DMK21AU : réglages pose-gain-cadence

[Lucien 11 292]

Bonjour,

Qui ne s’est pas posé la question face à l’écran de l’ordinateur, de comment régler au mieux les paramètres de ces petits bolides ?
On souhaiterait bien sûr figer au mieux la turbulence afin d’en extraire les clichés les plus résolus; ceci suppose des temps de pose faibles.

Mais parallèlement, trop augmenter le gain de la caméra peut sensiblement dégrader les performances en termes de bruit de fond.
Comme très souvent, tout est affaire de compromis.
Afin de jauger la nouvelle caméra DMK21AU618.AS, j’ai procédé à quelques essais bien au chaud et dans le cas
d’une utilisation à haute-résolution, planétaire ou lunaire.

Les principales caractéristiques de la caméra en standard USB sont:
- capteur monochrome, 640x480 pixels de 5,6 microns,
- sortie de 8 bits non compressée et 60 images par secondes,
- Gain, Gamma et Offset (Luminosité) sont réglables par logiciel.

J’ai procédé à diverses prises de vues d’une diapositive retro-éclairée;
la caméra sur un mini-lunette de 360mm de focale, était pourvue d’un filtre anti-infrarouge, Offset à zéro et Gamma à 100.
La résolution de la diapositive couleurs était très supérieure à celle de la combinaison.
De même le contraste de cette diapositive étant très élevé, j’ai pointé une portion de celle-ci au contraste moyen, plus proche des images planétaires.
Dans les images qui suivent, très souvent on se réfère à une petite portion
de l’image totale captée.

Nota :
le gain affiché est variable de 260 à 1023; en réalité c’est une variation d’un facteur d’environ 1 à 25 du gain électronique qui est appliquée
(ceci avec Gamma = 100, par défaut).

Important :
L’addition de chaque séquence a été réalisée par REGISTAX et sans autre traitement.
L’image résultante était en format PNG 16 bits et non pas en 8 bits.
Bien que les images individuelles soient en 8 bits, le résultat final voulu sera une image en 16 bits.
REGISTAX travaille en interne avec une meilleure précision, que l’on tient à garder pour des traitements ultérieurs;
visualisation des faibles niveaux par exemple.

Le résultat de ce comparatif montre à l’évidence qu’il est préférable de poser plus longtemps et avec un gain plus faible quitte à sacrifier le nombre d’images total.
Cependant sur des images turbulentes cette conclusion est sans doute à moduler.
Dans la pratique pour l’instant, je retiens des essais que :

le premier réglage à appliquer est le plus important; le temps de pose en fonction de la turbulence (si possible 1/60sec, sinon l’augmenter)

ensuite monter le gain à la valeur maximale possible mais sans atteindre la saturation. Ce réglage n’est pas critique du tout.

attention, ce n’est pas le gain qui détermine le temps de pose mais l’inverse, dans la logique de contrer la turbulence.

laisser dans tous les cas, la cadence réglée à 60 images/seconde,
ce sera le temps de pose qui fixera le nombre d’images prises,
on aura ainsi accès à des cadences intermédiaires.

il n’est pas nécessaire de toucher à l’offset (luminosité=offset); à laisser à zéro en permanence donc,

ne pas toucher au Gamma non plus, le laisser à la valeur 100, sinon on perd du signal ou bien on suramplifie du bruit de fond.

Voilà, j’ai mis en ligne ce que d’habitude je consigne dans mes cahiers techniques. Bon, si vous souhaitez apporter des remarques ou critiques, elles seront les bienvenues.

Lucien

[aries51 0]

Merci pour cette démo trés intéressante, seulement, comme tu dis, c'est sans tenir compte de la turbulence! Et justement, c'est la turbulence qui impose souvent de choisir des temps de pose le plus court possible, pour figer cette satanée turbulence. Moralité, ce que tu démontres, c'est qu'il vaut mieux réduire la cadence, mais seulement quand la turbulence le permet!
aries51

[bboulant 1]

Bonjour,
je ne partage pas vraiment ton approche car avec la turbulence je cherche des images les plus nettes possible.

Donc pour moi, le plus rapide POSSIBLE(60 i/s, 120 i/s..) et le PLUS d'images possible(800, 2000, ...)

A+

[Lucien 11 292]

Nous sommes d'accord, il n'y a pas de contradiction.

Avec peu de turbulence, on aura de meilleures images à seulement 15 images par seconde et bien sûr l'inverse étant vrai aussi :
à turbulence forte, on aura de meilleures images à 60 images par seconde.

Pour être plus précis et d'une façon générale :
il est possible avec un instrument de diamètre conséquent, que l'on puisse à la fois exposer à cadence très rapide et avec un gain relativement faible.

C'est encore un avantage des gros tubes.

[kitt 0]

Bonsoir à tous
pour ce qui me concerne avec une DMK 31, je me fie à l'histogramme que j'étale au max en jouant avec le temps de pose et le gain ... est ce une erreur ?

[Lucien 11 292]

Kitt,

en étalant l'histogramme au maximum tu exposes au mieux, c'est à dire que tu profites au maximum de la dynamique permise par la CCD.
Dynamique = capacité à restituer une large gamme d'intensités lumineuses
C'est ce que l'on recommande de faire en photographie générale.

Ce qui vient troubler un peu cette affaire, c'est la combinaison à choisir entre temps d'exposition et gain.

Le gain électronique est l'équivalent du réglage de la sensibilité ISO (anciennement ASA) des pellicules photo et des appareils photo courants.
Monter en sensibilité ou gain, augmente la visibilité du bruit de fond (grain électronique) mais aussi diminue dans les cas extrêmes la dynamique disponible. Bon...

En imagerie planétaire à haute-résolution, il s'agit avant tout de tenter de figer la turbulence en réduisant le temps de pose et donc en augmentant le gain, ce qui diminue la qualité d'images prises individuellement.

Ce qui peut sauver l'affaire, c'est de pouvoir saisir une grande quantité d'images qui cumulées verront une partie de leurs défaut réduite; bruit de fond plus faible, effet de la turbulence en partie atténué.

En présence d'images turbulentes, il n'y a pas de réponse absolue pour les réglages. Par exemple, avec des filtres très absorbants, il arrive, même le gain au maximum, de ne pas pouvoir étaler l'histogramme à droite sous peine de devoir trop augmenter le temps de pose; par exemple passer de 1/30sec à 1/8sec.
En faisant ceci, je fais le pari que la perte de qualité due à cette sous exposition sera largement compensée par plus d'images et plus nettes.
Parfois je gagne et parfois je perds.
Sauf à faire plusieurs séries, je ne sais pas si j'ai gagné ou perdu ! D'autant que la turbulence peut varier en quelques minutes.

Comme je l'indiquais plus haut, le diamètre instrumental est aussi à prendre en compte.
Avec un 400mm et en plaine, dans 99% des cas c'est la turbulence qui limite la résolution de l'instrument,
Par contre, une lunette de 50mm sera limitée dans 1% des cas seulement.

Mon cousin Gérard, pour qui cette astronomie amateur relève de la cuisine, n'a pas tout à fait tort ?

Cordialement,

[patry 1 970]

Pourtant, dans le 3e test (images 1 à 5), je note peu de différences entre les 3 premières images.
Par contre les images 4 et (surtout) 5, sont assez nettement en dessous qualitativement parlant (granularité globale) que le nombre d'image n'arrive pas à compenser.
Au traitement cela va donner du moutonnement dans les aplats et provoquer des artéfacts (faire croire à des détails qui n'en sont pas).
Pire, en "doublant" le nombre d'image tu améliore normalement la dynamique finale mais en l’occurrence on ne parvient pas à améliorer le rendu. Cela signe le fait que le gain détériore grandement les brutes (car il t'en faut encore plus pour compenser).

Donc pour moi cela rejoint ce que j'ai noté (aussi bien sur la DMK21AU04, que sur les caméras de la série PLA-Mx ou PLB-Mx, et d'autres ont fait la même analyse sur les Basler) en sens sens qu'il faut éviter les gains "trop importants". Pour ma part, j'évite autant que possible de dépasser 700 à 800 de gain (<700 avec beaucoup de flux, <800 absolument dans tous les cas) ou alors il faut accumuler (i.e. conserver) énormément d'images (peut être plusieurs milliers ?).

Idéalement donc, il faut en effet "remplir la dynamique" (mais pas trop pour laisser de la place au traitement) tout en jouant sur le gain (pas trop fort) et avec une exposition qui soit "compatible" avec la turbulence. Tu n'aura aucune chance de capturer de bonnes images si l'exposition est trop longue sous un ciel "normal". JLD avait dit dans un vieux post, que les images au Pic était souvent exposées plus long que le 1/30 ou le 1/15e je ne sais plus. Cela signifie surtout que durant ce temps là, la turbulence n'a pas évolué de façon significative. Cela en dit long sur le ciel du pic !

Avec un ciel de plaine, moi je vise plutôt les 15 à 20ms (1/60e à 1/50e) ... 30ms dans les cas "excellents". J'ai rarement pu avoir de bonnes images à 66ms (1/15e) sous mon ciel !

Marc

[Lucien 11 292]

Merci de ces précisions Marc,

On voit bien le résultat d'un gain quasiment à maximum, (valeur=1000) dans la dernière comparaison.
Tu confirmes ce que je pressentais au niveau du gain. Je tente de ne pas dépasser 800 à 850, sauf dans certains cas.

C'est par exemple le cas en photo de Vénus avec un filtre UV ou des planètes avec des filtres sélectifs dans l'infra-rouge. Ces filtres, avec mon modeste 180mm, sont tellement absorbants (par rapport à la réponse du capteur) que me voilà contraint de pousser le gain quasiment au maximum, même avec des temps de pose de 1/8 ou 1/15 de seconde.

[christian viladrich 7 670]

Pour aller plus loin dans ce domaine et mieux comprendre ce qui se passe, il est intéressant de mesurer :
- l'évolution de la dynamique en fonction du gain,
- l'évolution du rapport S/N en fonction du niveau de saturation et du gain.

Comme le rapport S/N évolue avec la racine carré du nombre d'images, on peut reboucler tous ces éléments ensemble.

J'en parlerai un peu au prochain séminaire AIP. Ce n'est pas de la pub puisque il n'y a plus de place ;-)
J'essaierai de faire une page là dessus un de ces jours pour quelques caméras.

Sinon, quand je regarde les meilleures images planétaires / lunaires que j'ai pu faire, je retombe sensiblement sur les valeurs de Marc :
autour de 10 ms pour les terres lunaires, autour de 20 ms pour le planétaire, jusqu'à 40 ms (mais c'est rare) sur le terminateur lunaire. La moyenne est autour de 20 ms.

[Lucien 11 292]

Christian,
si un jour tu fais une synthèse d'essais de quelques cameras, je suis preneur de ces informations.

Merci d'avance, je crois que d'autres collègues seraient intéressés aussi.

[aries51 0]

Trés intéressant tout cela, voilà des infos qui aident à progresser,rien de tel que l'expérience. Encore faut-il qu'elle soit transmise, et c'est le cas ici ! Merci aux intervenants.
aries51

[CASTOR78 11 897]

Bravo pour ce travail très pro.

Jusqu'à maintenant, je réglais le gain presque au minimum avec des pose de 1/30e pour l'image L (la seule dont dépend la définition de l'image finale), et bin...je vais continuer!