Binning et fwhm

[Clouzot 268]

il y a 3 minutes, Colmic a dit :

Donc quelque part, la pub QHY ou ZWO est un peu mensongère ? On n'obtient pas réellement un vrai super-pixel capable d'encaisser 196.000 électrons.

Disons qu’il peut contenir 196k électrons répartis également sur ses 4 sous pixels, mais pas encaisser le flux lumineux qui irait avec  

[olivdeso 1 860]

il y a 4 minutes, Colmic a dit :

Dans tous les cas à un moment donné on va devoir la réduire à 16 bits voire à 8 si on sauve en JPG pour la présenter quelque part

 

Oui d'où la transformation non linéaire pour garder les basses lumières. Si on coupait juste les bits de poids faible on perdrait tout.

[olivdeso 1 860]

il y a 21 minutes, Clouzot a dit :

Disons qu’il peut contenir 196k électrons répartis également sur ses 4 sous pixels, mais pas encaisser le flux lumineux qui irait avec  

 

1 électron vient d'un photon et un seul. Donc forcément tu as au moins autant de photons arrivés sur le photosites pendant la pose que de photo-électrons en fin de pose.

 

(Il faut un petit peu plus de photons à cause du rendement quantique et on récupère quelques électrons en plus à cause du bruit du capteur)

Modifié 4 octobre 2022 par olivdeso

[Clouzot 268]

Il y a 7 heures, olivdeso a dit :

1 électron vient d'un photon et un seul. Donc forcément tu as au moins autant de photons arrivés sur le photosites pendant la pose que de photo-électrons en fin de pose.

C'est exact (comme tu le précises, au rendement quantique près) et je ne dis d'ailleurs pas le contraire.

 

Ce qui me chiffonne c'est que les constructeur affirment : "un super-pixel CMOS issu d'un bin 2x2 (ré-échantillonnage) a 4 fois plus de fullwell qu'un pixel bin1"

 

Or, le fullwell, c'est (à mon petit niveau en tout cas) un indicateur qui me dit de combien de dynamique je dispose sans tout cramer. Donc, indirectement, si j'ai de la marge pour augmenter mon temps de pose, ou si je serai vite au taquet, avec des étoiles déjà saturées alors que je verrai à peine les nébulosités de M45, par exemple.

 

Après avoir lu le site de QHY ou ZWO sur l'IMX455, on se dit : super le binning 2x2, je vais pouvoir y aller comme un déglingo avec un temps de pose 4 fois plus long, et je ne vais quand même pas saturer mes étoiles.

Alors qu'en fait non : chaque sous-pixel va continuer à saturer comme avant (et donc le super pixel sera entaché d'une distorsion lui aussi).

 

Mais je suis d'accord avec toi : on peut aussi le voir autrement, sans se soucier de quoi est composé ce fameux super-pixel. Un photon -> un électron, point barre. Et là, oui, on peut affirmer : le super-pixel absorbe bel et bien 196000 photons, donc stocke 196ke- avant de déborder.

 

C'est juste que, contrairement au CCD qui se la joue en mode Larzac en mettant tout en commun, le super-pixel CMOS, lui, garde ses électrons bien rangés dans 4 cases distinctes. Dès que l'une des cases déborde, c'est fini, on a un signal distordu.

 

Donc à mon sens, si le fullwell peut, par abus de langage, être vu comme étant multiplié par 4, dans les faits le capteur des 533, 2600 et 6200 ne se comporte pas pareil qu'un CMOS avec des vrais pixels de 7.5um au fullwell gigantesque. Sans parler des CCD.

 

Bon désolé, ça a dérivé, ça parlait de FWHM et ça finit sur le fullwell et le rapport signal/bruit. Je me tais.

 

 

Modifié 4 octobre 2022 par Clouzot

[Nathanael 6 840]

J'ai pu faire hier soir des poses sur ngc 7331 de 5 mn en bin1 acquisition et en bin2 acquisition. Le seeing était changeant mais comme j'ai fait alternativement plusieurs images, j'ai pris deux brutes à peu près équivalentes. L'image en bin1 acquisition a été passée en bin2 par traitement iris, les seuils ajustés de façon équivalente. Sur le gif ci-dessous, l'image notée bin1 est le résultat du bin 2 par traitement et l'image notée bin2 est le résultat du  bin 2 à l'acquisition.

Newton 245/2972mm (paracorr2 + powermate x2)

Nathanaël

 

Modifié 5 octobre 2022 par Nathanael

[christian_d 3 152]

il y a une heure, Nathanael a dit :

L'image en bin1 a été passée en bin2 par traitement iris

 

Bonjour Nathanael,

Comme cité sur les réponses précédentes il serait préférable d'écrire "ré échantillonnage" au lieu de binning Iris, sinon ça prête à confusion. 

Sinon, as tu fait le test bin1 acquisition et bin2 acquisition pour voir la différence de gain apportée par un Cmos ? cela m'interesse.

[Arnaud17 528]

Si le soft annonce une fwhm en seconde d'arc (plutot qu'en pixel), alors il faut qu'il calcule l'echantillonage de l'image. Si on bin dans un sens ou dans l'autre, l'echantillonage va bouger dans le meme rapport, la taille de l'etoile aussi, et donc la fwhm (rapport de la taille de l'etoile sur l'echantillonage) ne va pas changer. En revanche, la fwhm en pixel devrait changer.

 

Arnaud

[Nathanael 6 840]

il y a une heure, christian_d a dit :

Sinon, as tu fait le test bin1 acquisition et bin2 acquisition pour voir la différence de gain apportée par un Cmos ? cela m'interesse.

Oui, c'est le gif ci-dessus.

Un bin 2 acquisition et un bin 2 traitement, c'est pas très explicite dans mon post, je corrige.

Nathanaël

[Nathanael 6 840]

il y a 28 minutes, Arnaud17 a dit :

Si on bin dans un sens ou dans l'autre, l'echantillonage va bouger dans le meme rapport, la taille de l'etoile aussi, et donc la fwhm (rapport de la taille de l'etoile sur l'echantillonage) ne va pas changer.

Soit. J'avais été étonné d'avoir des images plus fines à 1"/p en bin 2 (qsi690) qu'à 1"/p en bin 1(st10), mais c'est normal, tout le monde s'accorde sur ce point finalement.

Nathanaël

[Nathanael 6 840]

Je referai un de ces jours des images avec l'asi533mm à 1500mm et à 3000mm de focale pour vérifier tout ça, maintenant qu'on est d'accord sur le rsb.

Nathanaël

Modifié 5 octobre 2022 par Nathanael

[christian_d 3 152]

Il y a 3 heures, Nathanael a dit :

Un bin 2 acquisition et un bin 2 traitement, c'est pas très explicite dans mon post, je corrige.

 

ah; je n'avais pas bien compris, tu parlais de bin1 "Iris" et de bin2 acquisition.

Donc le montage ci desus c'est bien du bin1 acquisition versus bin2 acquisition, nous sommes bien d'accord.

 

Bon à 1ere vue je ne vois pas de différence significative en fond de ciel, mais l'image est bruitée, petite et c'est une galaxie.

Donc plutôt déçu par le gain apporté par le capteur Cmos en bin2 acquisition, à 1ere vue (je dis bien à 1ere vue) cela n'a rien à voir avec le bin2 d'un CCD.

Ma question portait sur le gain éventuel d'un Cmos en bin2, utile notamment pour faire du RGB.

 

Pour être plus démonstratif il serait sans doute préférable de faire un essai sur un champ d'étoiles, en mettant les images côte à côte, pour avoir "le temps de voir".

Ceci dit rien d'important, c'était juste pour ma curiosité... 

 

Amicalement

 

Christian

[Nathanael 6 840]

il y a 48 minutes, christian_d a dit :

Donc plutôt déçu par le gain apporté par le capteur Cmos en bin2 acquisition, à 1ere vue (je dis bien à 1ere vue) cela n'a rien à voir avec le bin2 d'un CCD.

Oui, mais attention, comme dit plus haut sur des poses courtes tu gagnes 4x le rsb alors que des poses longues tu gagnes seulement 2x le rsb, même en ccd.

Si ça t’amuse, ça m’intéresserait d’avoir un comparatif pose longue (15mn) bin 1 binné 2 dans iris Vs la même en bin 2 acquisition.

Nathanaël

PS : ou deux brutes de 15mn en bin 1 et 2, je m’en débrouille.

Modifié 5 octobre 2022 par Nathanael

[skuenlin 1 309]

C'est normal qu'il n'y ait pas de différence sur l'image de Nathanaël...

C'est les deux fois du "BIN2", une fois fait pas la camera et une fois fait par IRIS.

Si tu veux faire la comparaison du gain en RSB il faut laisser la première image en BIN1.

Modifié 5 octobre 2022 par skuenlin

[christian_d 3 152]

Il y a 3 heures, Nathanael a dit :

Oui, mais attention, comme dit plus haut sur des poses courtes tu gagnes 4x le rsb alors que des poses longues tu gagnes seulement 2x le rsb, même en ccd.

 

"comme dit plus haut..." ... Ok pour la théorie... Mais tu sais je suis un peu comme St Thomas et je ferai un comparatif avec une pose plus longue, mais tu te doutes que ce sont des choses que j'ai déja faites dans le passé, et le bin2 acquisition en CCD marche aussi bien avec des poses de 15 secondes qu'avec des poses plus longues, je veux dire que la différence de détection en fond de ciel est toujours du même ordre.

Mais je te ferai voir. 

 

Amicalement

 

 

Christian

[skuenlin 1 309]

C'est normal @christian_d...d'ailleur je ne suis pas d'accord avec "comme dit plus haut".

En BIN 2 CCD, tu as 4x plus de surface avec le même bruit de lecture...du coup c'est comme divisé ton F/D par 2.

 

[skuenlin 1 309]

Pour résumer je dirais:

1. En CCD gain d'environ x4 en RSB si BIN2

2. En CMOS gain d'environ x2 en RSB si "BIN2"

3. Tant qu'on échantillonne à 4-5 pixel du seeing pas de différence de résolution entre BIN1 et BIN2

 

Voilà voilà mon avis

 

 

 

Modifié 5 octobre 2022 par skuenlin

[Nathanael 6 840]

Il y a 1 heure, christian_d a dit :

Mais tu sais je suis un peu comme St Thomas

Moi aussi ça tombe bien!

Ce n’est pas la théorie qui m’inquiète, c’est ce qu’on n’arrive pas à prendre en compte dans la modélisation. Une petite vérification expérimentale est toujours bienvenue.

 

il y a 33 minutes, skuenlin a dit :

En CCD gain d'environ x4 en RSB si BIN2

Vous allez me faire arracher les cheveux

Oui, si c’est le bruit de lecture qui bride l’image, mais si c’est le bruit fdc qui bride et donc que le bruit de lecture est négligeable alors c’est x2 comme pour l’importe quel capteur.
 

il y a 36 minutes, skuenlin a dit :

Tant qu'on échantillonne à 4-5 pixel du seeing pas de différence de résolution entre BIN1 et BIN2

J’aimerais bien le voir expérimentalement justement, ça va venir.

Nathanaël

[Lucien 11 305]

il y a 57 minutes, Nathanael a dit :

Il y a 1 heure, skuenlin a dit :

En CCD gain d'environ x4 en RSB si BIN2

Vous allez me faire arracher les cheveux

Oui, si c’est le bruit de lecture qui bride l’image, mais si c’est le bruit fdc qui bride et donc que le bruit de lecture est négligeable alors c’est x2 comme pour l’importe quel capteur.

 

J'applaudis Nathanaël car comparer :

BIN1  et   BIN2hardware  et   BIN2software    pour le bruit de lecture, ça ne me parait pas possible de le faire

en utilisant des images faites sur le ciel. A cause des autres bruits dont le bruit de photons.

Le bruit de lecture se mesure sur un ou des images d'offset.

 

Lucien

 

[christian_d 3 152]

Il y a 1 heure, skuenlin a dit :

1. En CCD gain d'environ x4 en RSB si BIN2

2. En CMOS gain d'environ x2 en RSB si "BIN2"

 

 

Ok, je suis d'accord et j'en resterais là.

 

Et je pense que l'on tourne un peu en rond sur ce fil, c'est à chaque des remises en cause pour diverses raisons. 

T450 (pseudo de Nathanael sur WA) avait déja posé ces mêmes questions il y a 7 ans sur le forum d'en face avec chaque fois les mêmes réponses.. Alors si après 7 ans la question est toujours la même je pense qu'il n'est plus vraiment utile d'insister.

 

Amicalement 

 

Christian

 

 

 

[skuenlin 1 309]

Je vais aussi en rester là

Dernière intervention pour @Nathanael. Tu prends les conditions aux extrêmes...si tu un problème de bruit photonique ben tu poses moins longtemps et encore 2x moins longtemps en BIN2 CMOS ou alors 4x moins longtemps en BIN2 CCD et voilà

 

 

[Nathanael 6 840]

Il est trop long ce fil, les esprits s'échauffent. Dernière tentative :

Quand on prend une image, elle a du bruit (exemple 5mn sur ngc 7814 prétraitée):

35 ADU de bruit ici. Comme la caméra est en 14 bits étirés sur 16 bits, au gain unitaire ici, j'ai environ 9e- de bruit (35/4).

Sur un offset brut j'ai 1.6e- de bruit (6.57/4). C’est mon bruit de lecture.

Sur mon image, les 9e- représentent le bruit du fond du ciel car je peux négliger le bruit de lecture. En effet, les bruits s'ajoutent quadratiquement et quand un bruit est 3x supérieur à l'autre, le second est négligeable. Exemple numérique avec 3e- et 9e-. 3²+9²=90 et racine carré de 90 = 9.48. On voit que l'influence du 3e- est négligeable. A fortiori pour 1.6e-.

Mon fdc a donc un bruit de 9e- en 5mn.

 

1- Si je pose 15s mon bruit de fdc représente 9/20= 0.45e-. Si je pose 15s avec une ST10 qui a un bruit de lecture de 10e- environ, c'est le bruit de lecture qui est très prépondérant, je néglige le bruit du fdc sur 15s. Si je fais un bin 2 à l'acquisition, j'ai 4x plus de signal et un seul bruit de lecture, 10e-, je multiplie mon RSB par 4.

 

2- Maintenant, je vais me placer dans le cas où je néglige le bruit de lecture de ma ST10. Il faut environ 30e- de bruit de fdc cad 3x plus que les 10e- de bruit de lecture Il faut donc des poses de 15mn minimum disons 20mn. En 20 mn j'ai 9x4=36e- de bruit de fdc. Le bruit de lecture de ma ccd devient négligeable. En toute rigueur j'ai 37e- de bruit : racine² (36²+10²).

En bin 1, chaque pixel reçoit le signal S et a 37e- de bruit

En bin 2 , le gros pixel de 2x2 pixels reçoit 4x le signal S et a comme bruit la racine carré de 36²+36²+36²+36²+10² soit 1.96 x37 car mon gros pixel reçoit 4x le signal du fond du ciel et 1x le signal de lecture. Signal x4 et bruit x1.96, le rsb est multiplié par 2.04 dans ces conditions.

 

Voilà, je ne sais pas faire plus explicite, même après 7 ans de réflexions sur le sujet

 

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.

 

Amicalement,

 

Nathanaël

 

PS : j'ai omis une chose hier, c'est la différence d'échantillonnage entre les différentes caméras. Comme les pixels de la st10 sont 2x plus gros que ceux de la 533, à focale et diamètre équivalents, il faudrait poser 4x moins longtemps que décrit ci-dessus pour pouvoir négliger le bruit de lecture soit environ 5mn au lieu de 20mn. De la même façon, les valeurs de bruit de fdc sont à recalculer puisque les pixels sont 4x plus gros en surface. Cela ne change néanmoins que les valeurs, pas le principe : au-delà d'un certain temps (5mn sur mon télescope avec une ST10) le rsb est multiplié par 2 en CCD comme en cmos.

 

Modifié 6 octobre 2022 par Nathanael

[Philippe Bernhard 557]

Le 04/10/2022 à 13:22, Colmic a dit :

 

Si je reprends l'exemple de l'ASI6200 :

en bin1 le FW est de 54100e-, ce qui donne avec la conversion 0.8 de l'ADC (voir le graphe de la 6200) => 67625 ADU que l'ADC 16 bits clippe à 65535 (enfin je pense que ça marche comme ça).

Si on fait un bin2 logiciel sur cette caméra, le super-pixel a donc un FW de 216400e-, soit 270500 ADU possibles, ce qui nous donne un pixel codé sur 17 ou 18 bits.

Du coup j'ai du mal à comprendre comment on convertit ces 270500 ADU ?

Soit il faut passer sur du FIT 32 bits (cas du bin2 à la prise de vue). Par défaut le FIT est en 16 bits.

Soit il faut impérativement utiliser un soft de traitement qui accepte du 32 bits (pas le cas de tous).

Soit la conversion dans ce cas n'est plus la même.

 

Quel est le principe de calcul dans ce cas pour reproduire fidèlement la valeur de ce super-pixel ?

 

 

Déjà, il faut oublier la dynamique du convertisseur (16 bits) mais regarder la dynamique réelle du capteur. Typiquement 14 bits grand max (voir courbe zwo).

 

Lorsque tu fais un binning 2x2 software interne ( FPGA ou dans le driver), tu augmentes ta dynamique réelle d’un facteur 2 maximum donc tu as 15 bits de dynamique réelle. Ca tient toujours sur un FITS 16 bits.

 

il faut pas croire que ton asi6200 a 16 bits de dynamique (je sais que ça a été un de tes principaux arguments pour promouvoir l’asi6200 sur les forums). L’asi2400 a un ADC 14 bits ajusté à sa dynamique réelle et j’ai toujours préféré ce capteur pour sa meilleure qualité de distribution du bruit (et banding) et sa sensibilité (pour avoir eu les 2 caméras). D’ailleurs les données de l’asi2400 sortent sur 16 bits du driver.

 

Aussi, la QHY461 mono permet un binning 2x2 hardware. C’est un des seuls capteurs (avec son grand frère le 411) permettant de le faire. Je dois vérifier ça lorsque j’aurai le temps avec les caméras d’un de nos membres de Ciel Austral. Il l’utilise en bin 2x2 sur ses CDK1000 et CDK700

 

 

[Colmic 4 008]

Il y a 6 heures, Philippe Bernhard a dit :

il faut pas croire que ton asi6200 a 16 bits de dynamique (je sais que ça a été un de tes principaux arguments pour promouvoir l’asi6200 sur les forums). L’asi2400 a un ADC 14 bits ajusté à sa dynamique réelle et j’ai toujours préféré ce capteur pour sa meilleure qualité de distribution du bruit (et banding) et sa sensibilité (pour avoir eu les 2 caméras). D’ailleurs les données de l’asi2400 sortent sur 16 bits du driver.

 

Oui tu as déjà mentionné ceci sur un autre fil AS

Justement j'aimerais comprendre où partent ces 2 bits manquants ?

[Clouzot 268]

Il y a 6 heures, Colmic a dit :

Justement j'aimerais comprendre où partent ces 2 bits manquants ?

De la dynamique admissible du capteur lui-même qui est (post ADC) de 14 bits au maximum ? (cf la 3eme courbe). 

[Philippe Bernhard 557]

Il y a 7 heures, Colmic a dit :

Oui tu as déjà mentionné ceci sur un autre fil AS

Justement j'aimerais comprendre où partent ces 2 bits manquants ?

 

Ok je vais tenter d’expliquer

le capteur a 51ke- de puits de potentiel pour 3.5 e- de bruit rms. 

la dynamique est donc de 51000/3.5 = 14500 environ soit un tout petit peu moins que 14bits (16384)

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.

Bien pire, tu montes en gain, par exemple le gain du switch de l’ampli bas bruit : gain 100, tu satures à 18ke- et tu as un bruit de 1.5e- . Ta dynamique est alors de 12000:1 (18k/1.5) et donc un peu plus de 13 bits (disons 13.5). Tu vas les convertir sur 16 bits avec un gain de 0.25 e-/adu, soit 4 adu pour coder un électron !!!

 

Alors bien sur le FITS sorti du logiciel ne peut etre qu’en 8, 16 ou 32 bits. Tant qu’à faire, autant utiliser les 16 bits

 

Prenons maintenant la 2400mc, elle a un puits de potentiel plus élevé mais un bruit de lecture aussi plus élevé à gain 0. Sa dynamique est aussi de 14 bits.

l’ADC sur le capteur est de 14 bits mais ZWO a choisi de convertir en post acquisition en 16 bits pour remplir les 16 bits d’un fichier FITS. Ils auraient pu laisser à 14 bits comme pour les APN par exemple.

 

Voilà

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.