanael 6 840]

Bonjour,

J'ai réalisé hier un test que je voulais faire depuis longtemps, à savoir imager un objet avec deux échantillonnages différents, toutes choses égales par ailleurs. C'est avec mon newton de 250mm à F/D 5 que j'ai procédé. Cela fait plusieurs mois que j'image avec une qsi 690, dotée d'un CCD ICX814 avec des pixels de 3.69 microns et un réducteur ASA 0.73x, portant la focale à 934mm. De ce fait, l'échantillonnage est de 0.814"/p. Hier, j'ai remplacé le réducteur par le paracorr2, ce qui emmène la focale à 1472mm et donne un échantillonnage de 0.516"/p.

Tout est parfaitement identique, le ciel (il a pu évoluer en cours de nuit mais c'est la seule inconnue), la collimation, sauf la MAP qui a été particulièrement soignée.

Le résultat est sans appel : fwhm 2" à 0.516"/p et 2.8" à 0.814"/p.

Un calcul rapide montre que là où on s'attendrait à gagner 2.5x plus de lumière  avec l'échantillonnage le plus grand, on ne gagne finalement que 1.26x plus de lumière si on tient compte du rapport² des fwhm.

Le grand perdant d'un faible échantillonnage reste le champ bien sûr.

Deux images de M57 en 4x5mn chacune pour illustrer mon propos.

Nathanaël

 

[Billyjoe 2 944]

Intéressent, mais attention quand même, car  il y a  une autre inconnue que le ciel, c'est la qualité des deux correcteurs (et réducteur pour l'asa) . Il se peut très bien  que le facteur de reduction de l'ASA joue en sa défaveur face au coefficent multiplicateur du parracor. Tu devrais peut être faire l'essai à 0.5"/p et utiliser le Binning de la camera une fois sur deux pour confirmer.

 

Modifié 19 juillet 2019 par Billyjoe

[Nathanael 6 840]

Oui c'est vrai. Je n'avais pas remis en cause la qualité de l'ASA à priori, mais c'est sûr que ça peut jouer.

Ceci dit, en planétaire et en poses rapides sur des objets brillants, la tendance est bien de réduire drastiquement l'échantillonnage pour augmenter la résolution. Ça va dans le même sens.

Une autre fois, je ferai la manip dont tu parles, ça aura l'avantage d'être à qualité optique et ciel égaux. C'est en outre beaucoup moins fastidieux comme manip

Nathanaël

[christian_d 3 148]

Bonsoir Nathanael,

 

Interessant ce comparatif.

Un avis : c'est le ciel et le seeing qui limitent la résolution en longue pose, cela quelque soit l'échantillonnage. Pour obtenir une résolution optimum tu as tout intérêt à adapter ton échantillonnage en fonction de la valeur moyenne habituelle du seeing, selon "Nyquist"..

 

Amicalement

 

Christian

 

 

[ValereL 15 368]

Salut Nathanael,

 

je suis peut-être hors sujet, mais intuitivement il me semble qu'une image faite avec un échantillonnage lambda réduite correctement ( disons à 60-70% ) est souvent meilleure qu'une image de taille 100% faite avec un échantillonnage plus faible. ça se vérifie tout du moins en planétaire où le suréchantillonnage est la plupart du temps conseillé. Mais aucune idée si ça se vérifie pour le ciel profond par contre.

[olivdeso 1 860]

c'est très très louche : il ne devrait pas y avoir d'effet.

 

- soit le ciel à changé

- soit la cible est nettement plus haute dans le deuxième cas

- soit le tube est mieux à température

- soit la mise au point est meilleure

- soit le deuxième correcteur est meilleur (j'y crois moyen...) mais à corréler avec le filtre utilisé aussi.

 

ou un ensemble de tout ça...

 

Mais avec 3 ou 4 pixels de fwhm, ça ne devrait pas changer entre les 2.

[Billyjoe 2 944]

C'est vrai Olivier, en voyant la première série de FWHM de plus de 3 je me suis fait cette réflexion aussi, mais finalement elles ne sont pas si élevées que ça.

Et peut être que comme en planétaire un suréchantionnage " excessif" peut permet de grappiller de la résolution.

En tous cas c'est une expérience que je voudrais tenter avec mon prochain " éventuel" set up (un échantillonnage à 0.9" en B1 un autre à 0.45" en Bx2 avec ou sans  le drizlle pour voir les différents avantages le tout en poses courtes et en poses plus longues). 

[Nathanael 6 840]

Bonsoir,

Merci pour vos retours et avis

J'ai imagé pendant près d'un an avec le paracorr et une atik one, échantillonnage 0.63"/p, puis près de 6 mois avec le réducteur asa 0.73x et une qsi690, échantillonnage 0.81"/p et je n'ai jamais obtenu avec ce deuxième setup la résolution obtenue avec le premier.

J'avais ajusté mon setup parce que justement j'avais vu par expérience que le seeing moyen (fwhm) était de 2.4" et 0.8" me paraissait tout indiqué. Sauf que par expérience encore, le seeing moyen avec le second setup est plutot dans les 2.8".

Soit l'asa n'est pas optiquement parfait, soit l'échantillonnage a bien une influence sur la fwhm, ce qui n'est pas plus surprenant que ça pour moi : plus le quadrillage des pixels est grossier, plus large est la trace de l'étoile "déformée et mouvante" sur la CCD.

Ceci dit, c'est un simple témoignage, il faudrait recouper ça avec d'autres expériences précises pour se faire une idée.

J'essayerais à l'occasion le coup du binning, mais la différence risque d'être encore plus violente en passant à 2pixel/ fwhm et un peu à côté du sujet.

Encore un truc, les adeptes des poses courtes diminuent beaucoup l'échantillonnage, et obtiennent une très bonne résolution. Je ne suis pas sur que dans leur cas l'échantillonnage ne joue pas au moins autant que la courte durée des poses, qui ne sont d'ailleurs parfois pas si courtes que ça (1-5s).

Nathanaël

[olivdeso 1 860]

Il y a 1 heure, T450 a dit :

J'ai imagé pendant près d'un an avec le paracorr et une atik one, échantillonnage 0.63"/p, puis près de 6 mois avec le réducteur asa 0.73x et une qsi690, échantillonnage 0.81"/p et je n'ai jamais obtenu avec ce deuxième setup la résolution obtenue avec le premier.

 

ça c'est intéressant...

 

D'expérience je dirais que avec les caméras modernes, il faut échantillonner proche de 0.5" en plaine pour aller chercher le max de résolution. On arrive à gratter jusqu'à 5 pixel de FWHM environ. à 6 pixels, autant binner x2.

 

Sinon une page intéressante qui rejoint tes tests

 

http://www.jeandijon.com/Reducteur ASA.htm

 

 

 

[Laurent51 2 787]

Pour moi, c'est du grand classique. j'ai toujour observer le résultat que tu indiques. Je le résume en disant que pour mesurer un certain seing, il faut un échantillonnage adapté, il faut à la louche au moins 4 pixels de FWHM, mais comme le dit Olivier, pas la peine de monter au delà de 6 pixels.

de mon coté, je l'observe tres simplement en changeant de camera, sans rien changer d'autre. Le fait d'utiliser des plus petits pixels, me permet un échantillonnage plus petit, et me permet de mesurer des FWHM plus petite au final. C'est une manip que je fait en France avec le T500 FD3 et les deux cameras: la grand champ avec un kaf16803 a 9 micron, et la camera avec une meilleur résolution avec le Panasonic de 3.8 micron.

L'échantillonnage a un effet direct sur la FWHM. Maintenant, je pense qu'il y a aussi une limite a ca. Des que l'échantillonnage d'une étoile est suffisamment "étalé", alors plus rien ne change par la suite.

C'est pour ca que l'on a choisis 0.4 sec d'arc par pixel pour le Chili, on voulait etre sur d'avoir un échantillonnage suffisant… et lors des meilleurs nuits, c'est encore limite car la FWHM arrive autour de 3.0 pixels, et la nous sommes a nouveau sous échantillonné… je suis sur que ca limite la mesure du seing.

 

Amitiés,

Laurent Bernasconi

 

 

Modifié 20 juillet 2019 par Laurent51

[Lucien 11 292]

Bonjour,

 

Lorsque la valeur de la FWHM est très faible les résultats affichés par les logiciels sont très faux !

Ou plus exactement les valeurs affichées dépendent sensiblement du logiciel utilisé.

Donc méfiance à utiliser ces faibles valeurs pour des calculs ultérieurs.

En pratique en dessous de 3 pixels, je considère que c'est une indication et pas vraiment une mesure.

 

Lucien

 

 

[Roch 1 898]

Salut,

 

Questions très intéressantes.

 

Personnellement je suis adepte de l'échantillonnage le plus large possible, d'abord parce que ma caméra manque de champ mais aussi pour pouvoir utiliser des poses plus courtes. Evidemment, si la fwhm ne baisse pas en réduisant la focale, ça ne sert à rien...

D'expérience, je considère idéal une fwhm moyenne de 3 pixels ; pour moi 4 c'est déjà trop, et je pense qu'on peut s'en sortir pour ne presque rien "perdre" à cause de l'échantillonnage trop faible.

 

Cependant, il me semble important de noter un certain nombre d'éléments qui favorisent cela.

D'abord, évidemment, la mise au point ; il est plus difficile de faire une bonne mise au point avec peu de pixels disponibles. J'ai remarqué une nette amélioration depuis que j'utilise un grossissement très élevé lors de la map, de l'ordre de 400% voire 800% ; après ça dépend aussi de la distance oeil-écran évidemment.

Ensuite, et c'est là le point crucial, je pense que la majeure partie de la perte d'information se fait au traitement, lors de l'alignement, et non à l'acquisition. Pour pallier au problème, il suffit de doubler la taille des images avant alignement... ce que je fais systématiquement. Lors de mes meilleures soirées, il m'est arrivé de descendre sous les 2.5 pixels en moyenne sur l'image ( donc 5 pixels en 200% ) ; dans ce cas, j'ai peut être un peu perdu mais pour moi tu peux déjà largement améliorer les valeurs que tu indiques 

le réducteur ASA me semble hors de cause... pour l'avoir utilisé avec des pixels de 2.9 microns et avoir atteint des valeurs de fwhm autour de 2.5 pixels, a moins d'un mauvais réglage ça me semble difficile à croire.

La turbu, évidemment, ça reste l'inconnue.

Par contre, si tu refaisais un traitement de tes deux images à 200%, je serais curieux de voir le résultat. Cela permettrait également de pallier au problème que pose @Lucien ci-dessus, puisque tu te retrouverais avec des fwhm situées entre 6 et 8.

Si tu as la flemme, tu peux toujours comparer sur les brutes, avec 5mn unitaire ça doit le faire 

 

Enfin, je te conseille de prendre des étoiles bien plus brillantes pour tes mesures, l'essentiel étant qu'elles ne soient saturées sur aucune brute. Normalement la fwhm ne devrait pas augmenter tant que l'étoile n'est pas saturée, même si notre oeil semble nous dire le contraire

Plus l'etoile est faible, plus son rapport signal/bruit est faible et moins la mesure est précise.

 

Romain

 

Edit : j'ai également remarqué des différences selon la méthode d'alignement utilisée, mais passer à 200% rend généralement ces différences invisibles.

Modifié 23 juillet 2019 par Roch

[Laurent51 2 787]

@Roch: Oui, c'est ce que l'on appel le Drizzle. mais il est surtout valable pour des images sous échantillonné, donc inférieur à 2 pixels de FWHM. Tu parles d'une FWHM de 2,5 pixels, ca marche encore, mais le gain est tres faible, peutetre 0.1 ou 0.2 pixels et encore, et à 3 pixels de FWHM, ca ne serre plus à rien. Voila, c'était juste pour compléter ta réponse sur le sujet.

 

Laurent Bernasconi

[Roch 1 898]

A vrai dire je ne parlais même pas de drizzle ici, simplement de mettre les images à 200% avant traitement, ce qui ne revient pas exactement au même...

le drizzle c'est certainement encore mieux mais à ma connaissance aucun logiciel n'est capable d'en faire de manière suffisamment rapide pour que ce soit utilisable sur des dizaines de milliers d'images, donc je ne peux pas vraiment l'utiliser dans ma pratique.

 

Même avec 3 ou 3.5 pixels de fwhm j'observe bien une différence positive en appliquant cette méthode, pas seulement en cas de sous-échantillonnage.

 

Je ne nie pas qu'il doit y avoir une différence entre la résolution d'une image échantillonnée à 3 pixels et une à 4 pixels... néanmoins je continue de penser que la différence observée ici est bien trop grande par rapport à mes observations ; la perte avec 3 pixels de fwhm devrait être bien plus contenue.

 

Ceci étant, en poses longues c'est un peu différent, puisqu'on n'a pas vraiment d'inconvénient à suréchantillonner, mis à part la perte de champ...

Modifié 24 juillet 2019 par Roch

[Laurent51 2 787]

Tu fais du Drizzle sans le dire:-) en faite, mais c'est bien du drizzle. Le drizzle agrandit toutes les images (généralement, on choisi un facteur 2, c'est déjà pas mal), puis on calcule le recalage et on réalise l'addition a partir des images agrandie, et normalement à la fin, sur l'image final additionné, on repasse à la taille d'origine. Pour que ca marche bien, il faut aussi beaucoup d'images, et de ce coté la avec les poses courtes, c'est parfait!!! Je pense meme que c'est surement grâce aux milliers d'images que vous avez un gain notable meme avec une FWHM de 3. Et quand on a beaucoup d'images, on peut meme se permettre de ne pas revenir à la taille d'origine, car les artefacts du drizzle disparaissent avec un tres grand nombre d'images.

 

[Roch 1 898]

Il me semble bien qu'il y a une différence pourtant... je crois que ça vient du fait que le vrai drizzle ne fait pas intervenir d'interpolation avant l'étape de l'addition ; et qui dit interpolation dit perte

C'est bien pour ça que dans Siril, il est indiqué qu'il s'agit d'un "drizzle simplifié" ; ce n'est pas du "vrai drizzle" qui est vraisemblablement plus efficace.

 

Il y a 6 heures, Laurent51 a dit :

Je pense meme que c'est surement grâce aux milliers d'images que vous avez un gain notable meme avec une FWHM de 3

 

C'est possible.

Et en effet, je conserve l'image à 200% après l'empilement et je traite comme ça... pour réduire à ma convenance tout à la fin.

Et je ne crois pas avoir déjà été confronté à des artéfacts dus à ça.

[Lucien 11 292]

L'algorithme drizzle est basé sur la possibilité de récupérer de la résolution d'images sous échantillonnées,

avec le principe d'un léger déplacement de fractions de pixels entre les images à empiler.

 

Dans la pratique à moins d'être dans l'espace, et avec la moindre turbulence, l'algorithme se transforme en un algorithme d'interpolation ( nombreuses variantes ).

D'autre part pour faire du  drizzle, il faut des images individuelles ayant un (très) bon rapport signal-bruit.

 

On peut l'envisager par la technique dite de "shift pixel" : surtout avec certains APN avec capteur mobile et de préférence  posés sur pied photo et sujet immobiles !

 

Je crois qu'il faut oublier le drizzle : il y a presque un abus de langage en astronomie amateur.

 

Lucien

[Lucien 11 292]

Pour compléter :

 

on pourrait envisager de faire du drizzle en faisant du dithering maitrisé à la fraction de pixel

et en espérant que sur les images successives le sujet n'ait absolument pas bougé.

 

Je crois que c'est Meade qui a répandu la mode du drizzle dans l'astronomie amateur, il y a un bonne quinzaine d'années.

Série Meade DSI...

Avec ses cameras amateur qui s'inspiraient du monde professionnel.

Tout est bon pour vendre de la tarte à la crème.

 

Lucien

[Vincent-FA 852]

Je confirme que dans siril, le drizzle simplifié est juste un alignement subpixel qui est réalisé en doublant la taille des images sur chaque axe. Le vrai drizzle, tel que défini dans le HST MultiDrizzle Handbook (introuvable maintenant visiblement), est plus complexe et n'est pas disponible dans les logiciels amateurs à ma connaissance, et comme tu dis au niveau des performances c'est pas pareil.

[Lucien 11 292]

L'alignement sub pixel n'a rien à voir avec le Drizzle.

 

Les amateurs n'ont pas les images pour faire du Drizzle.

 

Lucien

 

[cbuil 3 422]

Lucien, on est en avril 1998, première lumière de la caméra AUDINE, et à cette occasion du diphering pur jus dès les toutes premières images :

 

http://www.astrosurf.com/audine/result/first.htm

 

 

C'était sous QMIPS32 à l'époque (les très anciens connaissent). L'algorithme codé est fort proche de celui de base du HST, et oui ca marche aussi avec des données amateurs bien conditionnées pour cela, et ca date d'il y a longtemps ;-). Aujourd'hui, fonction drizzle sous IRIS.

 

Noter qu'il n'est absolument pas utile d'avoir des centaines d'images pour faire fonctionner cet algorithme. A partir d'une dizaine bougées alléatoirement on commence à avoir un nombre suffisant pour obtenir des images sans artefacts (bon remplissage de l'espace de Fourier dans l'image d'arrivée).

 

Christian Buil

 

[Lucien 11 292]

Bonjour Christian,

 

Si les images bougent (sont déformées) de plus d'un pixel (environ), ce n'est plus du Drizzle mais de l'interpolation.

Il est possible : sous-échantillonnage important et focale suffisamment courte pour quasiment s'affranchir de la turbulence...

que l'on se rapproche des conditions pour mettre en œuvre le drizzle :

ton image plus haut avec les très gros pixels de l'époque ?

 

Ce serait intéressant de connaitre la valeur d’échantillonnage de l'image.

 

Avec un téléobjectif de 135mm de focale et des pixels de 4 microns sur le ciel, on peut mettre en ouvre le Drizzle : ( il faudrait faire le calcul et suivant la turbulence ).

En planétaire haute-résolution, à moins d'être dans l'espace, ça semble mal parti.

Et encore faut-il que le logiciel l’implémente réellement en interne.

 

Lucien

[heXa83 380]

Il y a 5 heures, Lucien a dit :

avec les très gros pixels de l'époque ?

pour être de l'époque, ..., et avoir eu Qmips (et ses jetons, l'énorme notice, putain !) et déjà Prism, et avoir réalisé une tetra chié d'audine (et kaf aude, tu te rappelles Laurent ?), c'est un Kaf 400 et des pixels de 9 microns, donc toujours d'actualité !

Aussi, je pense que les auteurs de logiciels ne sont pas fourvoyés en employant "drizzle". A ma différence, je suis autodidacte, eux, sont de vrais "ingénieurs", avec les connaissances et expérience qui va avec, donc je pense qu'ils ne nous racontent pas que des conneries !

je dis çà, je dis rien ...

 

Xavier

[Lucien 11 292]

il y a 15 minutes, heXa83 a dit :

A ma différence, je suis autodidacte, eux, sont de vrais "ingénieurs", avec les connaissances et expérience qui va avec, donc je pense qu'ils ne nous racontent pas que des conneries !

 

Salut Xavier,

 

Je dis simplement que pour que l'algorithme drizzle puisse être effectif, il faut qu'un certain nombre  de conditions soient réunies.

Et la prolifération des caméras à petits pixels de va pas aller dans  ce sens.

 

En pratique on a l’impression de faire du drizzle alors que l'on fait de l’interpolation dans 95%des cas (?)  (et non drizzle) : alors qu'on a coché la case drizzle.

A la limite je dirais que l'utilisateur peut très bien ignorer ce qui se passe en interne dans la conceptions des logiciels.

 

Lucien

[jgricourt 157]

Le 24/07/2019 à 22:47, Vincent-FA a dit :

tel que défini dans le HST MultiDrizzle Handbook (introuvable maintenant visiblement)

 

Il n'est pas là par hasard ? 

http://www.stsci.edu/files/live/sites/www/files/home/scientific-community/software/drizzlepac/_documents/drizzlepac-handbook.pdf

 

Et sur Astrodrizzle

http://www.stsci.edu/files/live/sites/www/files/home/scientific-community/software/drizzlepac/_documents/AAS_AstroDrizzle_mack.pdf

http://www.stsci.edu/scientific-community/software/drizzlepac.html

Modifié 26 juillet 2019 par jgricourt