Binning de CCD ou réducteur de focale ?

[Lucien 11 305]

Bonjour !
Je me pose la question pratique suivante dont la réponse, s'il en existe une absolue, risque de m'orienter ou pas vers un investissement de matériel. Posons simplement le problème ;
- soit un télescope à l'optique parfaite,
- soit une CCD1 : 'binning' 2X possible et 2Nx2N pixels de taille T1,
- soit une CCD2 : NxN pixels de taille T1/2, sans binning,
- soit un réducteur de focale 0,5X optiquement parfait,
- soit un autoguidage parfait !
On suppose que la résolution de l'instrument n'est limitée que par la taille des pixels et rien d'autre; sous échantillonnage donc.
Cas n°1 : j'utilise la CCD1 au foyer en binning 2X,
Cas n°2 : j'utilise la CCD2 avec le réducteur 0,5X et sans binning.

Dans quel cas, aurais-je le meilleur rapport signal sur bruit sur un champ photographié identique ? Peut-on répondre de façon systématique ou non ? Merci de votre aide, les amis !

[christian_d 3 155]

Bonsoir

J'ai lu tes questions et j'ai un peu de mal à m'y retrouver. Je pense que je ne dois pas être le seul...

Pourrais tu être un peu plus simple ?

Bon, une 1ere réponse : le signal est fonction du rapport FD de ton optique.

Christian

[chonum 976]

De ce que je sais, le cas sans binning est le plus optimisé car il exploite vraiment toute la capacité des puits à électrons.
Ça c'est en considérant que la caméra à petit pixels à 4 fois moins de capacité en électron par photosite que la caméra à gros pixels.

J'explique.

Camera gros pixels : 100Ke- pour un photosite qui font la dynamique (capacité/bruit de lecture). Imaginons que le bruit de lecture soit 10e-, ça donne 10000 ADU donc dans les 14 bits.

Petits pixels Bin2 : 4 x 25Ke-. Coté sensibilité, ça ne bouge pas vu qu'on additionne les quatre photosites à la fin de l'exposition. Mais par contre à 25Ke- c'est plein de toute façon. Dynamique : 25000/10 = 2500 soit dans les 11 bits.

Donc en sensibilité c'est kif kif, mais pas en dynamique. Alors maintenant vous allez me dire que la densité de flux est divisée par quatre aussi et que si l'on a 4x25Ke- d'un coté, c'est que l'on a 1x100Ke- de l'autre et du coup on sature pareil. Et vous aurez raison

[jjd 0]

Bonsoir,
A mon avis, si l'échantillonnage résultant est le meme, (Ce que tu ne précise pas d'ailleurs), cela ne devrait pas provoquer de différences entre la camera 1 et 2, a condition que les deux caméras aient les memes caractéristiques.
Je vois tout de suite ou tu veut en venir

[Ce message a été modifié par jjd (Édité le 30-04-2010).]

[Thx8411 0]

le problème est que rien n'est parfait ;-)

Je pense que tu prends le problème par le mauvais bout. Considère les défauts de chacun des éléments pour trancher.

Un réducteur de focale bien choisi permet de corriger certaines aberrations (coma, sphéricité, etc.), par exemple.

[Ce message a été modifié par Thx8411 (Édité le 30-04-2010).]

[PascalD 4 385]

Est-ce que le bruit de lecture des petits photosites binné est identique au bruit de lecture des gros photosites pas binnés ? Si oui, tous les autres paramètres étant les mêmes, ça devrait être pareil. Si non, ben faut prendre celle qui fait le moins de bruit. Et pi c'est tout.

[star62 0]

Bonjour,

Si cela peut aider, j'ai trouvé ceci :
http://www.astrosurf.com/jousset/page_technique/binning.htm

Cordialement à tous.

star62

[jjd 0]

Star62 > Ce que je retiens, c'est que cette étude concerne le résultat entre le sur-echantillonnage en binning 1x et un echantillonnage plus "standard" avec un binning 2x.
Donc, que tu sois en binning 1x ou 2x, le meilleur résultat sera avec l'échantillonnage le plus adapté avec l'application (Ici, CP).

[de benedictis 0]

jdd, tu dis
"" A mon avis, si l'échantillonnage résultant est le même,... cela ne devrait pas provoquer de différences entre la camera 1 et 2..."",

et bien, pour la même caméra et le même scope, si l'échantillonnage est bien kif-kif par contre l'ensemble N°2 aura tout de même un champ 2X plus grand, donc voilà la grande différence.

Or trouver un réducteur-aplanisseur de 0.5x qui couvre un champ assez large !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

voilà le souci majeur, sans compter le montage pour respecter la distance optimale de placement etc... etc... etc...

Donc, au départ, il est bien plus facile de binner!!!!!!!!

salutations,

[jjd 0]

quote:

---

par contre l'ensemble N°2 aura tout de même un champ 2X plus grand ...

---

Oui bien sur . Mais notre ami Lucien se préoccupe essentiellement du RSB.

Bon, par exemple, c'est l'histoire d'un mec qui a déja le scope, et qui a une "solide" préférence pour une CCD, mais le DIA des pixels ne sont pas adapté a la focale. Soit tu choisis un autre fournisseur, soit tu changes de scope, soit tu mets (dans son cas) un réducteur.

[de benedictis 0]

jdd,
comprends mieux moi maintenant sa demande !!

Donc, il faut qu'il nous donne plus d'infos sur son scope et la taille du capteur (dim, pixels etc....) !!!!!
sinon, comme cristiand_d l'a dit, c'est pas trop clair comme sujet.

toutefois, "" soit tu mets (dans son cas) un réducteur ""

alors, il faut prendre en compte qu'un réducteur de 0,5x pour un petit capteur, il y en a plein,
mais pour de grand capteur, c'est pas la même histoire!!!

si lucien peut nous éclairer plus!!!

salutations,

[Ce message a été modifié par de benedictis (Édité le 30-04-2010).]

[Lucien 11 305]

Merci de toutes ces précisions; j'ai un peu de mal à m'y retrouver et sans doute j'ai mal posé le problème au départ.
En gros il s'agit de comparer le rapport signal sur bruit entre :
- un gros pixel ou bien 4 pixels groupés par binning (sur CCD et non logiciel) et de même surface totale que le gros pixel. Je réalise avec toutes vos remarques que c'est ainsi que j'aurais du poser la question. Les remarques faites me font un peu mieux comprendre ces phénomènes.

[Lucien 11 305]

Bon, je tente de rectifier et de me faire comprendre un peu mieux encore;
supposons que je dispose de deux CCD:
- CCD1 : 1024x1024 pixels de 5 microns (binning possible 2X)
- CCD2 : 512 x 512 pixels de 5 microns sans binning.

Sur le même instrument D=180mm FD=12 j'aurai exactement le même champ et la même résolution dans ces deux cas :
- cas 1 : CCD1 avec binning 2X et au foyer
- cas 2 : CCD2 avec réducteur de focale 0.5X.
La résolution maximale n'est pas ce que je recherche mais plutôt le meilleur rapport signal sur bruit en ciel profond.

[christian_d 3 155]

Bon je comprends mieux.

Je peux te dire que le reducteur va te donner globalement 4 fois plus de signal (tu réduis le FD d'un facteur 2).

Il reste à savoir si le fait de binner 2 X donnera également 4 fois plus de signal. Je ne sais pas. Peut être pas tout à fait... (?)
C'est ce point qu'il faut connaitre.

Christian

[de benedictis 0]

là pour le coup, ça devient balaise,

car, il faut maintenant comparer le rendement quantique, le bruit de lecture et le courant thermique de chaque capteur !!!!!!

En première approximation, si ce sont des capteurs réçents et bien refroidis,
que nous ne faisons pas du très très faible flux,
que l'on fait des poses raisonnables,
on peut négliger le bruit de lecture et le courant thermique (sauf gros écarts de caractéristiques).

Alors, il apparait ici, que le rendement quantique du capteur est le plus important !!!!

Donc, à choisir, je prendrais le capteur au meilleur rendement,
si c'est le rsb qui est plus important.

Maintenant, pour le coup du binning 2x, j'ai toujours lu que l'on multiplie par 4 le signal (ce qui est compréhensible) donc identique à l'effet d'un reducteur 0,5X.
Mais en pratique, est-ce équivalent!!,
là, je suis hors jeu !!!

[Ce message a été modifié par de benedictis (Édité le 01-05-2010).]

[jjd 0]

quote:

---

a condition que les deux caméras aient les memes caractéristiques.

---

C'est justement ce que je disais plus haut.

Moi aussi je suis hors jeu !

[de benedictis 0]

""" quote:a condition que les deux caméras aient les memes caractéristiques.

C'est justement ce que je disais plus haut. """"

oui,jdd
tout à fait,
c'est pourquoi ici,
c'est le rendement quantique du capteur qui sera prépondérant sur le rsb.

Maintenant, comme christian_d, si quelqu'un peut nous en dire plus sur le binning et ses effets réels!!!!!!!!

[Lucien 11 305]

Bon, les amis on est, grâce à vous, au cœur du sujet !
Je pense que grouper des pixels après la prise de vue, par voie logicielle, ne permet pas d'atteindre les performances en 'Rapport S/B', du binning réalisé sur le composant CCD. Mais est-ce que ce 'vrai' binning offre un résultat comparable à des pixels 'entiers' ? Mystère et boule de gomme pour moi !

Avec une CCD qui offre le mode binning 2X et en possédant un réducteur de focale 0.5X il serait possible de faire le test; même CCD donc. Le champ résultant ne serait pas le même mais la taille des objets en pixels, groupés ou non, sera identique. Ce faisant on se débarasse de la différence de performances des CCD puisqu'on utilise le même.

[bob ziglou 0]

posons le problème que tu nous présente ,et voyons les 2 solutions

1er cas capteur carré de 1024 photosites de 5 µm binning 2x2
2ème cas " " " 512 " " 5 " avec réd. de focale 0,5x

RESULTAT des 2 comparaisons

taille du capteur

1er cas 5µmx1024 = 5120 µm =5,12mm de côté
2ème cas 5µmx1024 = 2560 µm =2,56mm de côté

focale de l'instrument 180mm x 12 = 2160mm

CHAMP OBTENU SUR LE CIEL

1er cas 57,3 x 5,12 = 0,1358°=8,15 arcminutes de côté
2160
2ème cas 57,3 x 2,56 = 0,0679°=4,07 " " "
2160
" " 57,3 x 2,56 = 0,1358°=8,15 " " " avec réd.focale 0,5x
2160:2

ECHANTILLONNAGE
1er cas binning 2x2 206 x 5 x2 = 0,95"/photosite
2160
2éme cas réducteur 0,5x 206 x 5 = 0,95"/photosite
2160x0,5
RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT

plus les photosites sont grand,plus ils ont une capacité de stockage des
électrons.
Dans les 2 cas les photosites sont les mêmes 5µm de côté, donc égalité

LE FLUX LUMINEUX
il est augmenté de 4x avec le binning x2
" " " " 4x " le réducteur de focale x0,5

LE CHAMP sur le ciel est le même 8,15 arcminutes de côté

LA DIFFERRENCE EST DANS LA TAILLE DE LA PHOTO OBTENUE

son côté est 2 fois plus grand dans le premier cas
sa surface est 4 fois plus grande
sa résolution 2x plus grande

C'EST JE PENSE L'UNIQUE ET GROSSE DIFF2RENCE

[Lucien 11 305]

Bravo Bob, ça c'est une réponse d'expert !
Merci et bien cordialement à tous !
Lucien

[RedDaron 1]

J'avais posé le problème à Colmar il y a quelque temps concernant mon C9 +/-Red6.3 et STL11k.

Il m'a été répondu, par ces experts incontestés, qu'il était préférable de
faire du binning 2x2 à l'acquisition à F10
plutôt que bin 1x1 et Red6.3...

Dont acte!

[ccd1024 0]

Salut

Si toute l'optique et le CCD sont parfaits, alors le binning 2x2 si le gain sélectionné permet de couvrir le puits de potentiel de la diode flottante du CCD (prenons par exemple 2x plus d'électrons qu'un pixel) alors, si on a assez de signal (on dépasse la saturation du pixel), le bin2x2 apportera une dynamique supérieure (meme bruit mais plus de puits de potentiel).

Mais comme rien n'est parfait en ce bas monde, alors moins on met d'optique mieux c'est et plus les pixels sont "gros" mieux c'est... donc focale native et bin 2x2 d'un capteur à petits pixels

[bob ziglou 0]

C'était mon premier envoi,et je suis surpris de voir comme il a été affiché.
Je le présente donc différemment pour qu'il soit plus compréhensible

PROBLEME PROPOSE

caractéristiques de ces 2 capteurs avec une optique de diamètre 180 à f 12
cas 1 capteur carré de 1024 photosites de 5µm et binning 2x2
cas 2 capteur carré de 512 photosites de 5µm et réducteur de focale 0,5x

RESULTAT DES 2 COMPARAISONS

taille des capteurs

cas 1 soit 5µm x 1024 = 5120µm = 5,12mm de côté
cas 2 soit 5µm x 512 = 2560µm = 2,56mm de côté

FOCALE DE L'INSTRUMENT 180mm x 12 = 2160mm

CHAMP OBTENU SUR LE CIEL

cas 1 soit 57,3 x 5,12 :2160 = 0,1358° = 8,15 arcminutes
cas 2 soit 57,3 x 2,56 2160:2) = 0,1358° = 8,15 arcminutes

ECHANTILLONNAGE

cas 1 soit 206 x5 x 2 :2160 = 0,95"/photosite
cas 2 soit 206 x5 2160x0,5)= 0,95"/photosite

RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT

plus les photosites sont grands,plus ils ont une capacité de stockage des électrons.
on a donc égalité.Dans les 2 cas, ils font 5µm de côté

LE FLUX LUMINEUX

il est augmenté d'un facteur 4x avec le binning 2x2
il est augmenté d'un facteur 4x avec le réducteur de focale 0,5x

LA DIFFERENCE
Est dans la taille de la photo obtenue
son côté est 2 fois plus grand dans le cas 1
sa surface est 4 fois plus grande
sa résolution 2x plus grande

C'EST JE PENSE L'UNIQUE ET GROSSE DIFFERENCE

Le fait de réduire la taille du capteur et de mettre un réducteur de focale pour garder le même champ, ne permet pas d'arriver au même résultat.
Ce serait trop facile.
plus on réduit la taille du capteur, et plus il faut amplifier pour arriver à la même taille de photo. Il n'y a plus aucune résolution si l'on exagère.

[bob ziglou 0]

C'était mon premier envoi,et je suis surpris de voir comme il a été affiché.
Je le présente donc différemment pour qu'il soit plus compréhensible

PROBLEME PROPOSE

caractéristiques de ces 2 capteurs avec une optique de diamètre 180 à f 12
cas 1 capteur carré de 1024 photosites de 5µm et binning 2x2
cas 2 capteur carré de 512 photosites de 5µm et réducteur de focale 0,5x

RESULTAT DES 2 COMPARAISONS

taille des capteurs

cas 1 soit 5µm x 1024 = 5120µm = 5,12mm de côté
cas 2 soit 5µm x 512 = 2560µm = 2,56mm de côté

FOCALE DE L'INSTRUMENT 180mm x 12 = 2160mm

CHAMP OBTENU SUR LE CIEL

cas 1 soit 57,3 x 5,12 :2160 = 0,1358° = 8,15 arcminutes
cas 2 soit 57,3 x 2,56 2160:2) = 0,1358° = 8,15 arcminutes

ECHANTILLONNAGE

cas 1 soit 206 x5 x 2 :2160 = 0,95"/photosite
cas 2 soit 206 x5 2160x0,5)= 0,95"/photosite

RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT

plus les photosites sont grands,plus ils ont une capacité de stockage des électrons.
on a donc égalité.Dans les 2 cas, ils font 5µm de côté

LE FLUX LUMINEUX

il est augmenté d'un facteur 4x avec le binning 2x2
il est augmenté d'un facteur 4x avec le réducteur de focale 0,5x

LA DIFFERENCE
Est dans la taille de la photo obtenue
son côté est 2 fois plus grand dans le cas 1
sa surface est 4 fois plus grande
sa résolution 2x plus grande

C'EST JE PENSE L'UNIQUE ET GROSSE DIFFERENCE

Le fait de réduire la taille du capteur et de mettre un réducteur de focale pour garder le même champ, ne permet pas d'arriver au même résultat.
Ce serait trop facile.
plus on réduit la taille du capteur, et plus il faut amplifier pour arriver à la même taille de photo. Il n'y a plus aucune résolution si l'on exagère.

[christian_d 3 155]

re,

J'ai suivi ce fil avec intérêt.

Une chose m'interroge :

"...LA DIFFERENCE
Est dans la taille de la photo obtenue
son côté est 2 fois plus grand dans le cas 1
sa surface est 4 fois plus grande
sa résolution 2x plus grande.."

T'es certain qu'en binnant 2 x le 1024 tu auras au final une image 2 fois plus grande avec 2 fois plus de résolution ??

Christian