Fwhm, échantillonnage, binning et rapport F/D

[Nathanael 6 840]

Bonjour à tous,

Je délocalise ici une discussion qui pourrait polluer le forum astrophoto. C'est parti de ce fil :

On avait commencé à parlé de ces phénomènes ici :

Pour résumer :

Il y a 21 heures, T450 a dit :

Le 02/03/2020 à 17:42, Roch a dit :

Pour moi tu ne devrais pas avoir autre chose qu'en Bin1 à 0.5"/pxl.

C'est sans tenir compte du rapport F/D.

 

Le 02/03/2020 à 18:21, christian_d a dit :

Je ne comprends pas trop ton explication : si tu fais du bin2 tu obtiens 0.5"/pix et non 0.25 ? Je veux dire que la "fenetre" angulaire sur le ciel est bien de 0.5" d'arc pour 1 "gros" pixel bin2.

 

Quelque chose m'échappe ? Tu peux expliquer ?

Comme je le disais dans le post sur ngc 2683, j'ai fait toute une batterie de tests depuis cet été et j'ai remarqué trois choses:

1- Plus l'échantillonnage natif (en bin1) est petit, plus petite est la fwhm (ça reste vrai bien en deça du critère de Niqwist).

2- La fwhm (en ") est la même qu'on soit en bin 1 ou en bin 2.

3- La fwhm est plus petite avec un rapport F/D grand.

J'ai donc "simplement" doublé le F/D (10-11) donc diminué l'échantillonnage natif par 2, mais fait du binning x2 pour conserver le rsb puisque le binning n'influe pas sur la fwhm. J'obtiens ainsi des images de même RSB environ mais plus fines que si j'étais à F/D5 en bin 1 (mais avec un champ 2x plus petit, c'est le revers de la médaille).

Je ne tente pas de l'expliquer théoriquement, mais toutes mes observations vont dans le même sens jusqu'ici. Les points 2 et 3 sont faciles à vérifier (un diaphragme pour le point 3), et le point 1 suppose d'avoir deux caméras et de faire la manip le même soir sur le même instrument, c'est un peu plus fastidieux.

Autre explication, c'est un énorme coup de bol, mais dans ce cas, ça va finir par passer

Nathanaël

 

Il y a 20 heures, Roch a dit :

Il y a 21 heures, T450 a dit :

Je ne tente pas de l'expliquer théoriquement, mais toutes mes observations vont dans le même sens jusqu'ici.

 

Ben oui mais c'est bien ça le problème... je ne vois pas d'explication théorique au fait que tu observes une différence de piqué sur tes images Bin2 à F10, et tes images Bin1 à F5. Sur le papier, ça devrait donner exactement la même chose.

 

J'ai posté des tentatives d'explications plus haut... "maillon faible" qui compromettrait le setup à f5 et pas à f10 ?

Tolérance de Map plus importante à f10, donc meilleure précision ?

Je ne crois pas à vraiment à un phénomène au niveau du capteur... mais si c'est le cas, il serait important de le savoir !

 

Je tente donc une explication en me référant aux 3 points ci-dessus :

1- Les images des étoiles données par nos optiques sont des disques d'airy, dont la position en 3D varie en fonction de la turbulence. De plus, ces disques sont le plus souvent disloqués par la turbulence en plus d'être "baladés".

Imaginons une étoile qui rentre tout juste dans un pixel. Si elle se balade un tant soit peu, la tache produite fera 9 pixels (tous les pixels adjacents sont touchés). Imaginons à présent une étoile qui rentre tout juste dans 4 pixels (2x2). Si ça ne turbule pas trop mais un peu quand même, la tache produite fera 16 pixels (4x4). Imaginons une dernière fois une étoile qui rentre pile poil dans un carré de 5x5 pixels, même constat, avec un peu de turbulence, la tache fera 7x7 soit 49 pixels.

Si on considère arbitrairement que notre étoile fait 1" de diamètre, dans le premier cas, notre tache fera 3" (3x1"), dans le deuxième cas 2" (2x1"), dans le troisième cas 1.4" (7/5). En réalité c'est un peu plus compliqué car la fwhm est la largeur à mi-hauteur du pic de l'étoile et le calcul ne serait pas si simple en raison de la courbe de gauss, mais le principe est le même. On voit bien qu'à cause de la turbulence, l'échantillonnage est très important dans la mesure de la taille de l'étoile (fwhm).

2- Si on prend une image en bin1 ou en bin2 la mesure de la fwhm est identique. Ça m'a semblé "étonnant!" au départ, mais à bien y réfléchir, la grille sur laquelle tombe les photons est toujours celle du bin 1 et le fait qu'on lise les pixels 2x2 ne revient pas au même que d'avoir des pixels 2x plus gros en ce qui concerne le phénomène du point 1. Cela ce voit assez bien sur les images ici. D'ailleurs, il est facile de s'en assurer en prenant n'importe quelle image en bin1, de la passer en bin 2 et de mesurer les fwhm des deux images. Elles sont identiques. On pourrait se lancer dans une explication comme au point 1. La grille est plus fine donc moins de surface est touchée par la turbulence et quand on lit les pixels 2x2 (deux touchés par l'étoile, et deux noirs), le pic de l'étoile tombe plus vite, la largeur à mi-hauteur est moins grande.

3- Pour le rapport F/D c'est un peu pareil, ça ne devrait rien changer si les images étaient fixes, mais comme le point focal se balade en 3D autour du pixel à cause de la turbulence, il est probable qu'un faisceau plus fermé étale moins la lumière qu'un faisceau plus ouvert. Un petit schéma ici .

 

Bon, évidemment, cela n'a rien de certain et les explications ci-dessus sont peut-être fausses en tout ou partie, mais encore une fois, mes observations vont toutes dans le même sens jusqu'ici. C'est assez facile à confirmer ou non par d'autres, si ça intéresse quelqu'un il faut "juste" rajouter une barlow, binner 2 et comparer.

 

Nathanaël

 

 

[Roch 1 898]

Je remonte, j'aimerais bien l'avis de spécialistes

 

Sur le papier, et là je suis assez sûr de ce que j'avance, une image en bin2 à f10 ne devrait pas être plus résolue qu'une image en bin1 à f5 ( avec le même capteur )

Pour s'en convaincre, il suffit de se dire que le bin2 n'est jamais que la somme de tous les photons arrivant dans une certaine zone du capteur... du coup ça donne exactement la même chose que cette somme soit faite avant la lecture ( bin1 ) ou après ( bin2 ) puisque la zone en question correspond à la même région du ciel.

 

Mais maintenant, vu que Nathanaël remarque bien une différence de piqué entre le bin1 à f5 et le bin2 à f10, et que je ne remet pas en cause son expertise  ça veut dire qu'il y a une différence entre la théorie et la pratique !

 

- Ça peut tout simplement être la MAP, qui doit être plus difficile à réaliser à f5

- Ça peut aussi être un simple "pas de bol"

- Mais je me demandais si il n'était pas possible que nos capteurs soient imparfaits, et diffusent un peu la lumière entre chaque photosite... un peu comme du Blooming dans toutes les directions à la fois. Ainsi la meilleure résolution en bin2 ferait sens...

 

Dernier chose... Nathanaël, sur tes exemples, moi je vois bien une différence entre le bin1 à f10 et le bin2 à f10... la première image me paraît plus fine

 

Romain

 

Modifié 6 mars 2020 par Roch

[JMBeraud 1 772]

Mon cher ami, je ne sais pas qui peut/va te répondre, mais je me demande s'il ne va pas falloir que tu vives avec cette question pour quelques temps encore… 

 

 

Modifié 6 mars 2020 par JMBeraud

[Nathanael 6 840]

Il y a 4 heures, Roch a dit :

Dernier chose... Nathanaël, sur tes exemples, moi je vois bien une différence entre le bin1 à f10 et le bin2 à f10... la première image me paraît plus fine

Alors ce n'est pas la même nuit. Mais même, elles sont très proches. La première est mieux échantillonnée c'est sur mais là on est à F/D5 dans tous les cas (si on parle bien de ces images là).

Ce n'est pas le fait de faire du bin 2 qui affine les étoiles par rapport au bin 1. C'est la même fwhm dans les deux cas. C'est de passer de F/D5 à F/D 10. Simplement, avec l'ICX814, je suis à 0.25"/p à f/d 10 donc je fais du bin 2 (qui ne dégrade pas la fwhm) pour revenir à 0.5"/p et ne pas perdre en rsb par rapport au bin1 à f/d5.

Nathanaël

[Nathanael 6 840]

Pour se convaincre que le rapport F/D joue sur la fwhm, il suffit de prendre une image de qq secondes puis de diaphragmer l'objectif (hors axe pour les télescopes pour éviter l'obstruction centrale, un bout de carton suffit ). Le résultat est immédiat. A tel point que la perte de diamètre ne se fait pas sentir. J'ai vu ça pour des rapports entre 5 et 10 environ, je ne sais pas si entre 10 et 20 ça change quelque chose, les possesseurs de C8, 9 ou 11 pourraient nous dire ça

Nathanaël

[olivdeso 1 860]

la tache d'Airy est lié au F/D : si tu augmente le F/D tu augmente la tache d'Airy.

 

En plus si tu diaphragme, tu augmente l'obstruction centrale en proportion. (moins de diamètre, mais secondaire de la même taille donc ratio secondaire/diamètre augmente). Ce qui transfère de l'énergie de la tache centrale vers les cercles extérieurs. Avec la tubu, ça te fait un pâté plus gros.

[Nathanael 6 840]

Oui Olivier, je suis bien d'accord avec toi sur la théorie. Mais dans la pratique, c'est le contraire qu'on observe, si je diaphragme, la fwhm diminue!... et comme ce que tu dis est indéniable (excepté l'obstruction car j'ai diaphragmé hors axe), il y a un autre phénomène qui contrebalance celui que tu décris, et je pense que c'est l'angle des rayons qui arrivent sur les pixels. La turbulence est beaucoup plus sensible à F/D court de sorte qu'en passant à F/D 10, j'affine mes étoiles.

Il faut bien voir aussi qu'en théorie, le diamètre de la tache de diffraction est de 1" dans mon cas (250mm) et que pour l'instant j'arrive au mieux à 1.6" sur l'empilement de plusieurs heures, ce qui est déjà pas mal mais encore assez loin de la théorie. Du coup les phénomènes prépondérants ne sont pas forcément ceux de la théorie, je pense encore une fois à la turbulence si difficile à modéliser.

Nathanaël

[christian_d 3 151]

Bonjour Nathanael,

 

A mon avis il te faut un meilleur historique, faire de nombreuses images pour conforter ton opinion. Quand je dis bcp d'images c'est plusieurs dizaines sur une période d'une année ou deux et faire le bilan.

 

 

Amicalement

 

Christian

 

 

[Nathanael 6 840]

Bonjour Christian

Oui tu as tout à fait raison. Je vais faire au printemps, si le ciel le veut bien, des petites galaxies puis cet été des nébuleuses de toute sorte. On verra bien si cette tendance se confirme.

Amicalement,

Nathanaël

[Nathanael 6 840]

J’ai posté ici pour répondre à une question récurrente sur le pourquoi de la barlow x2 et bin2 au lieu de bin 1 tout simple.

Rien de ce que j’écris ne se veut une « vérité scientifique », c’est juste un partage d’observations qui peuvent interpeller et intéresser certaines personnes dans le même cas que moi, à savoir « désespérées » par le fait que certains sont presque toujours  sous les 2’´ et d’autres jamais 😉

Il me semble que le seeing n’est  pas seul en cause, mais je n’ai aucune certitude! Et j’incite d’autres à faire l’essai du f/d 10 quand c’est possible! 😀

Nathanaël

[olivdeso 1 860]

Il y a 2 heures, T450 a dit :

(excepté l'obstruction car j'ai diaphragmé hors axe),

tu as diaphragmé quand même et ton secondaire n'a pas diminué en surface.

 

qu'appelles tu hors axe exactement? où est le diaphragme ?

[olivdeso 1 860]

il y a 19 minutes, T450 a dit :

J’ai posté ici pour répondre à une question récurrente sur le pourquoi de la barlow x2 et bin2 au lieu de bin 1 tout simple.

 

c'est pas le  champ du tout !

 

de plus si tu mets ta barlow (laquelle? une powermate?) devant le correcteur de coma, il y a de fortes chances que ca change la correction.

Par exemple, pas impossible que tu aies trop d'aberration de sphérique sans barlow et moins avec ou un truc du genre.

[Nathanael 6 840]

Il y a 1 heure, olivdeso a dit :

qu'appelles tu hors axe exactement? où est le diaphragme ?

http://www.astrosurf.com/n-berger/divers/cache diaphragme.jpg

Dans ce cas, il n'y a pas de powermate. J'ai fait des images pleine ouverture et paracorr2 et des images avec le diaphragme et paracoor2. Avec le diaphragme, les images sont plus fines contre toute attente.

 

il y a une heure, olivdeso a dit :

de plus si tu mets ta barlow (laquelle? une powermate?) devant le correcteur de coma, il y a de fortes chances que ca change la correction.

C'est une powermate 2" x2 dans le paracorr2 :

http://www.astrosurf.com/n-berger/divers/paracorr+powermate.jpg

J'ai juste fait des images en bin2 avec ce dispositif : ici, ici et là. Elles sont nettement plus fines en moyenne que ce que j'avais auparavant avec seulement le paracorr et en bin1 (qsi690).

Nathanaël

Modifié 7 mars 2020 par T450