Roch

FWHM Poses courtes vs FWHM Poses longues : des mesures concrètes

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Bonjour,

Suite à plusieurs discussions ayant eu lieu ces derniers jours sur différents posts, j'ai voulu tenter de tirer les choses au clair.
Du coup je me permet d'appeler les principaux intervenants :D @christian_d @jeffbax @exaxe17 @mariobross @Pulsar59 @Laurent51 @T450, et j'en oublie ;)

J'avais déjà fait des expériences là dessus ( voir ci dessous ) mais mon protocole de mesure présentait des failles au delà de 1s de pose unitaire environ
J'ai donc voulu retenter l'expérience en poussant le concept plus loin.

Rappel de l'idée :

On cherche à déterminer la différence de FWHM entre les poses longues et les poses courtes.
Afin d'évacuer toute erreur statistique, et ainsi augmenter la précision, on va utiliser des images pose courte pour simuler des poses longues, en les empilant par paquets de 2 avant de les aligner. Mesurer la FWHM d'un empilement de 10 images de 1s non alignées est équivalent à mesurer la FWHM d'une pose unique de 10s. Cela permet de partir de la même série d'images pour mesurer le seeing sur différents temps de pose, et donc d'évacuer toute erreur due à la variation des conditions entre les prises de vue.

Afin d'évacuer aussi les erreurs dues à une imperfection de la monture, l'idée est de s'en passer totalement. Pour ce faire, on peut viser une étoile suffisamment proche du pôle céleste afin qu'elle ne se déplace que de manière négligeable pendant la durée de nos poses mesurées.

La dernière fois, j'ai utilisé tout simplement l'étoile polaire ; mais celle-ci se déplace finalement assez vite. Je suis donc cette fois-ci allé chercher des étoiles encore plus proches du pôle.

J'ai réalisé deux séries d'images. La première en 650x1s environ, d'une étoile de magnitude 13.4 située à 2 minutes d'arc du pôle ( à la louche ) , et la série suivante, en 350x8s, sur une étoile encore plus proche ( et plus faible )
Le déplacement de l'étoile sur le ciel n'étant pas encore sensible pour les poses inférieures à 8s pour la première étoile, et pour les poses inférieures à 30s pour la deuxième, on a donc une mesure précise et cohérente.

Les mesures sont à chaque fois réalisées sur le même "temps d'image" total, soit toute la séquence vidéo. Pour chaque temps de pose je procède comme suit :
-Empilement des image par "paquets" selon le temps de pose désiré ( somme arithmétique )
-Alignement des images obtenues

-Empilement des images alignées ( somme arithmétique )

Le traitement est effectué avec IRIS, mais la mesure de FWHM est faite avec SIRIL. Afin de garantir une mesure fiable, le procédé est une détection automatique de l'étoile puis une mesure automatique de sa FWHM ; pas besoin de "sélection" par l'utilisateur, ce qui pourrait faire varier légèrement les mesures.

Contrairement à mes dernières mesures, il n'y avait pas un poil de vent ce soir là ;)

Donc sur la première étoile, voici la FWHM en pixels, pour chaque temps de pose :

1s : 6.923

2s : 7.044

4s : 7.129

8s : 7.204

 

Pour la deuxième étoile, sur une autre série d'images réalisées plus tard :

8s   : 7.071

16s : 7.106

32s : 7.148

 


Donc conclusion : Pour moi c'est limpide, il y a bien un gain, et ce quel que soit le temps de pose.


Si j'évalue le taux de diminution de FWHM par palier, on a :

32s -> 16s , gain de 0.6%

16s -> 8s , gain de 0.5%
8s -> 4s , gain de 1.1%
4s -> 2s , gain de 1.2%
2s -> 1s , gain de 1.7%

Total 32s -> 1s , gain de 5.2%

Ca ne paraît pas énorme, mais c'est probablement sous-estimé, tout simplement parce que la résolution d'image est proche de la figure de diffraction théorique du télescope utilisé, ce qui n'arrange pas les choses. Le tube est un 150/600 avec un secondaire de 70mm ( donc obstruction de 40% ) , et j'étais à la barlow, à F/D=11, avec une tentative de collim au préalable plutôt laborieuse et assez infructueuse ( pas vraiment l'habitude de ce tube ni de cette barlow ) ; ma tache d'airy ne ressemblait pas à grand chose :D

Ici la FWHM sur l'empilement des poses de 1s est égale à 2.5", mais je pense avoir été en partie limité par l'instrument ( et ma collim pourrie )
Sur un tube plus gros, la différence entre poses courtes et moins courtes serait plus sensible. C'est d'ailleurs ce que j'avais conclu lors de mes précédentes mesures, faites avec un T250, et lors d'une soirée ou la turbu était très mauvaise ( FWHM autour de 4" ). Après, il y avait plus de vent, et il y avait peut être quelques biais dans la méthode.

Vous pouvez retrouver le lien ici :
 


Le facteur de diminution doit aussi évidemment dépendre pas mal des conditions du moment ; on sait bien que la turbu ne réagit pas toujours de la même manière...

Pour ma part, avec 10% de gain je m'estimerais satisfait. Et je pense qu'on y arrive la plupart du temps, même en ne considérant que la turbu... mais vu que mon test n'arrive qu'à 5%, j'en ferai un dés que je mettrai la main sur un instrument plus gros ;)
 

Après, si en plus on considère les autres facteurs de dégradation possibles ( monture, autoguidage, vent, etc ), là c'est certain qu'on y gagne ;)

 

Romain

Edited by Roch
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C'est très intéressant Romain. On voit bien le gain qui augmente de plus en plus vite, au fur at à mesure que le temps de pose descend. Perso à 1s je retrouve les "quelques pourcents" que j'estime dans mon poste sur 4565 par rapport aux poses normales.

 

A mon avis, en dessous de 1s, le gain s'accentue encore plus vite. Sur les NP qui supportent moins de 250ms, c'est remarquable.

 

Merci pour ce boulot documenté, qui confirme mon ressenti empirique. Je ne prends pas le temps de faire ces mesures, car les nuits où je peux me consacrer à l'imagerie sont trop rares en ce moment et je mets le paquet sur les objets.


JF

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Merci Romain, je fais partie de ceux qui "demandent à voir", la pose longue est ma zone de confort, tout est relativement bien maîtrisé, la pose courte je n'en ai jamais fait,  mais j'ai des potes qui en font et qui s'intéressent de très près à la question, je vois de beaux résultats passer sur le forum.

 

Ta démarche et ton protocole sont cadrés, d'autres feront d'autres meures etc... au final 5 ou 10 % c'est peu et beaucoup à la fois.

Apres chaque cas est particulier, un résultat sera peut-être favorable pour une cible et moins pour une autre, c'est pour cela que dire c'est mieux en long ou c'est mieux en court, cela n'a pas vraiment de sens, cela dépend pourquoi faire (et de quel matériel on dispose, guidage ou pas etc..) !!!!

 

Une question que je me pose également c'est l'importance de la turbulence "de base" dans le gain (ou faible gain xD) obtenu ? Là je prêche  pour ma paroisse, je veux dire par là qu'avec mon seeing régulièrement à >=2.5, est-ce que la pose courte ne serait pas pour moi plus bénéfique que pour ceux qui ont déjà un seeing meilleur ?  J'ai mis un point interrogation pour faire bien , mais à part faire des mesures à ma place personne ne pourra me répondre.

 

Quand je dis "je demande à voir" je veux dire par là qu'il faut profiter des retours d'expérience des uns et des autres, tester petit à petit, faire des partenariats entre "poseurs court" et "long" pour obtenir une image qui soit la plus aboutie possible avec nos conditions de seeing .

Jc

 

 

Edited by mariobross
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Il y a 6 heures, Roch a dit :

Total 32s -> 1s , gain de 5.2%

 

D'entrée de jeu, je me pose en personne "intéressée". Point.

 

Tu compares des temps de poses mais à l'issu de ces essais je me questionne :

Pourquoi poser 32s ?

Avec 32s/1s, si j'ai bien compris, tu perds en finesse d'image.

Mais que gagnes-tu à poser 32s / à des poses de 1s ou moins ? Quelle est la contre partie ?

Par exemple: Arriveras-tu à la même magnitude limite pour un temps d'intégration équivalent ?

 

merci

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il y a 8 minutes, Pascal C03 a dit :

Mais que gagnes-tu à poser 32s / à des poses de 1s ou moins ? Quelle est la contre partie ?

Par exemple: Arriveras-tu à la même magnitude limite pour un temps d'intégration équivalent

 

Justement, je prépare un résumé/ tuto complet là dessus ;)

Ca devait arriver bientôt, sauf que là mon écran vient de me lâcher... bref ;)

 

En résumé, la pose longue garde l'avantage de la sensibilité. Mais avec un setup optimisé, on peut tout de même poser 1s avec une perte de sensibilité "acceptable".

Et si les progrès dans les capteurs d'images suivent, ce sera de plus en plus vrai avec les prochaines générations de détecteurs.

 

Bref, à suivre ;)

 

Romain

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Probleme de la mesure, c'est qu'elle sera vraie pour une soiree donnee, pas forcement la suivante.

Ca pourrait etre pire, comme plus stable ...

 

Pour enfoncer les portes ouvertes:

- Avantages des poses courtes: moins de sensibilite a la turbu, moins de derive due au suivi de la monture;

- Inconvenients: moins bonne detectivite sur cible faible, et ca prend surtout plus de place sur le disque dur et le temps de traitement se ralllonge (aggravant donc le bilan carbone de l'activite, et par la meme ... degradant le climat un peu plus ... ;) )

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il y a 51 minutes, muller a dit :

aggravant donc le bilan carbone de l'activite, et par la meme ... degradant le climat un peu plus ... ;)

Intéressante cette réflexion :D

Néanmoins, je ne garde pas mes brutes, donc pour l'espace de stockage, ça ne change rien. Et pour le traitement, peut être quelques watts en plus sur quelques heures ?

Bon, alors au prochain hiver, j'éteindrai un radiateur électrique une demi-journée pour rattraper mes 5 dernières années ;)

 

il y a une heure, muller a dit :

Probleme de la mesure, c'est qu'elle sera vraie pour une soiree donnee, pas forcement la suivante.

Ca pourrait etre pire, comme plus stable

 

Oui ça évidemment, mais tant qu'on gagne toujours quelque chose à poser plus court, c'est bon à prendre.

 

Romain

 

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J'applaudis la demarche! et je te remercie pour ton partage!

Mais je pensais plus quand même de différence entre les niveaux..Mais c'est peut etre du à un autre effet:

c'est le nombre elevé de brute (associé souvent à des poses plus courtes) on a la possibilité d'aller plus loin dans la deconvolution qu'avec moins de brutes mais plus longue (je parle de l'exposition).

Du coup , il y a double effet kisscool!

 

 

 

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il y a 21 minutes, exaxe17 a dit :

Mais je pensais plus quand même de différence entre les niveaux..Mais c'est peut etre du à un autre effet:

 

Je pense vraiment que je suis limité par le diamètre.

Je retenterai l'expérience avec plus gros ; c'est pas si compliqué au final.

 

ça doit aussi dépendre des conditions du moment.

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Romain, tes mesures vont également dans le sens de ce que je présentais, à savoir une petite différence si on ne trie pas. Mais l'intérêt des poses courtes est de pouvoir trier justement ( avec un coût quand même sur le temps de pose total). Tu pourrais, quand tu en auras le temps, refaire les mêmes mesures en ne prenant que la moitié de la séquence (triée). Les différences devraient s'accentuer, à voir dans quelles proportions.

Je rejoins aussi l'avis de Jean-Claude, que le gain dépend aussi du matériel et du seeing. On doit plus gagner par temps calme que très turbulent (quoique...).

Enfin, tout ça est assez complexe et passionnant, je referais de mon côté un essai en ce qui concerne le RSB.

Nathanaël

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J'ai retrouvé dans mon garage un vieux rouleau de TP 2415, un agrandisseur, et même une bouteille de d19b. Tant de souvenirs. J'allais les mettre à la poubelle, mais en fait c'est attachant. Je vais faire un petit musée et essayer d'acheter une ccd pour compléter (les prix en occasion sont très bas en ce moment). Faut que je trouve un petit meuble sympa.

 

JF

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il y a 12 minutes, jeffbax a dit :

Faut que je trouve un petit meuble sympa

je peux t'en refiler un que j'ai en trop pour mes collections de fossiles xD

Pour les mesures, ca confirme également mon ressenti : gain pas énorme mais suffisant pour que ca fasse une différence visuelle à l'arrivée, et nécessité de trier (pas forcément très fort, mais surtout pour éliminer les gros pics transitoires qu'on est forcés d'avaler en pose longue). Mais une seconde c'est encore pas mal long, beaucoup trop pour ceux qui font de la haute-résolution en planétaire, par exemple.

En-dessous de la seconde, il faut se rapprocher justement de ceux qui font de l'imagerie planétaire de Neptune ou Uranus. Ils doivent bien connaître l'effet du temps de pose sur la résolution dans ces zones de temps de pose-là.

Dans ton test Roch tu n'as pas trié parce que tu voulais mesurer une propriété ciel/atmosphère, ce qui était une excellente démarche d'un point de vue scientifique.

Tu pourrais maintenant comparer tes paquets de 32 s sans tri (tu as déjà la donnée) et avec tri.

Edited by Pulsar59
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Merci pour cette analyse rigoureuse .
Je voudrais juste appuyer sur un point c est que si on fait des poses courtes, c est justement pour pouvoir trier . Retirer les 20 ou 30% des images qui pourrissent le stack fait faire un bon dans la résolution . Certes, les poses courtes avec le tri donnent forcément une moins bonne détection , le rsb en prend un coup en empilant le bruit de lecture mais c est le prix à payer pour la résolution. 
faire des poses courtes sans trier c est vraiment sacrifier beaucoup de rsb pour pas beaucoup de gain en résolution . Il faut trier pour y trouver un intérêt important .

 

 

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Pour les effets en dessous de la seconde, voir mon post précédent ( le lien plus haut ) ; j'avais bien mis en évidence le binz avec mon graphique pour le coup ;)

Et effectivement, le gain est de plus en plus sensible à mesure qu'on descend.

 

il y a 18 minutes, jeffbax a dit :

Je vais faire un petit musée et essayer d'acheter une ccd pour compléter

 

Je sens que ce post va très vite partir en c.... :D

 

il y a 19 minutes, T450 a dit :

Tu pourrais, quand tu en auras le temps, refaire les mêmes mesures en ne prenant que la moitié de la séquence (triée). Les différences devraient s'accentuer, à voir dans quelles proportions.

 

J'avoue que j'ai un peu la flemme :D

Mais je l'avais fait pour les poses plus courtes ( ancien post, lien plus haut ) et le résultat montrait à mon sens qu'il restait souvent plus intéressant de réduire encore le temps unitaire que de sélectionner les prises ( quitte à perdre du rsb )

Dans tous les cas, c'est toujours les premiers pourcents qui sont les plus intéressants à enlever ; plus on trie, moins c'est utile.

Allez, je remet le lien un petit coup... :D

 

Edited by Roch
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Pour ce qui est de la haute résolution (planétaire, lunaire), le temps de cohérence est de l'ordre de 3 à 8 ms (cela dépend de la vitesse du vent horizontal).

Avec l'arrivée des caméras à faible bruit de lecture, on a bien vu l'intérêt de passer de poses de 1000 ms à 100-200 ms. C'était par ex le cas pour l'imagerie CH4 de Jupiter ou IR d'Uranus.

Au-delà de 1 s, on voit bien sur les mesures de Romain que le gain plafonne (même s'il n'est pas nul).

Dans tous les cas, l'intérêt des poses courtes est ensuite de trier les images. En revanche, en imagerie ciel profond, on ne pourra corriger que le tip/tilt, et pas la distorsion des images (contrairement au planétaire).

La limite à la manip, c'est le bruit de lecture qui va "s'ajouter" sur le stack. Cela marche d'autant mieux que le bruit de lecture de la caméra est faible. On a de la chance car on a maintenant des caméras avec des bruits de lecture < 1 e-.

 

Juste pour le fun, voici l'impact sur le Strelh du passage d'une pose "courte" (= temps de cohérence qui fige la turbu) à une pose "longue" (où la PSF convergence vers Lambda/ro) :

image.png.1112af1fd68cacd69c08d9935cbbeda0.png

 

D est le diamètre de l'instrument, r0 est le paramètre de Fried (= niveau de turbu).

 

 

Il y a 11 heures, exaxe17 a dit :

c'est le nombre elevé de brute (associé souvent à des poses plus courtes) on a la possibilité d'aller plus loin dans la deconvolution qu'avec moins de brutes mais plus longue (je parle de l'exposition).

En fait, ce qui compte pour pouvoir pousser la déconvolution, c'est le rapport S/N. Le signal augmente avec la pose cumulée (que les poses unitaires soient longues ou courtes), mais le bruit augmente avec le nombre d'images et le bruit de lecture .

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Il y a 3 heures, christian viladrich a dit :

Le signal augmente avec la pose cumulée (que les poses unitaires soient longues ou courtes), mais le bruit augmente avec le nombre d'images et le bruit de lecture .

oui exact!

Ce que je voulais dire , ce que les poses courtes permettent plus facilement d'utiliser la deconvo que les poses longues.

 

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Bonjour, et merci d'avoir mis le temps et la rigueur pour tester et avancer sur la question !

Je crois comprendre que d'une part on gagne en résolution, d'autre part on perd en ratio s/n. D'où l'intérêt de combiner pose courte et longue ? Mais selon quelle technique d'addition pour ne pas dégrader la resolution ?

Edited by spaceju

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