Echantillonnage et fwhm, asi183 vs asi533

[Nathanael 6 840]

Bonjour,

Je vous livre ce petit comparatif fait il y a quelques jours avec mon télescope newton 245/1472 (paracorr2) et deux caméras bien connues, l'asi 183mm pro et l'asi 533 mm pro. L'échantillonnage de la première est de 0.33"/p et celui de la seconde 0.51"/p. J'ai changé 3 fois de caméra pour être sur que la différence ne provienne pas du changement de seeing (série de 6 images à chaque fois). C'était pendant la pleine lune, filtre Ha 3nm, je n'ai pas refroidi beaucoup les caméras (+10°C) à cause des changements justement et il s'agit de brutes non pré-traitées. Gain unitaire (1e-/adu) pour les deux. Ce que je voulais voir, c'était l'impact de l'échantillonnage sur la taille des étoiles. Sur 5mn, avec la 533, j'ai une fwhm de 2", avec la 183, une fwhm de 1.7". Pour moi, il est clair que le critère de Niquist (échantillonner à fwhm/2) est un minimum "vital" mais que la résolution continue à s'améliorer bien au-delà de cette valeur (avec la 183 on est à fwhm/5). Le prix à payer est bien sûr la quantité de lumière, mais qu'on peut récupérer en binnant au traitement.

Je vous mets deux images à comparer avec des pincettes. Celle prise à la 183 a été rééchantillonnée à 0.5"/p mais elle est très désavantagée par l’absence de pré-traitement, surtout à cette température (les images brutes sont beaucoup plus propres sur la 533 que la 183 notamment par l'absence d'ampglow et les bruits thermiques et de lecture très inférieurs @danielo ). J'ai aussi binné les cochonneries du coup... je pense que prétraitées correctement à -15°C, il n'y aurait pas tant d'écart signal/bruit entre les deux. Mais en finesse, il y aurait toujours le même écart.

Pour la petite histoire, j'ai gardé la 533 et vendu la 183 mais j'ai rajouté une barlow x2 au setup pour la suite

Nathanaël

Modifié 25 septembre 2022 par Nathanael

[olivdeso 1 860]

Il y a 3 heures, Nathanael a dit :

 

Il y a 3 heures, Nathanael a dit :

(avec la 183 on est à fwhm/5)

 

Absolument.  en longue pose on gagne jusqu'à environ FWHM/5.

À 6 il vallait mieux passer en bin 2 avec les CCD. Mais pas la peine avec les CMOS. Tu reechantillone après calibration si besoin.

 

Modifié 24 septembre 2022 par olivdeso

[christian viladrich 7 670]

En imagerie planétaire/solaire/lunaire haute résolution, on a un gain à utiliser un facteur d'échantillonnage jusqu'à 3.5 à 4.0x le pouvoir séparateur (ceci pour les capteurs NB). Au-delà, il n'y a plus vraiment de gain.

[Nathanael 6 840]

Merci Olivier et Christian pour vos retours d’expérience.

Je précise pour les lecteurs moins avertis qui pourraient facilement faire l’amalgame que vous ne parlez pas de la même chose. « Fwhm »  en longue pose c’est la largeur a mi-hauteur mesurée des étoiles sur l’image obtenue, alors que « Pouvoir séparateur » en imagerie planétaire c’est la Fwhm théorique de l’instrument.

Dans les faits, mon télescope a un pouvoir séparateur, donc une Fwhm théorique, de 0,5’´. Christian nous dit qu’on peut échantillonner jusqu’à 0,5’´ /4 soit 0,125 en haute résolution. Mais ce dont il est question pour Olivier c’est la taille de mes étoiles 1,7’’/6 soit 0,28’´/p.

Il est bien normal de devoir échantillonner plus fin en planétaire avec des poses extrêmement courtes.

Ceci dit j’attire votre attention sur le fait qu’on lit souvent qu’echantillonner a Fwhm/2 ou 3 suffit en longue pose. Si c’était le cas, sur la base de mes images avec la 533  donc Fwhm 2’’, je me trouverais bien bas avec mes 0,5’´/p et je serais tenter de mettre des pixels plus gros. J’avais testé avec l’audine et ses 9um de pixels et j’étais plutôt à 3’´ de Fwhm que 2’´. Je pourrais aussi me dire que 0,5‘’/p est bien suffisant mais manifestement 0,3’´/p c’est mieux, je gagne encore 0,3’’ de Fwhm.

Mon propos n’est pas de dire qu’il faut tous échantillonner a 0,25’´/p mais qu’il faut rester vigilant sur l’impact de l’échantillonnage sur la finesse des étoiles quand on choisit son setup. Seeing/ 2 ou 3 est absolument arbitraire. Et d’ailleurs mon « seeing », il est de combien? 3, 2, 1,7’´, moins? 😉

Nathanaël

[christian viladrich 7 670]

il y a 49 minutes, Nathanael a dit :

« Fwhm »  en longue pose c’est la largeur a mi-hauteur mesurée des étoiles sur l’image obtenue, alors que « Pouvoir séparateur » en imagerie planétaire c’est la Fwhm théorique de l’instrument.

 

En fait non :

- La FWHM, autrement dit la largeur à mi-hauteur d'une étoile au foyer d'un instrument est égale à lambda/D, lambda étant la longueur d'onde dans laquelle on observe, et D le diamètre de l'instrument. Le résultat est en radian, ce qui n'est pas surper-pratique, mais pas gênant pour le reste de l'explication.

Bien évidemment, on parle ici d'une situation sans turbulence.

 

- Le pouvoir séparateur d'un instrument, quand on s'intéresse à la haute résolution, est la capacité à séparer des détails proches. Une fois que l'on a dit ça, on n'a rien dit car on comprend que la question suivante est : "quel est le critère utilisé pour dire que des détails sont séparés?".

Normativement, on va utiliser un critère défini pour l'observation des étoiles doubles, ce qui nous conduit alors à trois critères (pour être très précis, le critère de Sparrow n'a pas été introduit pour l'observation des étoiles doubles, mais en spectro pour la résolution des raies spectrales).

Ces trois critères correspondent à trois écartements différents des deux composantes d'une étoile double (dont les deux composantes ont la même luminosité) :

 

Au final, et traditionnellement, on utilise le critère de Rayleigh, ce qui nous donne un "pouvoir séparateur" de 1.22 lambda/D (résultat en radian)

 

On a donc un facteur 1.22  entre la FWHM (sans turbu) et le "pouvoir séparateur" (sans turbu).

 

Ce n'est pas la fin du monde, c'est juste pour préciser les choses. Et cela ne change rien à la démonstration de Nathanael

 

Modifié 25 septembre 2022 par christian viladrich

[danielo 5 771]

Intéressante analyse Nathanaël, le gain est bien net.  Ce serait  intéressant de voir si sur un stack il est possible de rattraper jusqu'à un certain point  la différence de résolution par drizzle et/ou déconvolution sur PSF réelle.

 

Au final il faut trouver le bon compromis entre résolution et champ

 

La différence de propreté des brutes est flagrante, mais je pense qu'il faut un bon ciel pour que ça ait un impact (chez moi le bruit de lecture et le signal thermiques sont largement ensevelis sous le bruit photonique du fdc).

 

 

 

 

 

[exaxe17 5 747]

Salut Nathanaël !

Il y a 22 heures, Nathanael a dit :

J'ai changé 3 fois de caméra pour être sur que la différence ne provienne pas du changement de seeing (série de 6 images à chaque fois)

Si j'ai bien compris tes photos de demo sont le résultat d'empilement de 6 images?

Il me semble que sur la 533 tu as un allongement de tes etoiles? Cela peut jouer sur ta mesure ?, c'est peut-être un mauvais alignement de ton empilement ?

Cela se voit si on le cadre un peu mieux :

 

[Nathanael 6 840]

Il y a 9 heures, danielo a dit :

Au final il faut trouver le bon compromis entre résolution et champ

C'est sûr que le champ est le grand perdant à caméra identique!

 

Il y a 9 heures, danielo a dit :

La différence de propreté des brutes est flagrante, mais je pense qu'il faut un bon ciel pour que ça ait un impact (chez moi le bruit de lecture et le signal thermiques sont largement ensevelis sous le bruit photonique du fdc).

 

C'est fait avec un Ha 3nm je pense même qu'il n'y a pas assez de pose pour négliger le bruit de lecture, surtout pour la 183.

 

Il y a 2 heures, exaxe17 a dit :

Si j'ai bien compris tes photos de demo sont le résultat d'empilement de 6 images?

Non, j'ai pris 6 images à chaque fois, et j'ai mesuré les meilleures d'entre elles.

Les images que j'ai mises pour illustrer mon propos sont des brutes de 5mn. Attention, j'ai bien prévenu qu'il faut prendre des pincettes pour comparer ces images qui sont des jpg issues d'images .fit avec des seuils forcément différents. De plus l'image de la 183 a été binné 1.5x (x2 + bin3) elle n'a donc pas exactement le même échantillonnage que celle avec la 533. Mais sur les meilleures brutes en .fit des différentes séries, j'ai pu mesurer ce que j'annonce, plusieurs fois. Le suivi est forcément similaire sur 5mn, au seeing près, c'est pour ça que j'ai fait plusieurs séries. Difficile de penser que le seeing a suivi mes changements de caméras, bien que ce ne soit pas rigoureusement impossible.

 

Nathanaël

Modifié 25 septembre 2022 par Nathanael

[exaxe17 5 747]

il y a 3 minutes, Nathanael a dit :

Difficile de penser que le seeing a suivi mes changements de caméras, bien que ce ne soit pas rigoureusement impossible.

oui, c'est peu probable....C'est comme l'histoire de la pluie avec le nouveau matos.

il y a 6 minutes, Nathanael a dit :

Sur les meilleures brutes en .fit des différentes séries, j'ai pu mesurer ce que j'annonce, plusieurs fois

ok c'est clair...mais c'est tes images qui trompent, elles sont là en deco c'est tout?

J'ai testé aussi pour d'autres raison, mais je n'ai pas ce resultat là.

Au cours d'une même nuit (pourri c'est vrai),sur la meme cible j'ai interchangé mes cameras imx533 et 585 qui possede des photosites différents (3.75/2.9) donc cela change mon échantillonnage.

Et mes resultats sur une etoile commune sont a peu pres identitique.

je ne parle pas de la fluctuation qu'on a (seeing changeant+EP+vent) mais sur le nombre de capture effectuée j'ai pas plus de chance d'avoir une meilleure fwhm avec un échantillonnage plus serré.

 

 

si cela peut t'apporter un angle de vue different...

[Nathanael 6 840]

Re,

Tu as la valeur des deux lignes vertes? Un peu difficile à lire ton échelle. Avec mon réglet, je vois quand même 0.2" d'écart mais je me suis arraché les yeux Pour un échantillonnage très proche.

Je ne sais pas si le temps de pose peut jouer aussi, et le mode de calcul : la ligne verte est une moyenne ou une médiane? Sur une longue pose je serais tenté de dire que c'est la médiane qui compte. En observant à l’œil nu tes deux courbes, je pense quand même que celle du haut fera une image un peu plus fine. Mais je ne suis pas très objectif c'est certain!

Quoi qu'il en soit, ça vaut le coup de documenter ce post avec plusieurs mesures, merci!

Nathanaël

 

[exaxe17 5 747]

on s'en fout de la valeur moyenne (j'exager un peu mais en dans cet exemple) , je garde que les mini. donc ici j'e ne descend pas en dessous de 2.7 pour 2.5, je regarderais sur plus de temps pour voir.

Ce que je veux dire c'est que la probalité d'avoir des images fines ne change pas si mon echantillonnage change. dans une petite fourchette.

Ce que je peux tester c'est avec la meme camera mais avec des échantillonnage tres différents ( 0.053 et 0.3) sur une cible du ciel profond ( temps de pose entre 250ms et 1s)

Il faudrait tester avec des valeurs de plus en plus courte et de plus en plus long aussi

Modifié 25 septembre 2022 par exaxe17

[Nathanael 6 840]

Il y a 8 heures, exaxe17 a dit :

je garde que les mini. donc ici j'e ne descend pas en dessous de 2.7 pour 2.5, je regarderais sur plus de temps pour voir.

Oui, j’avais oublié les poses courtes! Ce n’est pas tout à fait la même strategie.

Mais tu sembles gagner 0,2’´ pour des échantillonnages assez proches, ce qui correspond assez bien à ce que j’observe, ce n’est pas une révolution non plus! 

A voir avec d’autres mesures et des échantillonnages très différents. D’autres peuvent s’y coller aussi, ce serait intéressant de voir en fonction des setups. Je suppose que ça ne doit pas être pareil pour une lunette de 60 que pour un cassegrain de 500!

Nathanaël 

 

 

[exaxe17 5 747]

il y a 20 minutes, Nathanael a dit :

Mais tu sembles gagner 0,2’´ pour des échantillonnages assez proches, ce qui correspond assez bien à ce que j’observe, ce n’est pas une révolution non plus!

oui mais là la nuit était particulierement mauvaise.

Dans mon graphe j'ai beaucoup de pic superieure à 3.5'', et puis à 4s il s'en passe des choses!