Binning et fwhm

[christian_d 3 161]

Le 06/10/2022 à 00:20, Nathanael a dit :

Si @christian_d tu veux bien prendre deux poses de 20mn (ça dépend du ciel, s'il est plus lumineux, un peu moins, 15mn?) en bin 1 et en bin 2, on ne devrait pas voir de différence entre le bin2 hardware et le bin2 software comme sur mon gif un peu plus haut puisque les deux vont augmenter le rsb 2x.

 

 

Une dernière, hein..

 

J'ai refait un test bin1 et bin2 logiciel à partir d'une pose de +- 20 mn dans la Girafe.

En présence de la Lune génante et peu propice au CP j'ai du tatonner pour adapter le temps de pose unitaire optimum pour rester dans la règle des "3 sigma".

Sigma offset = 7.5 

Sigma sur brute unitaire de +- 100 secondes = 26 ADU (soit 3.3 sigma).  Fond de ciel à 1800 ADU.

 

Note : toutes mes images du CP sont "réglees" selon la règle des 3 Sigma. Sans Lune génante je pose habituellement entre 240 et 300 secondes unitaires sous mon ciel périurbain Lillois (SQM 19.3).

 

 

Voici le comparatif bin1 d'un cumul de 12 poses, soit +- 18 mn d'intégration totale.

A partir de l'image bin1 j'ai fait du binning 2 logiciel avec Iris, puis j'ai remis l'image bin2 à dimension pour la comparaison :

 

 

 

Avec 18 mn de pose le Kaf3200 voit des étoiles à magnitude +- 19.5 (source : USNOB1 Aladin CDS)

De nouveau je confirme que l'image de droite binnée 2 fois "logiciel" ne montre rien de mieux.

 

 

 

Je n'ai pas fait d'acquisition bin2 en présence de la Lune. Mais à l'occasion je pourrais faire un test sous un ciel plus noir, en fixant la durée de pose unitaire bin2 dans la règle des 3 sigmas.

 

Amicalement

 

Christian

 

[Clouzot 268]

@christian_d merci pour ce test. As-tu encore les deux FITS ?
Ce serait pour les passer à la « moulinette » ASTAP qui peut déterminer tout seul la magnitude limite d’une image (déjà calibrée, idéalement), et donc objectiver la mesure. Parce qu’un gain de 0.7 magnitude (bin2 logiciel) est quand même assez ténu. Surtout si le bruit du fond de ciel (Lune) prend le dessus et noie une partie d’un éventuel gain. 

[christian_d 3 161]

il y a 11 minutes, Clouzot a dit :

Parce qu’un gain de 0.7 magnitude (bin2 logiciel)

 

 

Oui j'ai encore le fit bin1

 

Je ne pige pas "le gain de 0.7 magnitude..." 

 

Amicalement

 

 

Christian

[Clouzot 268]

Il y a 1 heure, christian_d a dit :

Je ne pige pas "le gain de 0.7 magnitude..." 

 

Cf explication donnée plus haut : 

à flux lumineux égal (même caméra, même tube, même capture) le « bin2 » logiciel va faire baisser la dispersion du bruit aléatoire d’un facteur 2. 
Les faibles signaux lumineux qui étaient enfouis dans le bruit (donc indétectables au sens statistique, ou plus simplement invisibles au sens humain) peuvent devenir détectables. Le gain en magnitude peut être de 0.75 mag (cf calcul plus haut). 
MAIS : tout ça a une condition, que ce soin le bruit de lecture l’élément limitant. Si c’est le niveau de fond de ciel (qui est un bruit structuré et non purement aléatoire), comme c’est peut-être le cas dans tes prises (Lune et le fait de t’être mis à un sigma relativement élevé), le bin2 logiciel ne fera rien. Le bin2 hardware des CCD non plus, d’ailleurs…

[Lucien 11 321]

il y a 18 minutes, Clouzot a dit :

MAIS : tout ça a une condition, que ce soin le bruit de lecture l’élément limitant. Si c’est le niveau de fond de ciel (qui est un bruit structuré et non purement aléatoire), comme c’est peut-être le cas dans tes prises (Lune et le fait de t’être mis à un sigma relativement élevé), le bin2 logiciel ne fera rien. Le bin2 hardware des CCD non plus, d’ailleurs…

 

C'est toujours la même histoire. Qu'est qu'on mesure ?

Bon sang, il faut arrêter de vouloir à tout pris mettre en évidence le bruit de lecture en le mixant

à d'autres bruits. Du calme Lucien, on remet sa veste...

 et on ne fait plus de bruit !

 

Lucien

Modifié 7 octobre 2022 par Lucien

[Colmic 4 012]

Il y a 15 heures, Philippe Bernhard a dit :

On met sur ces 51000 e- un ADC 16bits qui va convertir 51000 e- en 65535 niveaux moins un offset. On va donc le régler avec un gain de 0.8 e-/adu

On passe maintenant en adu. tu satures (à gain 0) à 65535 adu et ton bruit de lecture va etre proche de 4.4 adu (3.5  / 0.8). Le bruit est donc quantifié par 4 adu (2 bits) ce qui ne sert absolument à rien.

 

Ok pigé, merci

 

Il y a 15 heures, Philippe Bernhard a dit :

je pense que tu confonds la dynamique réelle du capteur (calculé sur des électrons) avec le convertisseur e- vers ADU qui est codé sur 12, 14 ou 16 bits selon les compsants.

 

Mais Philippe je n'ai jamais parlé de dynamique dans mes posts

J'ai uniquement pris le FW annoncé par ZWO.

J'essaie juste de comprendre à mon petit niveau et du coup je pose des questions qui peuvent te sembler idiotes

[christian_d 3 161]

il y a 27 minutes, Clouzot a dit :

à flux lumineux égal (même caméra, même tube, même capture) le « bin2 » logiciel va faire baisser la dispersion du bruit aléatoire d’un facteur 2. 

 

Sur le bin1 compilé j'ai un fdc de 850 et un bruit fdc de 5.2 (mesure Iris) et sur la même image binnée 2 fois j'ai un fdc de 3350 et un bruit de 12.9.

 

 

 

 

 

 

[Clouzot 268]

il y a 35 minutes, christian_d a dit :

Sur le bin1 compilé j'ai un fdc de 850 et un bruit fdc de 5.2 (mesure Iris) et sur la même image binnée 2 fois j'ai un fdc de 3350 et un bruit de 12.9.

Sans avoir les valeurs du bruit de lecture (issues d’un dark) ça va être difficile de répondre avec exactitude. Mais on va essayer. 
Tu dis t’être mis à je ne sais plus combien de sigmas de ton bruit de lecture. On peut donc dire que la source majeure de bruit dans tes images, ce n’est pas le bruit de lecture, mais bien ton fdc. 

On parle du fond de ciel, donc. Ce n’est PAS un bruit aléatoire comme pourrait l’être le bruit de lecture. Comme la Lune (ou Lille) est de la partie, c’est un gradient, un bruit structuré, en ce sens qu’il a une valeur moyenne et une variation déterminée dans ton image, qui peut être d’autant plus importante que le gradient est fort. 
En cas de binning logiciel x2, si on part du principe que c’est une somme et pas une moyenne

- le niveau ADU de fond de ciel va être multiplié par 4. C’est plus ou moins le cas chez toi (850x4 = 3400)

- la deviation standard du bruit dans le fdc (cad sa « largeur » dans l’histogramme, si on veut se le représenter visuellement) devrait se sommer quadratiquement, ce qui donnerait un niveau de 10 et quelques. On n’est pas trop loin de ce que tu mesures dans Iris. 
 

Bref, comme le dit @Lucien on ne mesure pas ici le gain apporté en détection par un bin2 logiciel, car la source de bruit majoritaire n’est pas le bruit de lecture. On ne peut pas en conclure grand chose si ce n’est que quand la Lune est là, elle emm*rde vraiment son monde et empêche de monter en magnitude (ce qui est assez intuitif)

 

[jean dijon 1 776]

Bonjour,

il y a 52 minutes, christian_d a dit :

Sur le bin1 compilé j'ai un fdc de 850 et un bruit fdc de 5.2 (mesure Iris) et sur la même image binnée 2 fois j'ai un fdc de 3350 et un bruit de 12.9.

 

donc bin 1 rapport Signal sur bruit  850/5.2=163

bin 2 rapport Signal sur bruit 3350/12.9=275

gain 275/163 =1.68 au lieu de 2 en théorie  (simpliste)

 

[christian_d 3 161]

il y a 18 minutes, jean dijon a dit :

gain 275/163 =1.68 au lieu de 2 en théorie  (simpliste)

 

Bonjour Jean,

A ton avis, pourquoi on ne voit pas de différence entre les 2 images ? En theorie le facteur de 1.7 en faveur de l'image binnée devrait montrer davantage de faibles signaux ? (c'est bien le but de la manoeuvre ? sinon ça ne sert pas à grand chose de binner puisque l'on perd en résolution) 

[christian_d 3 161]

il y a 25 minutes, Clouzot a dit :

on ne mesure pas ici le gain apporté en détection par un bin2 logiciel, car la source de bruit majoritaire n’est pas le bruit de lecture

 Ah, Ok, je vois.

Mais alors à quoi ça sert puisque l'on essaie toujours de minimiser le bruit de lecture (regle des "3 sigmas")

[christian viladrich 7 871]

Il y a 2 heures, Clouzot a dit :

Cf explication donnée plus haut : 

à flux lumineux égal (même caméra, même tube, même capture) le « bin2 » logiciel va faire baisser la dispersion du bruit aléatoire d’un facteur 2. 
Les faibles signaux lumineux qui étaient enfouis dans le bruit (donc indétectables au sens statistique, ou plus simplement invisibles au sens humain) peuvent devenir détectables. Le gain en magnitude peut être de 0.75 mag (cf calcul plus haut). 
MAIS : tout ça a une condition, que ce soin le bruit de lecture l’élément limitant. Si c’est le niveau de fond de ciel (qui est un bruit structuré et non purement aléatoire), comme c’est peut-être le cas dans tes prises (Lune et le fait de t’être mis à un sigma relativement élevé), le bin2 logiciel ne fera rien. Le bin2 hardware des CCD non plus, d’ailleurs…

 

Voyons ce qui se passe si on pousse le raisonnement à l'absurde :

 

- je binne 2x2, du coup je gagne 0.7 magnitude,

- très bien, alors je binne à nouveau 2x2 (donc 4x4), et je gagne 1.4 magnitude,

- super, alors je rebinne à nouveau 2x2 (je vous laisse faire le calcul ..) et je gagne maintenant 2.1 magnitude.

Finalement, j'ai intérêt à n'avoir qu'un seul pixel "équivalent" sur  ma caméra, pour exploser la magnitude

 

On voit bien qu'il manque un ou plusieurs éléments au raisonnement. Non ? Et pas uniquement la question du bruit de fond du ciel.

 

[Clouzot 268]

il y a 20 minutes, christian viladrich a dit :

On voit bien qu'il manque un ou plusieurs éléments au raisonnement. Non ?

Oui. Le fait que le bruit du fond de ciel sature ton unique super-super pixel, par exemple. 
 

Je répète : on ne parle que de bruit de lecture ici. Si on rajoute une lampe torche en face du tube, ça va marcher beaucoup moins bien. 

[christian_d 3 161]

 

il y a 2 minutes, Clouzot a dit :

Je répète : on ne parle que de bruit de lecture ici. Si on rajoute une lampe torche en face du tube, ça va marcher beaucoup moins bien. 

 

Pour toi le fait de ne pas avoir de différence sur l'image binnée vient de la présence du bruit photonique ?

En d'autres termes pour avoir une différence sur une image binnée software il faudrait réduire au max le bruit photonique ? 

 

Je n'ai toujours pas compris pourquoi on en voit pas davantage avec un rapport de 1.7 (mesures de Jean), ce rapport équivaut à une pose 1.7 fois plus longue,  on devrait voir la différence, non ?

[jean dijon 1 776]

il y a 40 minutes, christian_d a dit :

A ton avis, pourquoi on ne voit pas de différence entre les 2 images

j'ai un modèle complet  CCD ou CMOS du rapport signal sur bruit (donc de détectivité)

je te met 3 simulations avec des CMOS en bin1 et 2 cf pdf ci dessous (c'est idem en CCD)

 

bin1 versus bin2.pdf

 

ce qui se passe c'est un problème d’échantillonnage par rapport à la qualité du seeing

_par bon seeing 1" première image

à faible flux rapport S/B faible il n'y a pratiquement pas d’écart entre bin1 et 2 l’écart se creuse en faveur du bin2 lorsque le Rapport  S/B augmente 

_par très bon seeing 0.6" les deux courbes  sont pratiquement confondues image 2

_par mauvais seeing 2" (au zenith) 

la détectivité devient meilleur en bin2 à faible flux car l'image est trop diluée en bin1

 

Donc tout le problème c'est que le résultat est multiparametres et on a vite fait de dire des anneries . En tout cas à très faible flux sauf si la turbulence est très forte on a pas intérêt à binner, c'est ce que tu dis et c'est ce que Nathanaël constate

 

 

[Marc S 618]

CQFD avec la réponse de Jean....

[christian viladrich 7 871]

Il y a 2 heures, jean dijon a dit :

ce qui se passe c'est un problème d’échantillonnage par rapport à la qualité du seeing

 

Et oui

[christian_d 3 161]

Merci Jean .... tes courbes sont bien jolies

La ou ça coince c'est le fait d'avoir des seeing de 0.6" d'arc ou même de 1" d'arc ? comment ? En métropole il est impossible d'obtenir de telles valeurs avec une optique de 250 mm. Ou alors ce sont des mesures faites en très courtes poses ?

 

Bref je n'ai pas vraiment ma réponse : pourquoi avec un rapport de 1.7 on ne voit pas davantage des signaux sur l'image de droite ...

 

J'ai également passé un autre essai réalisé en courtes poses, page 3 sur cette longue discussion, sous des conditions très différentes : on ne voit aucune différence entre bin1 et bin2 logiciel... Pourquoi ?

 

 

Edit : je précise bien qu'il s'agit de la meme image, même seeing, simplement binnée 2 fois logiciel.

 

 

 

Amicalement

Modifié 7 octobre 2022 par christian_d

[Lucien 11 321]

Il y a 4 heures, christian viladrich a dit :

Voyons ce qui se passe si on pousse le raisonnement à l'absurde :

 

- je binne 2x2, du coup je gagne 0.7 magnitude,

- très bien, alors je binne à nouveau 2x2 (donc 4x4), et je gagne 1.4 magnitude,

- super, alors je rebinne à nouveau 2x2 (je vous laisse faire le calcul ..) et je gagne maintenant 2.1 magnitude.

Finalement, j'ai intérêt à n'avoir qu'un seul pixel "équivalent" sur  ma caméra, pour exploser la magnitude

Salut Christian,

De toute façon lorsque l'astre atteint la taille de l'ordre d'un ou quelques pixels, si on continue le Binning, on va perdre en signal par dilution du signal somme sur le fond de ciel.

 

Lucien

 

 

[Nathanael 6 897]

Il y a 9 heures, christian_d a dit :

En présence de la Lune génante et peu propice au CP j'ai du tatonner pour adapter le temps de pose unitaire optimum pour rester dans la règle des "3 sigma".

Sigma offset = 7.5 

Sigma sur brute unitaire de +- 100 secondes = 26 ADU (soit 3.3 sigma).  Fond de ciel à 1800 ADU.

 

Note : toutes mes images du CP sont "réglees" selon la règle des 3 Sigma. Sans Lune génante je pose habituellement entre 240 et 300 secondes unitaires sous mon ciel périurbain Lillois (SQM 19.3).

Comme je l'ai mis dans le PS de mon dernier message, j'ai omis la taille des pixels dans le calcul du temps de pose "3 sigma". 5mn suffisent par bon ciel sans lune (chez moi), avec la lune moins, c'est ce que tu constates, tant mieux!

 

Il y a 9 heures, christian_d a dit :

Voici le comparatif bin1 d'un cumul de 12 poses, soit +- 18 mn d'intégration totale.

A partir de l'image bin1 j'ai fait du binning 2 logiciel avec Iris, puis j'ai remis l'image bin2 à dimension pour la comparaison :

Merci pour ce test.

 

Il y a 9 heures, christian_d a dit :

Je n'ai pas fait d'acquisition bin2 en présence de la Lune. Mais à l'occasion je pourrais faire un test sous un ciel plus noir, en fixant la durée de pose unitaire bin2 dans la règle des 3 sigmas.

Il vaudrait mieux, à mon avis, fixer la durée de la pose unitaire en bin 1 avec la règle des 3 sigmas et faire le même temps de pose en bin2 pour pouvoir bien comparer.

 

Il y a 4 heures, jean dijon a dit :

donc bin 1 rapport Signal sur bruit  850/5.2=163

bin 2 rapport Signal sur bruit 3350/12.9=275

gain 275/163 =1.68 au lieu de 2 en théorie  (simpliste)

Il y a ici un autre biais, c'est que la pose bin 1 est un cumul de poses, j'ai déjà remarqué que ça faisait descendre le gain, mais je ne sais pas pourquoi.

 

Il y a 6 heures, Lucien a dit :

Bon sang, il faut arrêter de vouloir à tout pris mettre en évidence le bruit de lecture en le mixant

à d'autres bruits. Du calme Lucien, on remet sa veste...

 et on ne fait plus de bruit !

Lucien, je pense qu'il y a méprise sur le sens de nos essais et tests. On ne cherche pas à mettre en évidence le bruit de lecture en faisant des images du ciel mais on l'utilise pour savoir si c'est le fond du ciel qui bride l'image ou le bruit de lecture. Que ce soit Christian ou moi-même, on fait la mesure du bruit sur un offset brut. Puis on vérifie sur l'image du ciel si le bruit de celle-ci est bien 3x supérieur à ce bruit de lecture mesuré afin de savoir si il est raisonnable de le négliger. On s'assure en faisant ça que c'est le bruit photonique du ciel qui bride nos images, et pas la caméra.

 

Nathanaël

 

 

 

 

[Lucien 11 321]

Ok Nathanaël,

 

il y a 33 minutes, Nathanael a dit :

Lucien, je pense qu'il y a méprise sur le sens de nos essais et tests. On ne cherche pas à mettre en évidence le bruit de lecture en faisant des images du ciel mais on l'utilise pour savoir si c'est le fond du ciel qui bride l'image ou le bruit de lecture.

 

J'avoue que la logique de l’expérimentation en comparant des images finales m'échappe.

De même que celle qui consiste juste à mettre des calculs théoriques, en éliminant un peu ce que l'on veut.

 

S'il s'agit de vérifier l'influence du bruit de lecture sur des images, il faudrait dans un premier temps mesurer ce bruit de lecture dans une expérimentation préalable... Ici aucune valeur d'un quelconque bruit de lecture n'est pour l'instant donnée.

Comment mettre au point une expérimentation pour étudier un paramètre si l'on n'a pas d'idée sur la valeur de ce paramètre ?

Mais bon, je me mets hors jeu amicalement.

 

Lucien

[Nathanael 6 897]

Il y a 5 heures, jean dijon a dit :

j'ai un modèle complet  CCD ou CMOS du rapport signal sur bruit (donc de détectivité)

je te met 3 simulations avec des CMOS en bin1 et 2 cf pdf ci dessous (c'est idem en CCD)

 

bin1 versus bin2.pdf

Merci Jean, je viens de comprendre un truc : le rsb dépend de ce qu'on mesure...

 

En bin 1 le rsb du fond de ciel est de 681/34 = 20.

 

En bin 2 (logiciel) le rsb du fond du ciel est de 2732/71 = 38 : rsb x2

 

En bin 1 le rsb d'une étoile très faible : ( 852(pic)-681(fond) )/ 34 (bruit du fdc sur la première image) = 5

 

En bin 2 : (3072-2732)/71 = 4.8

Le gain en rsb sur cette étoile est nul, ce qui explique qu'on ne voit pas plus d'étoiles en bin 2 (et cela correspond à ton modèle que je ne comprenais pas).

Il faudrait faire des mesures sur des surfaces étendues pour compléter.

Nathanaël

 

PS : le calcul du rsb sur la valeur du pic est surement très discutable, mais d'autres logiciels qui ont un calcul de rsb intégré montrent la même chose (pas de gain sur les étoiles faibles).

Modifié 7 octobre 2022 par Nathanael

[Nathanael 6 897]

il y a 33 minutes, Lucien a dit :

S'il s'agit de vérifier l'influence du bruit de lecture sur des images, il faudrait dans un premier temps mesurer ce bruit de lecture dans une expérimentation préalable... Ici aucune valeur d'un quelconque bruit de lecture n'est pour l'instant donnée.

Je ne comprends pas. On mesure le bruit de lecture sur un offset. Qu'est-ce qui ne va pas?

Nathanaël

[Lucien 11 321]

Désolé je n'avais pas vu la page précédente.

C'est ça devient difficile à suivre cette affaire.

 

Lucien

[christian_d 3 161]

Il y a 2 heures, Nathanael a dit :

à mon avis, fixer la durée de la pose unitaire en bin 1 avec la règle des 3 sigmas et faire le même temps de pose en bin2 pour pouvoir bien comparer.

 

Oui je ferai le test dans de meilleures conditions une prochaine fois. 

 

 

il y a 21 minutes, Lucien a dit :

C'est ça devient difficile à suivre cette affaire.

 

 

Oui c'est le moindre que l'on puisse dire.

 

 

Bonne soirée à tous,

Ciel couvert sur le Noooord.. 

 

 

Christian