Les poses courtes : 8 bits ou 16 bits?

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J'ai ecrit un article sur ce choix qui peut etre important si vous etes limité par votre informatique:

 

La Pertinence du Choix de la Dynamique en Poses Courtes : 8 bits ou 16 bits?

 

Introduction

En astrophotographie, particulièrement dans le domaine des poses courtes ou "Lucky Imaging" du ciel profond, le choix de la dynamique des images capturées est crucial.

La question de savoir s'il faut opter pour une dynamique de 8 bits ou 16 bits pour une pose unitaire.

Cet article vise à explorer cette question, en tenant compte de divers facteurs tels que le gain élevé, le bruit de lecture, l'empilement de nombreuses poses unitaires, et l'augmentation de la dynamique par l'empilement.

 

Comprendre la Dynamique et le Gain

La dynamique d'une image en astrophotographie se réfère à la profondeur de couleur, c'est-à-dire le nombre de niveaux de gris qu'une image peut représenter.

Une dynamique de 8 bits peut représenter 256 niveaux de gris (2^8), tandis qu'une dynamique de 16 bits peut en représenter 65 536 (2^16).

Plus la dynamique est élevée, plus l'image peut capturer des détails subtils, particulièrement dans les zones de faible contraste.

En poses courtes, la première chose importante est de minimiser le bruit de lecture.

Le bruit de lecture est le bruit introduit par l'électronique de la caméra lors de la lecture de chaque pixel, et un gain élevé permet de minimiser cet effet, améliorant ainsi le rapport signal/bruit (SNR).  

Ce bruit est le bruit le plus important quand on est dans des captures avec du flux lumineux extrêmement bas.

Donc l’utilisation d’un gain très fort (70-85% du maximum) est primordiale, mais cela réduit la dynamique de capture individuelle de chaque pose unitaire.

Mais on peut compenser cette difficulté avec l’empilement.

 

Empilement des Poses Unitaires

L'empilement d'un grand nombre de poses unitaires est une technique courante en astrophotographie pour améliorer le rapport signal/bruit (SNR ou RSB).

Chaque pose individuelle peut avoir une faible dynamique à cause du gain élevé, mais en empilant des centaines, voire des milliers de poses, on peut reconstituer une image finale avec une meilleure dynamique et un meilleur SNR. Un aspect crucial de l'empilement est l'augmentation de la dynamique de l'image.

En effet, on augmente la dynamique de 1 bit pour chaque quadruplement du nombre d'images empilées :

- 8 bits : 1 image brute,9 bits : 4 images brutes,10 bits : 16 images brutes,11 bits : 64 images brutes, 12 bits : 256 images brutes, etc…

Cela signifie que l'empilement de nombreuses images unitaires permet de compenser la faible dynamique initiale causée par un gain élevé.

Cependant, il y a une limite à l'utilisation d'un gain élevé : les hautes lumières saturent beaucoup plus rapidement, c’est peut-être une conséquence du mode somme qui est obligatoire si l’empilement est fait sur des fichiers 8B .Cela signifie que les étoiles brillantes peuvent atteindre rapidement la saturation en 8b sur la pose unitaire, entraînant un phénomène de "clipping" où les détails des hautes lumières sont perdus. Cette saturation rapide fait perdre les centroïdes des étoiles brillantes, réduisant la précision de l'empilement et, par conséquent, affectant la qualité finale de l'image. Une bonne précision de l'empilement est essentielle, surtout en lucky imaging, où la qualité des images finales repose sur la sélection et l'alignement précis des meilleures poses. Heureusement le logiciel d’empilement, Siril, ne prend en compte ces étoiles saturées (toujours entourées en violet).

 

8 bits vs 16 bits en Poses Courtes

Exemple sur M1 avec la Saturn (IMX533 M)de chez PO  ( 8b  (1sx1h) et  16b (1sx1h):

 

Exemple sur M1 avec la Uranus (IMX 585 c) de chez PO (16b 2sx2h 500,temps de calcul :2h                  8b 2sx2h 500,temps de calcul :20mn):

 

une version plus conforme:

 

Avantages et Limites des 8 bits :

1. Avantages :

   - Vitesse de traitement : Les fichiers de 8 bits sont 2x petits et plus rapides à traiter.

   - Stockage : Moins d'espace de stockage est requis.

   2. Limites :

   - Saturation des étoiles brillantes dès l’acquisition

   -traitement : mode somme obligatoire

 

Avantages et Limites des 16 bits :

1. Avantages :

   - Richesse en détails : Plus de niveaux de gris permettent de capturer et de distinguer des variations très subtiles de luminosité.

   - Post-traitement : meilleure précision du centroïde des étoiles permettant un meilleur empilement.

   -Post-traitement : empilement par rejet possible

2. Limites :

   - Traitement plus lourd : Les fichiers de 16 bits sont plus volumineux et nécessitent plus de puissance de calcul.

   - Stockage : Plus d'espace de stockage est requis.

   - Temps de traitement : Le traitement des images de 16 bits peut être plus lent.

 

Choisir la Dynamique en Fonction des Poses Unitaires

Le choix entre une dynamique de 8 bits ou 16 bits en poses courtes dépend en grande partie du temps de pose unitaire, du gain utilisé, des effets de bruit de lecture, du stockage disponible et des ressources informatiques.

Poses Unitaires Courtes (<1s)

Avec des poses unitaires de 1 seconde et un gain élevé, il est possible de capturer un grand nombre de poses en quelques heures. Par exemple, en 5 à 6 heures, on peut capturer des dizaines de milliers de poses. En empilant un nombre aussi élevé de poses, la dynamique finale de l'image combinée peut facilement dépasser 8 bits, même si chaque pose unitaire a une faible dynamique. De plus, le bruit de lecture est minimisé avec un gain élevé. le nombre élevé de poses empilées compensera la faible dynamique initiale. Et surtout le temps de calcul est divisé par 5 ou 6x.

 

Poses Unitaires Moyennes (1-5s)

Avec des poses unitaires de 5 secondes et un gain moyen, le nombre total de poses capturées en 5 à 6 heures sera beaucoup plus faible. Ici, chaque pose unitaire capture plus d'informations et bénéficie d'une meilleure dynamique initiale. Capturer en 16 bits devient plus avantageux pour préserver les détails subtils et maximiser la qualité de l'image finale, surtout quand le nombre d'images empilées est plus limité. Cependant, il est important de surveiller les étoiles brillantes pour éviter la saturation et la perte de précision d'alignement. De plus vous pouvez profiter d’un empilement par rejet.

 

 Conclusion

Le choix entre une dynamique de 8 bits ou 16 bits en poses courtes dépend en grande partie des objectifs et des ressources disponibles, ainsi que du temps de pose unitaire et du gain utilisé.

Pour des poses très courtes avec un gain élevé, une dynamique de 8 bits est souvent suffisante grâce au nombre élevé de poses empilées et la réduction du bruit de lecture.

Pour des poses moyennes, une dynamique de 16 bits est préférable pour préserver les détails et améliorer la qualité de l'image finale.

En tenant compte de l'augmentation de la dynamique par l'empilement, nous peuvons exploiter pleinement les avantages des poses courtes pour produire des images de haute qualité sans subir des temps de calcul important si les ressources informatiques sont faibles.

Mais dans l’avenir, il est possible que les cameras aient assez de dynamique pour avoir du bruit de lecture bas même avec un gain élevé et a ce moment là , peut etre que les logiciel de capture prendraient le relais pour ne pas stocker de l’information inutile.

 

Stephane