Cmos vs ccd en images

[Nathanael 6 840]

Bonjour à tous,

J'ai profité d'un petit séjour sur Mars fin juillet début août pour tester une asi183MM (merci Bruno!) et lui tirer un peu les vers du nez .  La corolle de M57, assez faible, est assez difficile à capturer. J'ai d'abord essayé avec un CCD ICX814 en bin2, puis avec le CMOS IMX183 en bin3 afin d'obtenir le même échantillonnage. Tout est égal par ailleurs sauf la nuit, puisqu'il s'agit d'images à deux jours d'intervalle, avec cependant les mêmes conditions (les fwhm sont d'ailleurs très semblables sur les fit). Je n'ai sélectionné que quelques unes des meilleures images de chaque série pour optimiser la comparaison, 2x10mn pour le CCD et 4x5mn pour le CMOS. Les images sont prises avec le même filtre Ha (12nm astronomik). Elles sont juste pré-traitées avec les seuils bien resserrés sur la corolle. Les fit sont là, la comparaison est plus fine sur celles-ci.

Le télescope est un newton 253/1472 (avec paracorr2) visible ici.

J'ai quelques images en luminance dont la fwhm laisse rêveur (pour moi en tout cas), cela fera l'objet d'un autre post, et l'image finale en LHaRVB risque de prendre un moment au traitement

Nathanaël

ICX814

IMX183

Modifié 20 août 2019 par T450

[ALAING 58 798]

Ben . . . je sais pas qui est qui, mais celle du haut est nettement meilleure

Bonne soirée,

AG

[messier63 5 102]

J'espère que la ccd n'est pas celle de droite!

jérôme

[olivdeso 1 860]

merci pour les images et infos.

 

Question importante :

 

les capteurs sont refroidis? à quelle température?

 

Et quel gain pour la CMOS ?

Modifié 20 août 2019 par olivdeso

[Chris277 581]

qui est qui?

[Nathanael 6 840]

Alain, Jérôme, Chris, j'ai rajouté la légende pour éviter d'avoir à cliquer sur le lien

Olivier : -15°C pour l'IMX183, -20°C pour l'ICX814, gain unitaire "coché"pour le cmos, low gain (0.36e-/adu) pour le ccd.

Nathanaël

 

 

 

 

Modifié 20 août 2019 par T450

[olivdeso 1 860]

merci pour les infos.

 

ce sont bien des images empilées? non calibrées? j'ai un doute à cause des rayures sur la cmos et de l'entête des fit.

 

c'est intéressant de comprendre le pourquoi de la différence.

 

il peut y avoir :

 

- la lune

- la température des capteurs : la CCD Sony est extrêmement peu bruitée, à -20C même plus besoin de faire de dark.

La Cmos est nettement plus bruitée avec la température. Il faudrait la refroidir plus si c'était possible.

- gain : le gain unitaire me paraît un peu faible sur la CMOS pour du Halpha. il faudrait mettre plus pour diminuer le bruit de lecture.(d'autant que la CCD a elle aussi un gain élevé).

- le binning : la CDD binne bien, la cmos moins...

 

 

 

Modifié 20 août 2019 par olivdeso

[Nathanael 6 840]

il y a 2 minutes, olivdeso a dit :

ce sont bien des images empilées? non calibrées? j'ai un doute à cause des rayures sur la cmos et de l'entête des fit.

Prétraitées dark et offset puis empilement médian : les seuils sont très très resserrés, voir les fit

il y a 3 minutes, olivdeso a dit :

La Cmos est nettement plus bruitée avec la température. Il faudrait la refroidir plus si c'était possible.

Je n'ai pas eu l'autorisation de son propriétaire

il y a 3 minutes, olivdeso a dit :

le gain unitaire me paraît un peu faible sur la CMOS pour du Halpha

J'ai fait simple, c'est la première fois que j'en utilisais une. De toute façon, je ne l'ai plus, et c'est assez fastidieux de changer de caméra juste pour quelques tests

Nathanaël

[olivdeso 1 860]

ok merci beaucoup pour toutes ces infos et ce test.

 

ça montre bien qu'une CMOS demande plus de travail pour arriver au même niveau que les meilleures CCD.

- il faut refroidir un max (comme toujours en bande étroite), mais beaucoup plus critique sur les CMOS que les meilleures CCD comme ce Sony.

- il faut bien augmenter le gain en bande étroite. pour diminuer le bruit de lecture.

 

-> il serait intéressant d'avoir les darks flats offset si tu peux, 2 de chaques au même endroit (pour passer ça dans ISIS) et un fit de chaque si tu les as sous la main.

[Nathanael 6 840]

J'essayerais de faire un petit envoi sur le premier lien avec les fit.

En bruit de lecture, ça fait environ 6e- pour le 814 en bin2 et 10e- pour le 183 en bin 3 (mesurés avec le sigma sur la différence de 2 offsets /1.414). Petit désavantage au cmos à cause du bin 3 pour ce test.

Nathanaël

Modifié 21 août 2019 par T450

[olivdeso 1 860]

merci pour les infos.

 

Le bruit de lecture plus élevé du cmos en bin 3  explique au moins une partie des choses.

vu la différence de bruit de lecture le cmos demanderait des poses unitaires 2,6 fois plus longue que le CCD.

 

En bin 1 à gain 120 (1e-/ADU) le bruit de lecture théorique est de 2.1e- d'après le site ZWO pour la 183MM pro. donc à priori plutôt 6,3 en bin 3 comme la CCD en.bin 2. bizarre...

 

le ccd a un bruit de lecture assez faible en bin 2, à peine plus qu'en bin 1, c'est sa force.

Modifié 21 août 2019 par olivdeso

[Roch 1 898]

Salut Nathanaël

 

Le cmos ne gagne rien au binning.. donc oui ce test avantage les ccd mais c'est "normal" ; tu aurais également pu faire 2x10mn au lieu de 4x5 pour quelque chose de vraiment identique  ( mais je ne sais pas si ça aurait changé grand chose... ici difficile de savoir si c'est le bruit de lecture, le bruit thermique ou le bruit de fond de ciel qui est limitant )

 

Un autre point, même si le rendement quantique de l'imx183 est très bon, le pic est très loin de la raie h-alpha, ou le rendement est correct sans plus ( 50% en gros ) ; dans l'oIII on aurait certainement quelque chose de plus flatteur

 

Et même remarque qu'au dessus pour le gain... plus élevé = moins de bruit. ( dans la limite du raisonnable vis à vis de la saturation des pixels )

 

Allez, un autre test ? en bin1 avec la ccd, et bin1.5 en cmos, plus les bons paramètres ? ( sisi c'est possible, ça s'appelle une réduction de l'image finale à 70%... puisque ça revient exactement au même que du binning sur un cmos  )

 

Edit : je viens de voir que tu n'avais plus la cam... une autre fois

 

Romain

Modifié 22 août 2019 par Roch

[Roch 1 898]

Le 20/08/2019 à 23:58, T450 a dit :

Prétraitées dark et offset puis empilement médian : les seuils sont très très resserrés, voir les fit

 

Aïe... pourquoi médian ? juste pour l'aspect visuel ? C'est très mauvais pour le rsb généralement...

 

Et en plus ça n'affectera pas l'image ccd ici puisque avec seulement deux images, c'est bien la moyenne des deux qui est calculée...

 

Vas-y, balance l'empilement par moyenne de l'image cmos 

 

Bon peut être que ça ne changera absolument rien, mais pour moi c'est pas une bonne méthode.

Modifié 22 août 2019 par Roch

[christian_d 3 149]

Bonjour Nathanael,

 

Merci pour ce test, une image qui vaut bien mieux que de longs discours et des dizaines de pages sur les forums.

Serait bien que tu fasses des mesures de RSB "moyennes" sur quelques (mêmes) signaux à partir des 2 images, CCD et Cmos. Sinon tu m'expédies en MP les 2 images compilées au format natif (sans aucun post traitement).

 

Amicalement

 

Christian

 

 

Modifié 22 août 2019 par christian_d

[Nathanael 6 840]

Bonjour à tous,

il y a 31 minutes, christian_d a dit :

Sinon tu m'expédies en MP les 2 images compilées au format natif

 

Le 20/08/2019 à 19:51, T450 a dit :

Les fit sont là

 

Romain, je suis globalement d'accord avec ce que tu écris, on pourrait affiner les tests, mais je ne pense pas que ça changera grand chose. En l'état, ça montre que les deux technologies se valent à peu près, et que le CCD n'est pas dépassé par le CMOS au jour d'aujourd'hui.

 

Nathanaël

[Roch 1 898]

il y a 2 minutes, T450 a dit :

Romain, je suis globalement d'accord avec ce que tu écris, on pourrait affiner les tests, mais je ne pense pas que ça changera grand chose. En l'état, ça montre que les deux technologies se valent à peu près, et que le CCD n'est pas dépassé par le CMOS au jour d'aujourd'hui.

 

Tu as sans doute pris la pire situation possible pour ce capteur cmos, ajoutée aux biais méthodologiques mentionnés ci-dessus qui vont tous dans le sens de la CCD  ( probablement sans grande incidence, je te l'accorde )

 

Donc même si je te remercie grandement et sincèrement de te décarcasser pour produire ces tests, je trouve ta conclusion hâtive

 

Ceci étant, tant qu'on est dans une situation où le bruit de fond de ciel est facteur limitant ( poses suffisamment longues sur un capteur suffisamment refroidi ), les CMOS ne dépasseront jamais vraiment les ccd en imagerie longue pose, tout simplement parce qu'au dessus de 80% de rendement quantique, il n'y a plus beaucoup de marge de progression possible.

[Colmic 4 007]

Bon faut dire aussi qu'on compare une caméra à plus de 3500 euros et une low cost à 1100 euros

C'est plutôt flatteur pour la 183 d'ailleurs !

 

@Roch et @olivdeso pour en revenir à la 183...

 

Je pars la semaine prochaine sous un excellent ciel dans la Drôme.

Quels seraient les meilleurs réglages à utiliser, en LRVB et en H et O ?

J'ai des discours très différents ici et là.

Jon Rista par exemple conseille un gain à 53 et des poses de 10 minutes en narrowband.

D'autres sur WA ont de bons résultats à gain 270 et des poses de 5 minutes.

 

Une dernière question : vous savez que j'utilise l'ASiair avec ma 183. Celle-ci est en USB2 uniquement.

Est-ce que le fait de brancher la 183 en USB2 peut avoir une incidence sur le bruit ?

J'ai l'impression que mes images à l'ASiair sont plus bruitées qu'avec le PC. Ou peut-être que je me fais une idée

[Roch 1 898]

Bon, je ne suis pas spécialiste narrowband, mais dans mon idée, tant que l'objet principal n'est pas saturé, augmenter le gain ou le temps de pose unitaire ne peut pas être une mauvaise idée.

 

Après, pour décider quoi augmenter... en me basant sur les courbes fournies par ZWO, même au gain zéro, je pense qu'il est plus intéressant de monter d'abord le temps de pose en priorité sur le gain. Une fois que tu as atteint ton maximum acceptable ( avions / satellites / nuages / tout ça ) , là monter le gain est intéressant, si tu penses pouvoir gagner encore.

 

Pour savoir jusqu'ou monter, c'est toujours la même histoire, une fois qu'on est à "3 sigma" ( c'est à dire quand la valeur de bruit fond de ciel sur une brute est 3 fois supérieure à celle du bruit de l'offset ) on peut dire que c'est pas mal, tu es à 89% du potentiel maxi.

En pratique, monter à 4 ou 5 sigma te fera gratter encore un peu de RSB. ( 94% à 4 sigma, 96% à 5 sigma )

 

Et bien évidemment, refroidir le plus possible, surtout en narrowband, où le bruit thermique devient vite un problème. Là un f/d court aura l'avantage.

 

Mais il ya peut être des spécificités de l'asi183 sur des poses très longues que j'ignore et qui changent la donne...

 

Romain

[Roch 1 898]

il y a 56 minutes, Colmic a dit :

Est-ce que le fait de brancher la 183 en USB2 peut avoir une incidence sur le bruit ?

 

Ce serait étonnant, mais ça s'est vu il me semble... à l'époque des webcam je crois me souvenir qu'il y avait une histoire de bruit variable selon l'isolation du cable...

[jeffbax 7 331]

Intéressante cette comparaison entre un bon CMOS et une bonne CCD.

 

Il ne faut pas opposer les 2 mondes, mais tirer le meilleur de chacun dans son cadre d'emploi.

 

Ce que j'en retiens, c'est que ce petit CMOS chatouille bien les baskets de la CCD (sans l'égaler ici), alors qu'il est employé au coeur du domaine de la CCD (binning, poses longues, gain faible, peu d'images). Il s'en sort très bien je trouve, et ça malgré les 5°C de différence de refroidissement.

 

Dans la zone de confort des CMOS :

 

• Gain plus élevé pour réduire le bruit de lecture (point fort des CMOS)
• diminuer le temps de pose unitaire pour réduire le signal thermique (point faible des CMOS VS CCD)
• Pas de binning (qui apporte peu en software) pour conserver un échantillonnage plus intéressant que la CCD à focale moyenne
• Multiplication des poses pour reconstruire la dynamique à l'empilement (compensation du gain élevé qui détruit la dynamique).

 

Je pense que le résultat serait également intéressant.

 

Et comme le dit COLMC, le rapport performance/prix est parlant

 

Mais encore une fois. Rien ne sert d'opposer les outils. C'est leur usage dans leurs domaines d'emploi optimaux qui compte au final, à mon avis.

Merci pour ce partage.

 

JF

 

 

Modifié 22 août 2019 par jeffbax

[jeffbax 7 331]

il y a une heure, Colmic a dit :

Est-ce que le fait de brancher la 183 en USB2 peut avoir une incidence sur le bruit ?

J'ai l'impression que mes images à l'ASiair sont plus bruitées qu'avec le PC. Ou peut-être que je me fais une idée

 

Salut,

 

c'est surtout la qualité du câble et de la connectique qui joue du peu que j'en ai vu. Un OFFSET et un dark te permettrait de lever le doute. J'ai eu un cable USB 2 récupéré d'une imprimante qui me faisait des OFFSET tout pourris.

 

JF

[bon ciel 1 230]

il y a 40 minutes, jeffbax a dit :

Intéressante cette comparaison entre un bon CMOS et une bonne CCD.

un bon CCD .... apparemment il n'égale pas le très réputé KAF 8300

http://www.swagastro.com/real-world-comparison---kodak--sony-chip.html

 

Il y a 1 heure, Colmic a dit :

J'ai l'impression que mes images à l'ASiair sont plus bruitées qu'avec le PC

le câble peut être à l'origine de ces problèmes ; comme le chipset ou l'alimentation du PC (question de filtrage ou de masse ).

[Jean-Marc_M 940]

il y a une heure, jeffbax a dit :

Multiplication des poses pour reconstruire la dynamique à l'empilement (compensation du gain élevé qui détruit la dynamique).

Ça c'est un point qui m'intéresse puisque justement c'est un argument en défaveur des CMOS. Pourrais-tu développer ce point ou m'indiquer des liens vers explications.

Pour continuer sur cette voie, je me demande ce que notre oeil est capable de distinguer comme nombre de nuances de gris.

Puis, quel est l'intérêt d'avoir un capteur 12, 14 ou 16 bits puisque ça se termine très souvent par une une image jpeg en 8 bits ?

[lambda 170]

9 minutes ago, Jean-Marc_M said:

je me demande ce que notre oeil est capable de distinguer comme nombre de nuances de gris.

 

Bonjour... Peut-être quelques éléments de réponses ici:

 

http://www.astrosurf.com/luxorion/rapport-restitution-images-ordinateur2.htm

 

Second par. "Perceptions des couleurs: tou dans la nuance"...

 

à+,

 

Lambda

[Roch 1 898]

il y a 34 minutes, Jean-Marc_M a dit :

Ça c'est un point qui m'intéresse puisque justement c'est un argument en défaveur des CMOS. Pourrais-tu développer ce point ou m'indiquer des liens vers explications.

En admettant que tu aies 4 images avec 8 bits de dynamique "réelle", en les additionnant, tu te retrouves avec 9 bits de dynamique, car la valeur haute de l'image a été multipliée par 4 alors que l'amplitude du bruit de fond a été multiplié par 2 seulement.
C'est pourquoi en poses courte on n'hésite pas à pousser le gain très fort en sacrifiant la dynamique de départ. Par exemple avec 4000 images on regagne 6 bits de dynamique au final

La dynamique de notre oeil n'est pas linéaire comme celle de nos capteurs ou de nos ordinateurs... donc même 16 bits peuvent être insuffisants si l'on veut à la fois faire ressortir de faibles extensions et des zones lumineuses d'une manière visuellement plaisante et "réaliste"... fussent-elles étalées sur seulement 8 bits à la fin.

 

Modifié 22 août 2019 par Roch