Dynamique CCD

[Alef 2 513]

Bonjour, 

Une question que je me pose pour les CDD pourquoi les constructeurs ne proposent pas des dynamiques supérieures à 16 bits ? 

Qu'est ce que c'est galère pour faire des transits d'avoir à jongler avec la dynamique, laisser une marge, parfois l'intensité entre 2 poses montent en flèche... Bref une dynamique de 17 bits seraient vraiment top. 

Même sur les objets faibles ça serait bien pour pas saturer les cœurs de galaxies tout en ayant les faibles détails.... 

[Gribol 266]

Pour le CCD, est-ce que le problème n'est pas plutôt la profondeur limitée du puits de potentiel (là où sont stockés les électrons) ?

Un puits de potentiel permettant de stocker 100000 électrons avec un gain de 2, cela fait 50000 ADU, un convertisseur 16 bits est suffisant alors.

 

Marc

[Thierry Legault 5 808]

Il y a 1 heure, Gribol a dit :

Un puits de potentiel permettant de stocker 100000 électrons avec un gain de 2, cela fait 50000 ADU, un convertisseur 16 bits est suffisant alors.

 

La dynamique ce n'est pas la capacité du photosite, ni en électrons ni encore moins en ADU (qui est une quantité arbitraire qui dépend du gain fixé par le constructeur). C'est le rapport entre la capacité et le bruit de lecture. Si tu as un capteur avec 100000 électrons de capacité mais 50000 électrons de bruit de lecture, tu auras une dynamique de 2 (soit 1 bit).

 

Il y a 6 heures, Alef a dit :

Une question que je me pose pour les CDD pourquoi les constructeurs ne proposent pas des dynamiques supérieures à 16 bits ? 

 

parce qu'ils font ce qu'ils peuvent ! En 20-25 ans la dynamique a dû passer d'une douzaine de bits à 15-16, grâce à la fantastique amélioration du bruit de lecture qui est passé de 10-20 électrons à 1 électron sur les capteurs les plus récents.

 

Il y a 6 heures, Alef a dit :

Qu'est ce que c'est galère pour faire des transits d'avoir à jongler avec la dynamique, laisser une marge, parfois l'intensité entre 2 poses montent en flèche... Bref une dynamique de 17 bits seraient vraiment top. 

 

Et si tu en avais 17, n'en demanderais-tu pas 18 ?...  Et combien serais-tu prêt à payer pour ça, sachant que 15-16 bits en dynamique c'est plus qu'il n'en faut pour la photo courante (donc il n'est pas évident du tout que le marché grand public puisse faire descendre le prix de ce genre de capteur à un niveau "abordable")

 

 

Modifié 11 avril 2020 par Thierry Legault

[Alef 2 513]

Merci pour ta réponse Thierry, effectivement pour des photos avec filtres les 16 bits suffisent mais pour des travaux ou la fluctuation est importante, là ou l'on mélange fort et faible signal, plus de bits serait la bienvenue. 

18bits serait top ! 

 

Je dis ça car en numérique pour les images, ou la musique, la tendance est toujours de monter en bits.

 

Sinon peut on faire des transits d'exoplanètes avec un CMOS en 12 ou 14 bits ? Par exemple avec un matériel amateur type C8, réducteur 0.63, focale 1260mm et sur une étoile de magnitude 13, avec profondeur de transit de 0.02 voir 0.01 magnitude ?

Est ce que le résultat serait meilleur qu'avec une Atik314L+ ou là ça marche bien ?

[Gribol 266]

Magnitude 13 avec un C8 (c'est ce que j'ai mais avec une caméra CCD et capteur KAF1603 très sensible), j'ai pu faire HAT-P-28 b Mag 13.03V et profondeur du transit 0.0162mag et HAT-P-53 b Mag 13.73V et profondeur du transit 0.0135mag (si tu veux voir les courbes de résultats, regarde sur ETD/Marc DELDEM)

Avec un CMOS, cela va dépendre de sa sensibilité mais c'est tout à fait possible.

Magnitude 13 pour un transit, cela commence à être sérieux pour un 200mm. Si tu n'as jamais pratiqué cette discipline, commence par des cibles plus faciles.

 

Marc

 

[LLU38 54]

Il y a 5 heures, Alef a dit :

Sinon peut on faire des transits d'exoplanètes avec un CMOS en 12 ou 14 bits ?

 

Oui. J'ai fait TrES1b - magnitude 11.8 l'année derniere avec une QHY163m, gain=100, pose unitaire de 11s avec filtre L. C’était sur un Newton de 200mm ouvert à 4.

Donc ça le fait avec une CMOS 12bit. A voir ensuite avec ton matos.

Faut essayer, c'est une belle expérience !

 

[Gribol 266]

Il y a 10 heures, LLU38 a dit :

TrES1b - magnitude 11.8

Il y a une différence significative entre magnitude 11.8 et 13 pour un 200mm.

 

Il y a 10 heures, LLU38 a dit :

pose unitaire de 11s avec filtre L

C'est un peu court comme temps de pose, tu as du bruit de scintillation qui vient se rajouter. Il vaut mieux défocaliser et poser plus longtemps, tu auras de meilleurs résultats.

 

Il y a 10 heures, LLU38 a dit :

Newton de 200mm ouvert à 4

C'est difficilement comparable à un tube fermé comme le C8 à F/D10 ou F/D6.3 avec réducteur

[LLU38 54]

 

Il y a 4 heures, Gribol a dit :

Il y a une différence significative entre magnitude 11.8 et 13 pour un 200mm.

Tout à fait d'accord avec toi. Je répondais sur la capabilité d'un camera CMOS 12bit uniquement.

 

 

Il y a 4 heures, Gribol a dit :

C'est un peu court comme temps de pose, tu as du bruit de scintillation qui vient se rajouter. Il vaut mieux défocaliser et poser plus longtemps, tu auras de meilleurs résultats.

Je prends pour la prochaine fois. Merci !

 

[Alef 2 513]

Salut LLU38, il est bien ton transit. As tu essayé d'additionner les poses pour améliorer la statistique ? Si elles font 11 secondes, peut être les additionner toutes les 5 poses ?

[Alef 2 513]

@Gribol, c'est surtout la profondeur qui va être le facteur chaud ! A magnitude 13 faire des profondeurs de 0.01 bravo !

[Gribol 266]

@Alef plus la magnitude est faible, plus tu as une incertitude grande sur ta mesure (la barre d'erreur). C'est un peu plus facile de mesurer un transit d'une profondeur de 10mmag à magnitude 10 qu'à magnitude 13.

 

Marc

[astroluma 176]

Comme LLUL38 j'ai fait quelque transit avec une zwo 1600, ça fonctionne très bien. 

Pour les transit il faut emmagasiner un maximum de signal sans saturer, pour ça il faut se régler au gain mini de la caméra et défocaliser pour repartir le signal sur plus de pixels. 

Et puis quand on parle de dynamique c'est pour 1pixel, si le signal de ton étoile est réparti sur 50 pixels la dynamique finale est bien plus élevée (me souviens plus de la formule ).

 

Le 11/04/2020 à 03:01, Alef a dit :

Qu'est ce que c'est galère pour faire des transits d'avoir à jongler avec la dynamique, laisser une marge, parfois l'intensité entre 2 poses montent en flèche

 

Ça n'est pas normal, je ne connais pas tes réglages mais c'est le genre de problème qu'on a quand on monte le gain et qu'on fait des poses trops courtes.

Si je prend l'exemple de LLU38, pour moi il devrait mettre le gain à 0 et faire des poses entre 60 et 120s. 

 

L'autre raison qui plaide pour l'utilisation du gain mini est la durée d'un transit. Si tu dois faire 3 ou 4h de suivi tu peux  avoir une augmentation significative de la luminosité de l'étoile au fur et à mesure ou son altitude augmente (diminution du airmass) et si tu as un gain élevé tu peux te retrouver avec des pixels saturés ce qui ruine immédiatement le transit. Même  chose si la transparence de ton ciel s'améliore en cours  de transit.

 

Le 11/04/2020 à 03:01, Alef a dit :

Même sur les objets faibles ça serait bien pour pas saturer les cœurs de galaxies tout en ayant les faibles détails..

 

Pour ça 12 bits ça suffit largement .

 

Lionel

[LLU38 54]

Il y a 3 heures, Alef a dit :

As tu essayé d'additionner les poses pour améliorer la statistique ? Si elles font 11 secondes, peut être les additionner toutes les 5 poses ?

Alef, merci !

J'ai essayé une moyenne glissante sous Excel pour voir. En effet ça améliore.

 

il y a 26 minutes, astroluma a dit :

Si je prend l'exemple de LLU38, pour moi il devrait mettre le gain à 0 et faire des poses entre 60 et 120s. 

Lionel, merci également pour ton retour !

J'ai un avis plus nuancé, donc je confronte. N’hésitez pas à me voler dans les plumes ! :-)

 

Je prefere mettre du gain pour poser court, d'autant plus avec une camera CMOS : tu sors du bruit de quantif et ton bruit de lecture ramené en e- est plus faible ! Donc meilleurs SNR.

(En ccd par contre oui. Il te faut des e- si tu veux un SNR potable car ton bruit de lecture est plus élevé)

Poser court veut dire obtenir plus de points. Plus de points permet de compenser leur moindre précision.  La courbe de tendance que tu vas tracer va de toute façon te moyenner l'imprécision induite (sauf évidement si tu obtiens de l'herbe  qui dépasse largement la profondeur du transit). Je pense que l'objectif au final est de voir un transit se dessiner , pas de faire des mesures photométriques super précises ! Non ?

 

Et mettre du gain veut aussi dire en avoir sous le coude pour poser plus longtemps si l'étoile est de faible magnitude.

Enfin mettre du gain permet de s’autoriser à dé-focaliser.

 

il y a 43 minutes, astroluma a dit :

L'autre raison qui plaide pour l'utilisation du gain mini est la durée d'un transit. Si tu dois faire 3 ou 4h de suivi tu peux  avoir une augmentation significative de la luminosité de l'étoile au fur et à mesure ou son altitude augmente (diminution du airmass) et si tu as un gain élevé tu peux te retrouver avec des pixels saturés ce qui ruine immédiatement le transit. Même  chose si la transparence de ton ciel s'améliore en cours  de transit.

 

Il suffit de prendre de la marge ! Perso je fais ca avec mon gain 100:

- la capture démarre à l'est, l'etoiles va monter dans le ciel donc devenir plus lumineuse. Je me regle pour obtenir un pic sur l’étoile autour de 40 000 LSB @16bits

- la capture démarre après passage au meridien,  l'etoiles va descendre dans le ciel donc devenir moins lumineuse. Je me regle pour obtenir un pic sur l'etoile autour de 50 000 LSB @16bits

 

 

[Alef 2 513]

LLU38, avec Muniwin tu peux faire du merge (additionner les poses) peut être plus facile qu'avec IRIS ?

Pour mes transits avec ma CCD je poses autour des 30 000 ADU comme ça avec la cible qui monte je ne crame pas mes poses et ça rend bien en transit.

[LLU38 54]

Merci Alef pour l'info !

Faut que je ré-essaye avec Muniwin. Je suis passé sur AstroImageJ, mais n'ai pas vu ce type d'option...

 

Je ne suis pas tres actif au niveau du forum. Existe t-il un endroit ou l'on parle de transit ?

[Alef 2 513]

Je te joins le tuto super efficace. AstrimageJ marche bien ?

Sur Muniwin un paramètre important est de bien renseigner et affiner la FWHM pour un résultat le meilleur possible

 

[Gribol 266]

Je vous recommande la lecture de cette présentation de Raoul Behrend (pro à l'Observatoire de Genève, c'est lui qui coordonne les observations des amateurs francophones sur les astéroïdes, CdR-CdL):

http://proamwetal-2015.sciencesconf.org/conference/proamwetal-2015/pages/wetal2015_Raoul.pdf

 

Le bruit de scintillation pour un 200mm en 10 secondes est autour de 10mmag. C'est pour ça qu'il est préférable de poser assez longtemps. Et par conséquence, si c'est nécessaire il faut défocaliser.

Il est important aussi d'avoir un bon auto-guidage, l'objectif étant que durant tout le transit, il n'y ait aucune variation de champ pour limiter le bruit lié à la sensibilité différente pixel à pixel. Si vous déplacez l'étoile à mesurer sur des pixels dont la réponse est légèrement différente, vous augmentez le bruit sur la mesure.

Mais le plus important dans tout ça, c'est le flat.

 

Au niveau des logiciels pour réduire les données, en plus de Muniwin et AstroImageJ, il existe un autre soft HOPS avec un bon tutoriel.

Je l'ai utilisé pour réduire tous les transits que j'avais mesuré avec Muniwin. L'avantage est qu'il sort des belles courbes  comme AstroImageJ mais c'est beaucoup plus facile d'utilisation. L'inconvénient est que le réglage des paramètres pour la photométrie d'ouverture est parfois délicat. Par rapport à Muniwin, il permet de régler le rayon d'ouverture étoile par étoile. C'est un bon point si par exemple vous avez une étoile de référence un peu plus loin de l'objet à mesurer avec une FWHM plus large (cas typique dans mon cas d'un C8 avec un réducteur de focale qui n'est juste qu'un réducteur, pas un correcteur de champ, plus je m’éloigne de l'axe optique plus la FWHM augmente).

Ce logiciel a été développé dans le cadre du projet ExoClock. Il s'agit d'une collaboration Pro/Am pour améliorer les éphémérides des exo-planètes, essentiellement pour le futur télescope Ariel.

 

Marc Deldem

 

[astroluma 176]

Il y a 11 heures, LLU38 a dit :

ton bruit de lecture ramené en e- est plus faible ! Donc meilleurs SNR

Le bruit de lecture a une importance quand on travail avec peu de signal comme en narrowband ou spectro. 

Pour un transit on va chercher à remplir les photosites donc on a beaucoup de signal et c'est le bruit photonique qui domine, le bruit de lecture est marginal il n'y a pas d'intérêt à chercher à le diminuer.

 

Il y a 11 heures, LLU38 a dit :

La courbe de tendance que tu vas tracer va de toute façon te moyenner l'imprécision induit

C'est vrai, mais je trouve ça galère de se retrouver avec des centaines d'images à traiter

Perso après les différents essais que j'ai pu faire je trouve plus simple de travailler à gain 0 mais chacun fait comme il veut du moment que le résultat est la

 

Il y a 11 heures, LLU38 a dit :

Je pense que l'objectif au final est de voir un transit se dessiner , pas de faire des mesures photométriques super précises ! Non ?

Ben quand même, chercher à voir une variation de luminosité parfois de moins de 0.01 magnitude je trouve que c'est déjà pas mal.

 

Il y a 11 heures, LLU38 a dit :

Et mettre du gain veut aussi dire en avoir sous le coude pour poser plus longtemps si l'étoile est de faible magnitude.

 

Je suis pas sur, même si tu augmente ton gain pour mieux voir ton étoile sur les images tu ne reçois pas plus de lumière sur ton capteur  et tu as toujours autant de bruit photonique donc je ne vois pas pourquoi le SNR serait meilleur. Pour les étoiles faibles il n'y pas 36 solutions, il faut plus de Ø.

 

En me relisant je m’aperçois que j'ai fait une erreur dans mon précédent message. En fait la dynamique du capteur on s'en fiche un peu pour les transits vu qu'on cherche à détecter des variation de luminosité très faibles.

La limitation pourrait plutôt venir de la profondeur de numérisation qui sur beaucoup de cmos n'est que de 12 bits , mais quand on a un signal réparti par exemple sur 50 photosites au final ça doit faire 17 ou 18 bits.

 

Lionel

[Thierry Legault 5 808]

Il y a 1 heure, astroluma a dit :

Je suis pas sur, même si tu augmente ton gain pour mieux voir ton étoile sur les images tu ne reçois pas plus de lumière sur ton capteur  et tu as toujours autant de bruit photonique donc je ne vois pas pourquoi le SNR serait meilleur.

 

parce que sur un CMOS le bruit de lecture diminue quand on monte le gain (jusqu'à une stabilisation), donc une fois le temps de pose fixé (par choix ou par des contraintes telles que le suivi), on a toujours intérêt à monter le gain (avant d'arriver à saturation bien sûr). Mais effectivement :

- s'il y a beaucoup de signal, même à gain mini le bruit de lecture peut être négligeable face au bruit photonique

- il est toujours beaucoup plus profitable de monter le temps de pose (on récolte plus de signal) que de monter le gain (on en récolte pas plus de signal)

[LLU38 54]

Il y a 20 heures, Alef a dit :

Je te joins le tuto super efficace. AstrimageJ marche bien ?

Merci Alef !

Ayant essayé Muniwin et AstroImageJ, j'ai clairement une preference pour ce dernier :

- Le traitement me parait plus claire que Muniwin

- La présentation du résultat peut vraiment être affiné : correction de la masse d'air, courbes de tendance, ajout de marqueurs, réglages de l’échelle en Y

Le tuto que j'utilise : https://astrodennis.com/Guide.pdf

 

Il y a 11 heures, Gribol a dit :

Je vous recommande la lecture de cette présentation de Raoul Behrend (pro à l'Observatoire de Genève, c'est lui qui coordonne les observations des amateurs francophones sur les astéroïdes, CdR-CdL):

http://proamwetal-2015.sciencesconf.org/conference/proamwetal-2015/pages/wetal2015_Raoul.pdf

Merci Marc pour cette présentation et pour HOPS !

 

Il y a 11 heures, Gribol a dit :

Si vous déplacez l'étoile à mesurer sur des pixels dont la réponse est légèrement différente, vous augmentez le bruit sur la mesure.

Ok, donc pas de dithering !

 

Il y a 9 heures, astroluma a dit :

Le bruit de lecture a une importance quand on travail avec peu de signal comme en narrowband ou spectro. 

Pour un transit on va chercher à remplir les photosites donc on a beaucoup de signal et c'est le bruit photonique qui domine, le bruit de lecture est marginal il n'y a pas d'intérêt à chercher à le diminuer.

Merci Lionel de ton retour.

Effectivement, on travaille en shoot noise limited sur la grande majorité des pixels couverts par le flux lumineux de l'etoile, donc ton argument est totalement valable !

Mieux vaut en effet utiliser gain 1 et augmenter le temps d’intégration.

Modifié 13 avril 2020 par LLU38