Demande de mesures sur IMX455 (important)
Dans le cadre d'un potentiel programme scientifique (pro) de grande envergure où je suis emmené à réfléchir, j'ai besoin de mesures de première main sur le capteur IMX455 Sony (monochrome). Pas des données que l'on pourrait glaner ci et là sur le Web, mais des données acquises avec un protocole précis et fourniture d'images (faut pas ce planter !).
Si l'un d'entre-vous possède une caméra QHY600, une ASI6200MM, ... ou connait quelqu'un qui en possède une grand merci de m'informer. Vous pouvez le faire sur ce fil, ou sur mon mail :
christian.buil ---- wanadoo.fr.
Christian Buil
PS : Je vais sollicité les constructeurs, mais j'aimerais qu'il y ai une petite patte amateur dans cette affaire aussi, et puis je veux recouper.
J'ai effectivement pu analyser les donnés aimablement transmises par Laurent, et je retrouve tout à fait les résultats de celui-ci.
A savoir, avec une caméra refroidie à -20C et un gain de 100 (qui permet d’enclencher le mode faible bruit du capteur) :
- Gain (réciproque) = 0,256 électron/ADU
- Bruit de lecture = 1,5 électron (inclu le bruit RTC = télégraphe)
- Taux de signal d’obscurité = 0,00025 e-/s. (Soit 0,9 e- en une heure de pose en faisant le calcul sur la moyenne dans l'image)
- Fonctionnement effectif en 16 bits (soit une capacité de charge de 17 000 électrons environ avec le gain de 100 des caméras ZWO, ou encore une dynamique de 17 000 / bruit de lecture = 17 000 / 1,5 = 11 000 (13,5 bits)).
- Aucune trace d’électroluminescence
- Quasi aucune trace de parasite significatif dans les offsets (< 0,1 e-)
Concernant, le bruit RTS, une tentative de réduction via un filtrage médian 3x3 permet d’aboutir à un bruit de 0,43 électron (on est ici à la lisière du comptage de photon !). Je me permet d'envisager un tel filtre spatial (non linéaire) car pour l'application. envisagée, il faudra surement pratiquer l'équivalent d'un binning numérique massif, du genre 4x4 ou 5x5, car on est en régime de fort sur-échantillonnage, et du coup les artefacts du filtre sont imperceptibles alors que gain en réduction de bruit est maximal (après binning 4 X 4, l'échantillonnage est encore de 3 pixels/FWHM, ce qui est proche de l'idéal). En outre, une simple somme médiane de 3 images d’offset fait tomber le bruit à 0,92 e- et une somme médiane de 5 images à 0,65 e-, avec un filtrage efficace du RTS, sans perte de résolution spatiale cette fois.
Par ailleurs QHY sur son site donne une valeur du rendement quantique QE (noter qu’ils prennent comme référence mes propres mesures (!) donc si je me suis trompé, tout le monde ce trompe (!!, mais je ne crois pas ;-)) :
https://www.qhyccd.com/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=23&id=261
On peut considérer raisonnablement :
QE = 85% à 5000 A
QE = 70% à 6563 A (c'est un rendement qui prend en compte la présence du hublot d'entrée de la caméra et de la fenêtre du CMOS, c'est donc un QE camera (et pas capteur, qui doit être encore un peu supérieur).
Le temps de lecture sous Prism communiqué par Laurent est de l’ordre de 5 secondes pour un format d'image de 9576 x 6388 pixels faisant 3,76 microns (en USB2).
En synthèse : oui vraiment, c'est exceptionnellement bon. Globalement, c'est le capteur de la maturité, certes couteux, mais bien moins que les CCD équivalents en taille, et avec des performances supérieures à tous les CCD accessibles aux amateurs. Les seuls bémols sont connus : (1) un pixel " à priori " trop petit pour un certain nombre d'utilisation qui font intervenir de gros télescopes, (2) ce fichu bruit lélégraphe (points en surintensité, baladeurs mais tout de même pas monstrueux), qui ne gènent pas les observateurs qui empiles des centaines d'images, mais qui gène les observateurs qui veulent absolument bénéficier du faible bruit, en faisant très peu de poses - pouvant durer chacune 15 à 30 minutes (!) - alors que le bruit de photon est lui-même quasi nul (c'est le cas en spectrographie, par exemple). A vrai dire, les deux défauts (1) et (2) mis cote à cote deviennent des avantages : un sur-échantillonnage (car petits pixels) autorise un filtrage spatial algorithmique de ces images CMOS, sans dégradation de la finesse de l'image finale (binnée), mais avec un niveau de bruit qui est divisé par deux ou trois, et là... c'est encore plus exceptionnel. Par exemple, en jouant correctement sur les paramètres de l'instrument et du traitement, il est possible avec l'IMX455 d'avoir l'équivalent d'un pixel de 11,3 microns de coté (après binning numérique) avec un bruit de lecture de 1,3 électron seulement. Avis donc aux utilisateurs de gros télescopes (des 400 mm, des 500 mm, ...) qui rechignent à utiliser des capteurs ayant de si petits pixels --> ce type de traitement et ce mode d'exploitation, c'est aussi cela la révolution CMOS (en attendant de pouvoir disposer de capteurs à gros pixels à un prix raisonnable pour ces observateurs spécifiquement, et à condition bien sur que le bruit intrinsèque très faible du capteur ne soit pas ruiné par un fond trop lumineux --- ce qui n''est pas le cas en imagerie à bande spectrale étroite, à temps de pose bref ou encore, en spectrographie). Christian Buil
- Gain (réciproque) = 0,256 électron/ADU
- Bruit de lecture = 1,5 électron (inclu le bruit RTC = télégraphe)
- Taux de signal d’obscurité = 0,00025 e-/s. (Soit 0,9 e- en une heure de pose en faisant le calcul sur la moyenne dans l'image)
- Fonctionnement effectif en 16 bits (soit une capacité de charge de 17 000 électrons environ avec le gain de 100 des caméras ZWO, ou encore une dynamique de 17 000 / bruit de lecture = 17 000 / 1,5 = 11 000 (13,5 bits)).
- Aucune trace d’électroluminescence
- Quasi aucune trace de parasite significatif dans les offsets (< 0,1 e-)
Concernant, le bruit RTS, une tentative de réduction via un filtrage médian 3x3 permet d’aboutir à un bruit de 0,43 électron (on est ici à la lisière du comptage de photon !). Je me permet d'envisager un tel filtre spatial (non linéaire) car pour l'application. envisagée, il faudra surement pratiquer l'équivalent d'un binning numérique massif, du genre 4x4 ou 5x5, car on est en régime de fort sur-échantillonnage, et du coup les artefacts du filtre sont imperceptibles alors que gain en réduction de bruit est maximal (après binning 4 X 4, l'échantillonnage est encore de 3 pixels/FWHM, ce qui est proche de l'idéal). En outre, une simple somme médiane de 3 images d’offset fait tomber le bruit à 0,92 e- et une somme médiane de 5 images à 0,65 e-, avec un filtrage efficace du RTS, sans perte de résolution spatiale cette fois.
Par ailleurs QHY sur son site donne une valeur du rendement quantique QE (noter qu’ils prennent comme référence mes propres mesures (!) donc si je me suis trompé, tout le monde ce trompe (!!, mais je ne crois pas ;-)) :
https://www.qhyccd.com/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=23&id=261
On peut considérer raisonnablement :
QE = 85% à 5000 A
QE = 70% à 6563 A (c'est un rendement qui prend en compte la présence du hublot d'entrée de la caméra et de la fenêtre du CMOS, c'est donc un QE camera (et pas capteur, qui doit être encore un peu supérieur).
Le temps de lecture sous Prism communiqué par Laurent est de l’ordre de 5 secondes pour un format d'image de 9576 x 6388 pixels faisant 3,76 microns (en USB2).
En synthèse : oui vraiment, c'est exceptionnellement bon. Globalement, c'est le capteur de la maturité, certes couteux, mais bien moins que les CCD équivalents en taille, et avec des performances supérieures à tous les CCD accessibles aux amateurs. Les seuls bémols sont connus : (1) un pixel " à priori " trop petit pour un certain nombre d'utilisation qui font intervenir de gros télescopes, (2) ce fichu bruit lélégraphe (points en surintensité, baladeurs mais tout de même pas monstrueux), qui ne gènent pas les observateurs qui empiles des centaines d'images, mais qui gène les observateurs qui veulent absolument bénéficier du faible bruit, en faisant très peu de poses - pouvant durer chacune 15 à 30 minutes (!) - alors que le bruit de photon est lui-même quasi nul (c'est le cas en spectrographie, par exemple). A vrai dire, les deux défauts (1) et (2) mis cote à cote deviennent des avantages : un sur-échantillonnage (car petits pixels) autorise un filtrage spatial algorithmique de ces images CMOS, sans dégradation de la finesse de l'image finale (binnée), mais avec un niveau de bruit qui est divisé par deux ou trois, et là... c'est encore plus exceptionnel. Par exemple, en jouant correctement sur les paramètres de l'instrument et du traitement, il est possible avec l'IMX455 d'avoir l'équivalent d'un pixel de 11,3 microns de coté (après binning numérique) avec un bruit de lecture de 1,3 électron seulement. Avis donc aux utilisateurs de gros télescopes (des 400 mm, des 500 mm, ...) qui rechignent à utiliser des capteurs ayant de si petits pixels --> ce type de traitement et ce mode d'exploitation, c'est aussi cela la révolution CMOS (en attendant de pouvoir disposer de capteurs à gros pixels à un prix raisonnable pour ces observateurs spécifiquement, et à condition bien sur que le bruit intrinsèque très faible du capteur ne soit pas ruiné par un fond trop lumineux --- ce qui n''est pas le cas en imagerie à bande spectrale étroite, à temps de pose bref ou encore, en spectrographie). Christian Buil
