Nouveaux capteurs : ne faites plus de dark

[frédogoto 2 006]

Pour les nouveaux capteurs nouvelle génération (imx 533 571 2600 2400 etc)

Après analyse des courbes (dark curent) en fonction de la température la conclusion est la suivante

pour une pose à -10°C de 60s  (par exemple) le signal de dark est 42x moins important que le bruit de lecture !!!

Toujours @ -10°C avec des poses de 300s, les dark sont encore 8x moins intense que le bruit de lecture.

si vous descendez à -20° écart est encore plus significatif

 

"Très bien, mais qui peu le plus peu le moins non ?"

 

Que se passe-t-il si malgré cela, vous rajoutez les dark dans les processus de prétraitement

vous rajoutez… du temps de traitement et.... du bruit (un peu)

 

donc le processus actualisé du traitement, c'est  (Images - Bias) / (flat -bias) 

 

autre point pour les poses ultra-courte ( 2 seconde et moins) la réduction de bruit par le refroidissement devient de plus en plus négligeable (en dessous de 0.5s la différence se joue à la troisième décimale)

 

attention ceci est valable que pour les capteurs ressent. Pour les capteurs qui génèrent de l'amp glow : pas moyen de faire autrement que de faire des darks, qui sont pour le coup indispensables.

 

voila voilou

Modifié 22 janvier par frédogoto

[messier63 5 103]

Y a pas que le bruit thermique sur les cmos...

[jldauvergne 15 123]

il y a 7 minutes, messier63 a dit :

Y a pas que le bruit thermique sur les cmos...

certes, mais le reste tu l'as dans l'offset. Fred ne dit pas de se passer d'offset.

 

[messier63 5 103]

il y a 8 minutes, jldauvergne a dit :

certes, mais le reste tu l'as dans l'offset. Fred ne dit pas de se passer d'offset.

oui mais le dark current baisse avec le refroidissement..

[jldauvergne 15 123]

à l’instant, messier63 a dit :

oui mais le dark current baisse avec le refroidissement..

Oui, et ?

[messier63 5 103]

à l’instant, jldauvergne a dit :

Oui, et ?

De "mauvais" électrons en moins.. 

[messier63 5 103]

Pourquoi les constructeurs mettent des Peltiers sinon!

[jldauvergne 15 123]

Il y a 5 heures, messier63 a dit :

Pourquoi les constructeurs mettent des Peltiers sinon!

parce que le signal thermique double tous les 6°, non ? 
Tant mieux si ça devient très faible à -20, mais à 22° , il y aura 2^7 fois plus de signal thermique, soit 128 fois plus. Donc même si on part de pas beaucoup ça va finir par devenir non négligeable. 

On sait en tout cas que certains observateurs ont fait de belles choses avec des capteurs non refroidis de cette génération. 
Ceci dit la valeur de 42x mois que le bruit de lecture me surprend un peu. Il serait intéressant de savoir comment et sur quel matériel est faite la mesure. Est ce que ce n'est pas une caméra qui attaque elle même son signal thermique, comme une player one par exemple ?

Modifié 11 janvier par jldauvergne

[Remy Truchetet 24]

Cuiv arrive à la même conclusion:

 

 

Ceci dit, je suis également surpris du 42 fois moins que le signal de lecture. Ce serait pas mal de faire la manip.

[christian_d 3 151]

Bonsoir,

 

Je serais assez d'accord pour se passer des darks, un truc en moins à gérer... 

[jpsc01 35]

sachant que l'IMX 455 c'est 0.003e/s/pixel à 0°C comparé à l'IMX 571 qui est à 0.0024e/s/pixel à 0°C

 

peut-on en conclure que l'IMX 455 est aussi éligible au zero dark ?

[alx 103]

Il y a 4 heures, jldauvergne a dit :

Tant mieux si ça devient très faible à -20, mais à 22° , il y aura 2^7 fois plus de signal thermique, soit 128 fois plus. Donc même si on part de pas beaucoup ça va finir par devenir non négligeable. 

Sur une ASI 533, le courant d'obscurité est seulement de 0.1 e/s à température ambiante (30° C), et le bruit de lecture est de 1.5 e. 

En comparant leur variance, on voit que la contribution du courant d'obscurité reste inférieure à celle du bruit de lecture tant qu'on intègre moins d'une vingtaine de secondes, même sans refroidir du tout. 

J'ai fait les mêmes constatations que @frédogotoquand je suis passé de l'ASI120 à l'ASI533 : plus besoin de se soucier du courant d'obscurité (donc pas besoin de ''dark''), ni besoin de refroidir si l'on accepte les poses ''courtes'' ( < 10s). Avec l'avantage en CP d' une intégration par poses incohérentes (mais avec une légère perte en SNR), beaucoup plus souple qu'une intégration faite d'une seule pose cohérente.  En planétaire (pose < 0.1s), la simplification est évidente.

Dans les anciennes caméras (CCD en particulier), le dark servait aussi à éliminer les pixels "chauds" et l' ''ampglow'' par différence avec ceux de la pose signal. Dans les nouvelles caméras ces inconvénients ont disparus.

En revanche, le ''bruit de lecture'' est partiellement composé d'un bruit plus difficile à gérer, le bruit "de télégraphe" (cf. @cbuil) qui est dû à des émissions spontanées dans les mosfets des photocapteurs. Du coup, certains pixels (typiquement un sur dix mille) oscillent aléatoirement entre deux ou trois niveaux, sans gros rapport avec le signal optique mesuré. 

On peut améliorer sensiblement le bruit de lecture en éliminant ces pixels fautifs, soit par détection directe dans l'image (valeurs isolées et aberrantes),  soit par convolution avec un filtre médian 3x3 (cf. @cbuil), au prix d'une légère perte en résolution. Ces dernières opérations remplacent la phase de ''dark'' devenue inutile et, en principe, peuvent être exécutées en temps réel.

C'est tout au moins mon expérience, qu'en pensez-vous ?

alx.

 

Modifié 11 janvier par alx

[exaxe17 5 758]

Je suis mitigé sur cet avis d'eliminer les darks avec une camera non refroidie.

Du moins dans le cadre des poses courtes (250ms-5s)...sans dark j'ai des points chauds qui sont bien visible, et si j'utilise les modes avec rejets je perds un temps fous pour sortir quelques choses de correct.

Je fais des darks , en debut ,milieu et fin de prise et puis mon traitement est super simplifié ensuite...et c'est avec une 533 de chez playerone.

Et je dirais que c'est quasi indispenable pour Uranus ou Neptune  mes fonds sont propres et AS! ne perds pas le fil .

Après , je ne pense pas que le bruit de lecture est composé de walking noise, le bruit de lecture est une caractéristique du capteur et le walking noise (le bruit de marche) est une conséquence d'autres phénomènes ? et faire une convolution ou autre traitement qui perd meme un poil de resolution est contre productif.

Par contre , avec un empilement avec rejet sur des poses moyennement courtes () , les darks sont plus nécessaire et je rejoins l'avis de fredogoto.

[PETIT OURS 24 659]

le seul truc astro facile à faire ? et faut plus le faire? comme c'est triste .... 

[alx 103]

il y a 51 minutes, exaxe17 a dit :

sans dark j'ai des points chauds qui sont bien visible

 

Oui, mais dans la plupart des cas, sur une CMOS, ce ne sont pas des "points chauds" qui peuvent se soustraire d'une acquisition à l'autre (par l'opération 'signal'-'dark') comme c'était le cas avec les CCD.

 

Les deux graphiques suivant montrent l'évolution du même pixel (caméra ASI533) sur deux acquisitions ('signal' puis 'dark') pris à quelques minutes d'intervalle (à 20 fps).

Sur le graphique 'signal' (fond du ciel), le pixel a un comportement normal (valeur 80 avec un sigma voisin de 1 adu).

Sur le graphique 'dark', le même pixel montre le comportement "télégraphe": il oscille entre les valeurs 53, 79 et 113 adu de manière aléatoire. Sa valeur moyenne n'a pas de sens, même si 79 pourrait être la ''bonne'' valeur.

C'est sans espoir d'obtenir quoi que ce soit  de satisfaisant en faisant  l'opération 'signal' - 'dark' , dans ce cas.

Modifié 11 janvier par alx

[exaxe17 5 758]

ok, mais l'expérience est sans concession. Pas de dark ----empilement desastreux., avec dark c'est nickel.

Apres je capture avec un gain fort (50-75%) , il y a peut etre un impact?

 

[alx 103]

il y a 16 minutes, exaxe17 a dit :

Apres je capture avec un gain fort (50-75%) , il y a peut etre un impact?

 

Je ne sais pas car j'utilise rarement un gain fort  afin de  préserver surtout la dynamique. (D'ailleurs je n'ai jamais bien compris l'intérêt de forcer le gain puisque le bruit est proportionnel au signal dans le cas d'un signal optique (statistique de Poisson)).

Il est possible aussi, je n'ai jamais eu l'occasion de le vérifier, que refroidir améliore le bruit de télégraphe, et change la donne.

Il y a beaucoup de chose à tester et à comprendre avec ces nouveaux capteurs ! 

Modifié 11 janvier par alx

[exaxe17 5 758]

il y a 2 minutes, alx a dit :

D'ailleurs je n'ai jamais bien compris l'intérêt de forcer le gain

L'intérêt est assez simple. Dans cette zone  le bruit de lecture est le plus bas, et le fait de baisser de 25% le bruit de lecture ( 1e à 0.75e par exemple) permet de diviser par 2 le temps d'exposition pour avoir le même signal. C'est pas négligeable. De plus la dynamique sur une brute unitaire n'est pas la dynamique sur le temps globale ( on monte de 1b si on multiplie par 4 le nombre d'images).

ya que la partie droite de l'histogramme qui est impacté, les etoiles morflent un peu mais à l'empilement on cache un peu cet effet.

[alx 103]

il y a 9 minutes, exaxe17 a dit :

permet de diviser par 2 le temps d'exposition pour avoir le même signal

ok, ça c'est exact.

 

il y a 10 minutes, exaxe17 a dit :

De plus la dynamique sur une brute unitaire n'est pas la dynamique sur le temps global

je ne suis pas d'accord, puisque  la variance va diminuer proportionnellement au temps d'intégration et est égale au signal.

[Thierry Legault 5 808]

Il y a 21 heures, alx a dit :

Il y a 21 heures, exaxe17 a dit :

permet de diviser par 2 le temps d'exposition pour avoir le même signal

ok, ça c'est exact.

 

non, c'est faux. Le signal, c'est à dire la lumière recueillie, ne dépend pas du bruit de lecture.

 

Vous voulez peut-être parler du rapport signal/bruit ? Dans ce cas...c'est faux aussi. Vous avez oublié le bruit photonique, qui est souvent dominant (au temps de pose optimal on cherche justement à ce que le bruit de lecture soit négligeable devant le bruit photonique) 

[alx 103]

il y a 16 minutes, Thierry Legault a dit :

Vous voulez peut-être parler du rapport signal/bruit ? Dans ce cas...c'est faux aussi

Dont acte. J'ai approuvé trop vite. On ne gagne effectivement presque rien sur le bruit total.

D'où mon interrogation confirmée sur l'intérêt de forcer le gain d'une caméra CMOS dont le bruit de lecture est de toute façon très faible et la linéarité presque parfaite. On perd seulement de la dynamique.

[Didier Vothy 237]

Personnellement, j'en fait quelques-un pour me rassurer (oui je sais rien de scientifique là-dedans) - 2600 MC DUO.  Juste l'offset.

Par contre pour le CCD QSI 683 je fais quelques dark mais median pas moyen. Si je fais une moyenne il m'ajoute des pixels noirs morts et l'image est encore moins bonne ! Avec le median c'est juste pour enlever le bord lumineux du capteur.  Sinon pixels chauds seraient suffisant.

 

 

Didj.

[Thierry Legault 5 808]

il y a 23 minutes, alx a dit :

D'où mon interrogation confirmée sur l'intérêt de forcer le gain d'une caméra CMOS dont le bruit de lecture est de toute façon très faible et la linéarité presque parfaite. On perd seulement de la dynamique.

 

oui, de toute façon le seul intérêt de monter le gain (ou les iso sur un APN) est de gagner sur le bruit de lecture : c'est inutile s'il est négligeable devant les autres bruits. Le gain ne change rien au signal.

 

Se passer de dark, ça fait un moment que c'est tout à fait faisable même avec des CMOS pas très récents (à condition qu'il n'y ait pas d'ampglow), avec du dithering soigné et un bon algo de réjection. Et avec un capteur à offset uniforme, ce qui est le cas avec les CMOS actuels (y compris les APN), on peut se passer aussi de faire des offsets, il suffit de générer un offset constant.

[Superfulgur 16 106]

Je connais queud à ces trucs, mais ça fait un moment que je fais plus ni flats, ni offsets, ni darks avec mon APN, et ça me convient parfaitement.

 

[exaxe17 5 758]

il y a 36 minutes, Thierry Legault a dit :

non, c'est faux. Le signal, c'est à dire la lumière recueillie, ne dépend pas du bruit de lecture.

oui, c'est une facon tres simpliste de ma part de traduire cela! et de le réduire à cela...

il y a 37 minutes, Thierry Legault a dit :

Vous voulez peut-être parler du rapport signal/bruit ?

oui exact! 

mais je parle en basse lumiere... le bruit photonique est la racine carré du signal, si mon signal est faible , le bruit de lecture devient plus important (en proportion ) ... ou alors j'ai mal pigé un truc....car je vois bien que mes captures perdent automatiquement du signal des que je baisse le gain...