Binning hardware sur capteur CMOS

[RaphaelN 40]

Bonsoir,

 

Une question qui me vient actuellement et pour laquelle je trouve pas vraiment de réponse précise en fouillant sur internet, cela concerne le binning hardware sur les caméras à base de capteur CMOS.

Possesseur d'une ASI2600MC Pro depuis peu, je voulais savoir si il y a un intérêt à utiliser le binning 2x2 ou 3x3 avec cet engin.

 

Je pense avoir bien compris que le binning software n'était pas intéressant, il vaut mieux faire les images sans binning et ensuite faire une réduction. Mais qu'en est-il avec le binning hardware ?

 

Voici ce qui est indiqué sur le manuel de la caméra :

The ASI2600 camera supports bin2, bin3, bin4 software Binning mode and hardware bin2, bin3, the best advantage of hardware binning is the faster frame rates

 

Utilisant cette caméra avec ma Televue 76 et également avec mon C14 ege, cela pourrait être très intéressant de faire du BIN 2 ou 3 sur le C14.

 

Est-ce que l'un d'entre vous pourrait éclairer ma lanterne précisément à ce sujet ?

Est-ce qu'il y a éventuellement moyen de faire des images test pour analyse afin de répondre à cette question ? Suis pas très au point pour ce genre de truc

 

Merci d'avec et très belle soirée.

 

Raphaël

[Thierry Legault 5 793]

tout est dit : c'est la même chose, sauf la fréquence d'images. Il n'y a pas de binning hardware sur un CMOS comme sur un CCD.

[Nathanael 6 840]

Bonjour Raphaël 

il y a quand même un intérêt à faire du binning en cmos mais moindre qu’en ccd. En effet, le bruit est seulement multiplié par la racine carré du nombre de pixels. Ainsi tu gagnes plus en signal qu’en bruit de sorte que le rsb augmente d’un facteur 2 en faisant du bin 2 et facteur 3 en bin 3 ( respectivement 4/2 et 9/3). En ccd c’était X4 et X9 sachant que le bruit de lecture restait identique puisque les pixels étaient lus en paquet (1 seule lecture pour 4 ou 9 pixels).

concernant le hard ou soft l’avantage du hard c’est le temps de lecture et la taille des images mais il semblerait qu’on puisse faire un traitement du bruit (gaussien 3x3) avant de faire le binning si on choisit la voie software, qui améliore le bruit final.

Nathanaël

[zeubeu 865]

Il y a 11 heures, RaphaelN a dit :

il vaut mieux faire les images sans binning et ensuite faire une réduction.

 

Salut,

faire une réduction ce n'est pas pareil que faire du binning !

Quand tu fais du binning logiciel tu additionnes quand même les valeurs des pixels pour en faire qu'un.

Quand tu redimensionnes, tu enlèves des pixels pour réduire la taille de l'image...

 

 

[Colmic 4 007]

Il y a 4 heures, zeubeu a dit :

Quand tu fais du binning logiciel tu additionnes quand même les valeurs des pixels pour en faire qu'un.

Quand tu redimensionnes, tu enlèves des pixels pour réduire la taille de l'image...

 

Si on parle bien de binning logiciel, le soft de binning intégré à la caméra doit s'apparenter aux méthodes d'interpolation utilisées pour le redimensionnement dans Photoshop ou autre, non ?

Au final, qu'on fasse le binning dès la prise de vue ou après par logiciel (avec la bonne méthode d'interpolation) le résultat doit être sensiblement le même ?

Ou je me trompe complètement peut-être ?

 

Il y a 15 heures, Thierry Legault a dit :

tout est dit : c'est la même chose, sauf la fréquence d'images. Il n'y a pas de binning hardware sur un CMOS comme sur un CCD.

 

J'avais testé sur ma 183 et effectivement en binning hard on gagne des FPS.

En revanche avec le binning hard, l'image sort en 10 bits au lieu de 12 (sur la 183 mais aussi sur d'autres caméras ZWO).

Je sais pas si c'est également le cas pour cette famille de capteurs (6200, 2600).

[Nathanael 6 840]

A propos de dynamique, l’intérêt de faire du binning logiciel Après coup c’est d’augmenter la dynamique aussi quand on sort en 12 Bits. Par exemple en bin 1 sur 12 bits l’image sort avec des niveaux de 0 a 4096 au pas de 1 (ou de 0 a 65536 au pas de 16 ce qui revient au même, il faut alors diviser par 16). Après le binning 2 on a des images de 0 à 16384 puisqu’on additionne les valeurs de 4 pixels adjacents. Si la caméra est en 16 bits natif ça ne change rien.

Nathanaël 

 

Modifié 27 avril 2020 par T450

[Nathanael 6 840]

Et pour revenir sur les histoires de rsb, on peut noter que SI on s’astreint à faire des poses pour lesquelles on peut négliger le bruit de lecture (bruit photonique 3 à 4 fois supérieur au bruit de lecture) alors le binning en cmos est identique au binning en ccd puisque c’est Alors le bruit photonique qui prédomine et ce dernier, même en ccd,  augmentait comme la racine carré du nombre de pixels binnés.

en d’autres termes Le bénéfice du binning ccd (1 seule lecture pour 4 ou 9 pixels) n’est valable que dans le cas où le bruit de lecture est prépondérant ce qu’on s’efforce de ne jamais faire en pratique ( enfin en imagerie tout au moins, en photométrie ou spectrographie je ne sais pas)

bref je pense qu’on a tout intérêt à faire du binning  2 ou 3 en cmos Si l’échantillonnage le demande mais après l’acquisition pour gagner sur tous les tableaux hormis le poids des images.

Nathanaël

Modifié 27 avril 2020 par T450

[christian_d 3 148]

Citation

 je pense qu’on a tout intérêt à faire du binning  2 ou 3 en cmos Si l’échantillonnage le demande mais après l’acquisition pour gagner sur tous les tableaux hormis le poids des images.

 

 

Nathanael, un point également qui mérite d'être souligné : en binnant tu réduis la taille de ton image par 2, ou par 3. Finalement on se trouve souvent avec une "petite image" avec une possibilité limitée de recadrage, ou d'impression le cas écheant. 

Ou il faut un grand capteur avec bcp de pixels (au moins 3500 par exemple) pour obtenir une image finale "correcte" de 1500 à 2000 pixels à partir du bin2.

 

[RaphaelN 40]

Effectivement cela pourrait faire une "petite" image. Toutefois avec l'ASI 2600, la taille est de 6248x4176, ça fait de sacré images sur l'écran

Il reste donc de la marge.

 

Intéressant en tout cas vos réponses, merci d'avoir pris du temps pour me répondre.

[zeubeu 865]

Il y a 18 heures, Colmic a dit :

Si on parle bien de binning logiciel, le soft de binning intégré à la caméra doit s'apparenter aux méthodes d'interpolation utilisées pour le redimensionnement dans Photoshop ou autre, non ?

 

Redimensionner une image dans photoshop c'est pas faire du binning logiciel !!

A moins que l'option binning existe et que je sois passer à coté depuis tan d'année... ce qui est possible :-)

 

[patry 1 970]

En CMOS tu a un ampli et un convertisseur A/N sous chaque photosite. Du coup le binning ne peut être QUE logiciel.

Pour faire un binning matériel (activé en option) sur un capteur de P photosites il faudrait ajouter EN PLUS des P ampli+convertisseurs, P/4 amplis+convertisseurs qui seraient alimentés par les puits de 2x2 photosites, et puis rajouter des portes, des commandes, plus de pistes. Cela pour ne faire que du binning 2x2.

Ce n'est pas impossible évidemment, mais ce doit être prévu sur le silicium du capteur car tout y est intégré. Les composants situés autour ne sont généralement là que pour "sortir" les données, gérer l'USB ce genre de choses.

 

Pas si simple 

 

[spectrahm 103]

Certaines CMOS professionnelles sont équipées de binning matériel, comme les capteurs GSense de GPixel. Mais même là, je suppute qu'il s'agisse d'un binning logiciel réalisé sur carte, donc que le bruit de lecture reste multiplié.

 

A la limite, en astronomie professionnelle, on s'en moque; les focales nécessaires sont monstrueuses et les capteurs sont conçus pour - l'ELT et ses 750m de focale f/20 sera équipé de CMOS.

C'est plus un problème pour un astronome amateur travaillant à f/D 10 (par exemple en spectroscopie), car les CMOS à notre disposition sont avant tout conçus pour le marché DSLR / smartphones, donc équipés de pixels très petits (<5µm). La solution pourrait être de repenser le traitement pour se passer de binning, mais l'offre CMOS pour l'instant se prédispose surtout à la photographie couleur à faible f/D, donc il est vrai une perte de polyvalence par rapport au CCD.

 

Personnellement, ce qui me préoccupe le plus, ce n'est pas tant la taille des pixels ou l'absence de binning matériel, que la rareté de l'offre monochrome. Je pense qu'il y a un réel marché pour la débayerisation des capteurs CMOS, si quelqu'un à envie d'industrialiser le processus et monter une boite ;-). Un ASI 294MM, je prendrais les yeux fermés.

[patry 1 970]

Je ne pense pas qu'il y ait de perte de polyvalence entre CCD et CMOS. Ils sont de deux générations distinctes. Les CCD c'est néanderthal : assez rustique, fait le job et on (re)découvre ce que l'on pouvait faire avec ... tardivement.

Les CMOS c'est l'homme moderne, mis au gout du jour, parfois moins bon mais il sait s'adapter ... plus que les CCD en tout cas.

Maintenant la taille des photosites est surtout pour moi un marqueur de génération bien plus que de technologie et la réduction de leur taille était depuis longtemps en marche ... déjà en CCD. Ma première webcam (connectix, 320x240x4 bit) disposait je crois d'un capteur 1/4 de pouce donc des photosites de 9µm .... on ne savait surtout pas faire mieux dans ces années là ! 

 

Marc

 

[JML 1 104]

Bonjour, je déterre ce post pas si vieux que ça...Avec une question:

Avec un binning 2x2 ( cmos) est-ce que j'augmente la Full Well Capacity ? Par exemple, ma 290MM qui a une Full well de 15000 est-ce que je passe a 60000 en binning 2 ?

Jean Marc

[olivdeso 1 860]

il n'y a pas de binning matériel, le fillwhell des pixels ce de change pas.  c'est juste une addition de des ADU des pixels. Donc 4x 15000  = 60000.

Mais pas besoin de de le faire dans la caméra, tu peux me le faire à postériori va sur le PC.

Après il faut voir ce que le driver sort. Est ce qu'il dort en 16bits et est ce qu'il fait la somme ou la moyenne?

Modifié 11 septembre 2021 par olivdeso

[olivedob 266]

Il reste quand même un mystère sur l'IMX 294 mono en quadbayer.

En bin1 (pixels de 2.315 µm) mode 12 Bits le bruit de lecture est nettement supérieur  et la FW inférieure au mode (natif quad bayer) 4.63 µm 16 bits.

Es ce que le quad bayer est une structure electronique sur le PCB qui équivaut au bining hardware ?

Modifié 13 septembre 2021 par olivedob

[patry 1 970]

Pour rajouter encore du doute, sur l'ASI178, le mode binning soft (par Firecapture) modifie la luminosité de l'image et, par exemple en partant d'une image très sombre en 8 bits, tu te retrouve avec une image très claire. Il y a donc une addition des 4 pixels. Le débit d'image ne change pas et le traitement est fait par le PC. Si celui ci est suffisamment rapide, tu ne le sentira même pas.

En mode binning matériel, la luminosité globale de l'image ne change pas, donc il doit faire une moyenne des 2x2 pixels probablement. Sauf, je crois mais je referais des essais, si tu est en mode 16 bits.

Il me semble que le débit d'image baisse un peu également.

 

Maintenant est-ce utile ? Là c'est plus compliqué, car avec une barlow (pour rentrer à F20) avant l'ADC, l'ADC, le correcteur d'offset, et la caméra, le grandissement fait bien plus que x2 et ce serait plutôt x3 et plus.

Du coup très très gros sur-échantillonnage pour une ASI178, le mode binning peut alors te permettre de retrouver ET une exposition correcte (<<20ms) et un gain décent (<<350) sans trop faire monter le bruit.

 

Marc

 

[olivdeso 1 860]

il y a une heure, patry a dit :

Du coup très très gros sur-échantillonnage pour une ASI178, le mode binning peut alors te permettre de retrouver ET une exposition correcte (<<20ms) et un gain décent (<<350) sans trop faire monter le bruit

 

en fait le bruit est le même que si tu ajoute les 4 pixels en post traitement. Tu ne gagne rien au niveau bruit que tu ne saches faire sur le PC.

Perso je préfère une addition qui me donnera plus de bits significatif qu'une moyenne.

 

parce que 4 fois 8 bits ça te donnes 10bits, donc si tu restes en 8 bits raw, forcément tu perd les 2 bits de poids faible.

Ou alors faudrait passer en 16 bits et à condition que tu retrouves la somme dans ces 16 bits et pas la moyenne.

 

-> Tu peux le faire avec PIPP, addition ou moyenne au choix

 

une parenthèse sur la 178m en autoguidage : la 178 mono en guidage, bin 2 n'est pas meilleur que bin 1, au contraire même, un très léger plus pour le bin 1.

 

[Chris277 581]

Le 13/09/2021 à 17:09, olivdeso a dit :

Ou alors faudrait passer en 16 bits et à condition que tu retrouves la somme dans ces 16 bits et pas la moyenne.

oui Olivier, c''est pour ça que QHY (je ne sais pas pour ZWO) a upgradé le firmware et le driver des 600 et l'équivalent en aps pour pouvoir sortir du 32 bits et ne pas brider le binning interne de ces cams...

Modifié 16 septembre 2021 par Chris277