cmos vs ccd : la dynamique

[olivdeso 1 860]

Il y a 13 heures, jean dijon a dit :

La dynamique étant associée à la capacité de stockage qui est directement proportionnelle à la taille du pixel.

 

Précision : la dynamique n'est pas uniquement liée a capacité de stockage. c'est un des 2 paramètres.

 

 Le bruit de lecture est tout aussi important puisque la dynamique est le rapport des 2 : capacité de stockage / bruit de lecture.

 

Surtout sur une cmos au bruit de lecture très faible.

Donc petits pixels certes, mais tout petit bruit de lecture aussi et au final la dynamique est tout à fait décente.

 

 

[exaxe17 5 747]

Il y a 6 heures, olivdeso a dit :

Donc petits pixels certes, mais tout petit bruit de lecture aussi et au final la dynamique est tout à fait décente.

Salut,

Je ne comprends pas un truc:

-plus j'augmente  mon gain plus je baisse mon bruit de lecture sur ma 290mm (par exemple) mais ma dynamique degringole en même temps.

-mais tu dis que la dynamique est un rapport entre la capacité de stockage et le bruit de lecture. 

Donc ma dynamique augmente en baissant le bruit de lecture.

?

La capacité de stockage baisse aussi avec le gain ?

 

 

 

[Nathanael 6 840]

il y a 16 minutes, exaxe17 a dit :

La capacité de stockage baisse aussi avec le gain ?

Le full well baisse avec le gain (ci-dessous)

A mon avis, ça ne veut pas dire que la capacité de stockage physique baisse avec le gain, mais plutôt qu'on atteint la saturation du CAN (4096 adu) pour un plus petit nombre d'électrons.

Nombre d'adu sur l'image = nombre d'électrons x gain (adu/e-)

Si le gain = 1adu/e- (gain 111) tu atteins les 4096 avec 4096 e-

Si gain = 2adu/e- (gain 200) tu atteins 4096 adu avec 2048 e-

Donc en fait, ta dynamique baisse quand tu baisses le bruit de lecture, car le full well diminue beaucoup plus vite que le bruit de lecture.

Nathanaël

Modifié 10 octobre 2019 par T450

[exaxe17 5 747]

Merci Nathanael !

[Jean-Marc_M 939]

Nathanaël et moi avons échangé nos caméras pour faire des tests. Les filtres sont les mêmes pour chaque image, Ha Astrodon 5nm ici pour mon cas. les deux images ont été faites avec une Lune bien présente, à 92.2% pour celle à la QSI/lunette 102 (cette nuit) et à 97.3% pour la 80ED/ASI183 le 15/9.
Comme j'ai un petit peu de mal avec les chiffres, les conversions, les bits à gauche et ceux à droite, je mets directement les images pour vous faire un avis. La seule chose commune au deux séquences est Melotte 15. Les images ne sont pas traitées, juste un stack par Sirilic en drizzle 2 et des niveaux étirés (STF sous Pix).

 

 

> A gauche, QSI690 (3,7 µm) + lunette 102/700 avec réducteur 0.8 (560 mm @ FD/5.6), 150 minutes par subs de 600", e = 1.36"/p. On fera abstraction de la forme des étoiles sur la 102 qui a un petit soucis optique ou de tilt avec son PO bas de gamme...
> A droite, ASI183 (2,4 µm) + lunette 80/500 au foyer (FD/6.25), 420 minutes par subs de 600", e = 0.99"/p
 
C'est le rapport des ouvertures et des échantillonnage de chaque setup m'a amené à empiler 150 minutes pour la QSI/Lunette 102 et 420 minutes pour l'ASI183/80ED afin d'avoir des images à peu près équivalentes.
 
La résolution est meilleure à la 80ED + ASI183 même si le diamètre la limite normalement à 1.5". Par contre, net avantage à la CCD en terme de bruit. Je ne sais pas si on peut comparer juste comme ça mais de toutes manières, il va clairement falloir poser plus avec l'ASI183 pour arriver au même niveau.

 

A mon avis, l'avantage pour la CCD de pouvoir faire une belle image SHO ou LRVB en une nuit est quand même un sacré plus, fenêtre météo courte ou en nomade par exemple. Un tube ouvert à 4 pour l'ASI183 serait très souhaitable et il faudrait faire une nuit en Ha ou L puis une autre nuit en SII-OIII ou en RVB. Un traitement minutieux est certainement aussi à prévoir. Deux approches selon les habitudes et possibilités de chacun mais au final les images sont plutôt sympa non ?

 

Bon, je me demande bien ce que ça fait une ASI183 sur un Newton 250 à FD/3.8 en H-SO sur 2 nuits

 

[Lucien 11 292]

Les comparaisons ne sont pas faciles à faire.

 

Franchement je préfère l'image de droite : plus fine et des étoiles plus faibles, étoiles brillantes moins saturées.

Il se peut que la CMOS avec des poses unitaires de 4 ou 5 minutes aurait donné au final moins de bruit ?

Sinon la comparaison aurait été directe avec une ASI1600MM et le même instrument : même taille pixel.

 

Il se pourrait aussi que le problème optique à gauche n'a pas permis un bon alignement des images

et que ça a pénalisé la résolution de la CCD...

 

Lucien

 

[Nathanael 6 840]

Merci pour ce retour Jean-Marc

Le 11/10/2019 à 15:32, Jean-Marc_M a dit :

Deux approches selon les habitudes et possibilités de chacun mais au final les images sont plutôt sympa non ?

Oui, les résultats sont quand même très proches et permettent de belles images dans tous les cas

Mais cela confirme ce dont nous nous doutions déjà : le résultat à la 183 est plus bruité (passons sur le piqué pour lequel tu as donné une explication). Comme on est déjà bien au delà de l'influence du bruit de lecture en cmos (poses de 10mn), je ne comprends pas ce qui peut produire cet effet. Et rien de ce qui a été écrit sur ce fil ne peut l'expliquer sauf peut-être :

Le 09/10/2019 à 10:38, jean dijon a dit :

je n'ai pas pris en compte dans ce model le bruit fixe du CMOS qui est abscent du CCD ni le bruit de numerisation qui n'est pas completement negligeable par rapport au bruit de lecture

Mais je n'ai pas les compétences pour quantifier ces deux phénomènes. Je jette l'éponge! Place aux images!

Le 11/10/2019 à 15:32, Jean-Marc_M a dit :

Bon, je me demande bien ce que ça fait une ASI183 sur un Newton 250 à FD/3.8 en H-SO sur 2 nuits

Et bien demande à la lune et aux nuages d'aller voir ailleurs, au vent de s'arrêter de souffler comme un dément, et je vais m'y atteler!

Nathanaël

[HAlfie 2 078]

Hello et merci pour ces tests :)!

 

Serait-il possible d'avoir accès aux version FULL en PNG ou JPG haute qualité?

Je serai curieux de voir comment réagit (je vais regarder les coins) le capteur IMX183 avec ses petits pixels de 2.4µm sur des F/D courts genre 4 ou inférieur!

 

Et en effet le prix à payer des petits pixels de la 183 est un temps de pose total plus conséquent pour lisser le bruit (idéalement 10h par couche narrowband qui servira de luminance et la moitié tjrs en bin1X1 soit 5H pour les couches en narrowband qui serviront à la couleur).

 

[Laurent51 2 787]

Les filtres Ha sont de la meme marque? de la meme bande passante?

Y a t'il eu du ditter de fait lors des acquisitions?

Je pense que la somme des images n'est surement pas suffisante pour compenser la différence de diametre puis d'échantillonnage, en plus avec la pleine lune qui vient rajouter plein de bruit de fond de ciel. De plus, la lune ne devait surement pas etre a la meme distance de l'objet car les nuits d'acquisitions semble différentes.

D'un autre coté, on a une image vraiment plus détaillé, avec plein d'information en plus.

 

 

 

Modifié 15 octobre 2019 par Laurent51

[olivdeso 1 860]

Le 11/10/2019 à 15:32, Jean-Marc_M a dit :

par subs de 600"

 

10 minutes avec le cmos !?  c'est le point qui me fait tiquer.

 

C'est pas comme une CCD, le courant de dark est plus important et va vite devenir le facteur limitant. 

 

En bande étroite, il faut augmenter le gain pour diminuer le bruit de lecture et poser plus court.

 

Et refroidir un max comme d'habitude en bande étroite.

 

La détectivité est quand même nettement meilleure sur l'image de droite. l'optique? la turbu? le suivi? 

 

Probablement qu'avec un petit coup de lissage, tu aurais la même chose que l'autre image au final...

 

c'est joli tout ca...

Modifié 16 octobre 2019 par olivdeso

[christian_d 3 148]

Salut Nathanael

 

Citation

Oui, les résultats sont quand même très proches et permettent de belles images dans tous les cas 

Mais cela confirme ce dont nous nous doutions déjà : le résultat à la 183 est plus bruité (passons sur le piqué pour lequel tu as donné une explication). Comme on est déjà bien au delà de l'influence du bruit de lecture en cmos (poses de 10mn), je ne comprends pas ce qui peut produire cet effet.

 

Ok pour cette conclusion. 

Merci également à Jean Dijon pour son intervention.

 

Amicalement

 

Christian

 

[Nathanael 6 840]

Bonjour à tous,

Olivier, je te réponds ici pour ne pas polluer le post de Yoann

 

Il y a 5 heures, olivdeso a dit :

c'est relou à la longue vos histoires de ccd vs cmos...que c'était bien plus mieux avant...

Ce n'est pas du tout le propos

 

Il y a 5 heures, olivdeso a dit :

la vérité c'est que les 2 fonctionnent et qu'on fait de nouvelles choses avec les cmos, pour un budget moindre. chaque techno a ses avantages et ses défauts.

Mais question budget, y a pas photo, pour les capteurs petits et moyens du moins. 

Perso, je ne crois jamais avoir dit le contraire.

 

Il y a 5 heures, olivdeso a dit :

Vous êtes plusieurs à essayer de vous auto persuader à longueur de forum que la CCD c'est mieux que le CMOS.

A l'origine, cet été, j'ai fait un petit test parce que précisément, c'est le contraire qu'on entendait jusqu'ici sur le forum à longueur de temps : le cmos a enterré le ccd. Et bien si on regarde les performances sur le ciel, ce n'est juste pas vrai.

 

Il y a 5 heures, olivdeso a dit :

En plus vous ne pratiquez pas le cmos et vous vous faites un jugement très approximatif basé sur des bouts d'images pêchés ça et là, de caméras qui n'ont souvent rien à voir. Forcément ca fait réagir...

Alors là, je suis presque blessé (non je blague ) parce que quand on prend soin de monter 2 setups différents sur le même télescope la même nuit en tenant compte de l'échantillonnage etc... pour montrer des choses, c'est un peu plus que de "pêcher" des images ici ou là qui n'ont rien à voir. Et finalement, ces deux derniers mois, j'ai plus utilisé une cmos qu'une ccd.

 

Il y a 5 heures, olivdeso a dit :

Je le vous dis amicalement, les gars vous vous gourez.

Ça je veux bien le croire, mais j'aimerais bien des arguments, des images, des mesures qui me fassent changer d'avis. Pour l'instant, on m'oppose seulement que les conditions de l'expérience ne sont pas bonnes, à chaque fois. C'est quand même pas bien compliqué de mettre deux caméras derrière un télescope et de prendre des images qui montrent que je me trompe. C'est même ce que j'essaye de faire depuis cet été, mais j'arrive pas à me montrer que je me trompe.  Un petit coup de main?

 

Le 13/10/2019 à 22:20, T450 a dit :

Je jette l'éponge!

C'est pas gentil de salir la table, je suis obligé de la ressortir

 

Enfin, pour moi, jusqu'à ce qu'on me montre que l'IMX ne fait pas des images plus bruitées que l'ICX, je reste là-dessus et je renonce à me l'expliquer.

Et bien sûr, je ne veux pas dire qu'on ne peut pas faire de magnifiques images avec l'IMX

 

Nathanaël

[Raphael_OD 1 427]

Je crois que l'essentiel est là se faire une idée. Ensuite chacun de nous peut faire ses tests. Merci pour la démarche qui je pense fût chronophage...

et aux interventions des protagonistes.

[cbuil 3 420]

Je n'ai lu qu'en diagonale ce post, mais je voudrais revenir sur le tout début, lorsque Nathanael vous faites des comparaisons sur une image de NGC7331. Il y a un vice car vous modifiez trop de choses simultanément, en l'occurrence, la caméra bien sur (c'est le but), mais aussi le télescope (modification de la focale), ce qui complique pas mal la situation. Je préfère travailler avec le même setup, même si l'échantillonnage sur le ciel change puisque la taille des pixels change aussi (voir plus loin).

 

On peut faire comme vous le présentez aussi, et c'est un bel effort expérimental. Ce que l'on peut noter c'est que le RSB est fort proche entre les deux jeux d'images, et il y a donc une équivalence en terme de détectabilité de mon point de vu (ce n'est pas le bruit seul qui compte ici). Ce n'est pas totalement surprenant à vrai dire. A iso échantilonnage sur le ciel, ce qui va compter c'est (1) le rendement quantique, (2) le bruit de lecture.

 

Je n'ai pas d'infos sur le rendement quantique du capteur CCD employé, mais je soupsonne qu'il ne doit pas y avoir un écart considérable (tout dépend en fait de l'endroit du spectre où on se trouve : actuellement en très gros, CCD meilleur dans le rouge, CMOS meilleur dans le bleu). Le bruit de lecture : bof, ici j'ai le sentiment que c'est le bruit de signal du fond de ciel qui domine, et que donc le bruit de lecture est plutôt secondaire. Laurent Bernasconi a bien souligné l'importance entre régime de bruit de photons et régime de bruit de lecture --- source de pas mal de confusion. Et là encore, à iso-échantillonnage sur le ciel, la différence de comportement des deux capteurs est faible.

 

Pour avoir une vision du vrai impact du bruit de lecture il faut travailler avec des signaux très faibles, comme cela est rencontré en spectro ou imagerie à très faible bande passante. Je vous suggère de consulter cette batterie de tests (en particulier en bas de page pour les gens pressés) sur la ASI183MM : http://www.astrosurf.com/buil/asi183mm/

 

Les images de Jean-Marc de vendredi sont interressentes car elles montrent relativement bien l'impact de la finesse des pixels des capteurs CMOS (mais dans ces données il y a un biais à priori lié à la qualité des setup, avec surement du chromatisme quelque part). Un critère un peu plus global en terme de détectabilité doit faire apparaitre l'échantillonnage. Bien que cela puisse être discuté, un critère de performance possible est RSB x p^2, avec p la taille linéaire physique des pixels. On voit que les petits pixels sont très vite désavantagés, c'est la surface qui compte en effet.

 

Bien sur, on peut binner (par logiciel actuellement) l'image issus du CMOS. Mais on sait que c'est moins efficace qu'en CMOS  : binner 2x2 un CCD fait gagné un facteur 4 en RSB, alors que binner 2x2 fait gagner un facteur 2 seulement. Mais même ce résultat est contestable en vérité. Comme je l'ai indiqué dans un autre post, il faut être plus malin que binner à l'ancienne les données CMOS, et profiter à fond des petites pixels. C'est ce que j'ai indiqué sur un autre post, et que je rappelle ici (voir la commande CMOS_FULL) : http://www.astrosurf.com/buil/UVEX_soft/

 

En s'adaptant correctement au sur-échantillonnage, les capteurs CMOS peuvent faire au moins jeu égal avec les CCD, même sur le terrain de jeu de ces derniers. Je suis certes le premier à attendre des CMOS avec de gros pixels (et la correction de quelques autres défauts, comme le bruit télégraphique et l'électroluminescence, meilleure capacité de c charge). Mais la difficulté et le trouble que l'on peut noter dans les commentaires, est qu'à tout point de vu, les CMOS actuels changent nos habitudes, y compris en terme de traitement d'image, une chose qui ne semble pas vraiment intégrée en ce moment. Ainsi, pour revenir aux premières images de Nathanael, il serait intéressent (1) de ne pas changer le setup (même focale), (2) faire le même temps de pose, (3) ce ramener au même échantillonnage sur le ciel ("/p) par un traitement adapté qui valorise le sur-échantillonnage conféré par les petits pixels du CMOS. Le résultat sera en réalité assez voisin de celui déjà affiché , car une fois de plus, le bruit de lecture semble compter à la marge dans ce document, mais dans certaines situations, le CMOS prendra alors le dessus.

  

Christian Buil

    

Modifié 16 octobre 2019 par cbuil

[Lucien 11 292]

Merci à Christian pour cet état de lieux. 

 

Oui, la comparaison d'un seul paramètre n'a pas vraiment de sens si l'on bouge tous les autres ou presque.

Et puis même si tous les paramètres étaient identiques dans les deux set-up, il faut faire attention aux conclusions.

Par exemple si l'on choisit des poses unitaires de 10 mn ou bien de 2 minutes, on peut aboutir à des résultats globaux différents parfois.

 

D'autre part et même si le bruit final était plus important mais que la détectivité et la finesse des images étaient meilleures,

faut-il juger sur le seul chiffre du bruit ?

 

On entend souvent dire que le bruit thermique des CMOS est supérieur à celui des CCD.

Cela semble se vérifier sur quelques modèles mais j'avoue ne pas savoir si on peut généraliser à tous les CMOS.

Par pallier ce problème, on recommande de refroidir davantage les CMOS en pose longue.

Et aussi de fractionner les poses vraiment longues.

Disons par exemple : des poses unitaires de 3 mn plutôt que 10 mn, pour donner des chiffres.

Le faible bruit de lecture se prête bien à ce jeu. Moins de contraintes de guidage, moins de conséquences si l'on perd quelques images...

 

Oui, les CMOS changent nos habitudes, du moins si on en avait.

Mais pas seulement, celui du choix des instruments optiques aussi.

Personnellement j'attends avec impatience un CMOS monochrome moderne avec des pixels de l'ordre de 8 à 10 µm,

et des prix pas trop délirants.

Comme quoi les lois de la physique ne peuvent pas être outrepassées par de (trop) petits pixels.

Une caméra avec une dynamique réelle de 14 ou 15 bits et une grande capacité de charge...

 

 

Lucien

[JMBeraud 1 771]

Désolé d’être basique mais de mon point de vue et sans avoir compris les détails techniques, j’ai envie de conclure que CMOS et CCD dans l’etat actuel du matériel disponible grosso modo c’est kif kif.

 

En tout cas je n’ai rien vu qui montre une monstrueuse différence entre les deux technos si on regarde les résultats et les analyses des cadors.

 

Ce post a pour moi le grand mérite de mettre ça en lumière.

 

Jean-Marc

Modifié 16 octobre 2019 par JMBeraud
Typo

[Jean-Marc_M 939]

Pour les deux images de Melotte 15, le filtre Ha utilisé est le même, un Astrodon 5nm.
La Lune était à peu près à la même distance de la cible sur les deux soirées et quasiment à la même illumination (15/09 et 11/10).
Par contre, la lunette de 102 a un principalement un problème de collimation et non de tilt comme je pensais. Ca ne m'arrange d'ailleurs pas trop tout ça puisque je ne sais pas régler le problème mais c'est une autre histoire...
Le suivi était correct pour les deux sessions par contre la turbu, je ne m'en souviens pas.

 

Il y a 2 heures, JMBeraud a dit :

En tout cas je n’ai rien vu qui montre une monstrueuse différence entre les deux technos si on regarde les résultats et les analyses des cadors.

Pareil pour moi.

Plutôt que de comparer les technos aux mêmes conditions ou similaire, je préférerais qu'on les compare chacun à leur optimum, cohérence du setup, méthode d'acquisition, de traitement etc.... Le but, en tous cas le mien pour de l'astrophoto, est de parvenir à sortir une belle image tout en passant un bon moment sous les étoiles.

Merci pour vos interventions qui vont me permettre d'ajuster quelques points

[JMBeraud 1 771]

il y a 4 minutes, Jean-Marc_M a dit :

Plutôt que de comparer les technos aux mêmes conditions ou similaire, je préférerais qu'on les compare chacun à leur optimum,

 

Oui et quelques chose me dit qu’au final on aura la même conclusion.

 

il y a 5 minutes, Jean-Marc_M a dit :

Le but, en tous cas le mien pour de l'astrophoto, est de parvenir à sortir une belle image tout en passant un bon moment sous les étoiles.

Voilà qui est bien dit! D’ailleurs je languis le beau temps 😄.

 

JMarc

[olivdeso 1 860]

Il y a 4 heures, Lucien a dit :

 

On entend souvent dire que le bruit thermique des CMOS est supérieur à celui des CCD.

Cela semble se vérifier sur quelques modèles mais j'avoue ne pas savoir si on peut généraliser à tous les CMOS.

 

globalement oui, mais il y a des grosses différence (x10) d'un cmos à l'autre

[Nathanael 6 840]

Bonjour à tous et merci pour vos avis.

Le 16/10/2019 à 14:38, cbuil a dit :

vous modifiez trop de choses simultanément, en l'occurrence, la caméra bien sur (c'est le but), mais aussi le télescope (modification de la focale)

Si, à l'inverse de mon approche précédente, on considère que (compte tenu de tout ce qui a été dit et redit ) la différence de RSB (ici) ne peut pas être due au changement de caméra, on doit pouvoir conclure que cette différence provient de l'instrument? Et comme tout est rigoureusement identique (même le ciel) sauf 1- paracorr2 / asa0.73;  2- le rapport f/d, peut-on conclure, ou tout au moins envisager, que à diamètre et échantillonnage égal, le rapport f/d puisse avoir une influence sur le rsb?

Cela pourrait expliquer le "sentiment" assez partagé que les images "cmos" sont plus bruitées que les images "ccd" (à temps de pose égal) eut égard au fait qu'ayant des pixels plus petits, à échantillonnage égal, les "cmos" sont de fait utilisés avec des F/D plus petits (ou des diamètres plus petits mais dans ce cas on comprend mieux pourquoi le rsb diminue).

J'essayerai de faire un test là-dessus, mais j'ouvrirai le cas échéant un nouveau fil avec un titre différent, moins polémique

Nathanaël

[olivdeso 1 860]

c'est le diamètre qui fait le RSB : donc il faut comparer à même diamètre.

 

Ensuite, il faut un temps de pose total égal = même nombre de photons collectés, donc même bruit photonique.

 

Si en.plus tu as le même échantillonnage, c'est parfait.

 

Par contre il faut des temps de pose unitaire nettement plus court avec un CMOS qu'avec une CCD.

 

Dans les 2 cas il faut adapter le temps de pose untitaire au bruit de lecture de la caméra : il faut ajuster le temps de pose de manière à au moins un rapport x3.5 entre

- le bruit de lecture (à peut de choses près le bruit d'un offset non prétraité avec le master offset. mais tu peux calibrer avec le master offset pour avoir le chiffre exact)

- le bruit du fond du ciel, dans une zone sans étoile ni pixel chaud.

 

Aussi il faut monter un peu le gain en narrow band sur une cmos pour diminuer le bruit de lecture. Surtout ne pas travailler à gain minimal en narrow band avec un cmos.

 

En gros avec une CCD Sony on aura un bruit de lecture de 5 e- et 1,5e- avec la CMOS.

On a donc un rapport x3.33 sur les bruits donc un rapport x11 sur les temps de pose unitaire entre CCD et CMOS.

 

Modifié 20 octobre 2019 par olivdeso

[Raphael_OD 1 427]

Donc Nathanaël foyaka ! 😉