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loulou13

F/D, pixels, capteur & pleine lumière...ou juste diamètre ?

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Bonjour à tous,

Une question qui me turlupine depuis (bien trop) longtemps.

Prenons un instrument de 200/1000.

si j'ai un imageur avec des pixels de 5µm, au foyer (donc à F/D=5).
si j'ai un imageur avec des pixels de 10µm, et une barlow X2 (donc à F/D=10).

En considérant (mais là est peut être la vraie différence) que le pixels ont des performances identiques (même bruit, même niveau saturation, même QE, etc.) - même si on sait que ce n'est généralement pas le cas.

Je fais une pose d'une durée donnée, exemple 1 minute sur un objet brillant (=je ne sature rien, c'est ça que je veux dire, et j'ai un niveau suffisant au détecteur pour ne pas mesurer que du bruit élec ou photonique).

Est-ce qu'on devrait bien avoir exactement les mêmes images, pixel à pixel, et en terme de niveau et de RSB ?

Deuxième point de vue :
Cette fois ce sont deux instruments différents, un 200 F/D=5 et un 200 F/D 10.
On reste sur deux capteurs de résolution identique, qui font par exemple 1k x 1k, et des pixels de 5µm dans le premier cas, et de 10 dans le second.

le premier couvre donc 5mmx5mm, et le second 10mmx10mm.

En supposant que le champ pleine lumière des deux instruments soit identique, et fasse 15mm de diamètre, est-ce que le second "perdra" moins de lumière que le premier (car, grâce à son capteur de plus grande surface, il "récuperera" mieux l'ensemble du flux lumineux issu du télescope) ?

En clair, est-ce que le champ couvert vs. pleine lumière est important ? (au delà des problématiques d'uniformité s'entend) ?

et donc, est-ce que le seul truc qui soit vraiment important, c'est le diamètre (à échantillonnage donné en arcsec/pixel), le reste, ça l'est finalement pas (taille capteur vs. champ pleine lumière et rapport F/D inclus) ?


On ne parle pas ici des autres effets géométriques des F/D faibles ou plus forts, de coma, de colim, etc.

Ce ne sont peut être que des évidences, mais pas pour moi...si je peux être éclairé par vos lumières (justement).

Merci les amis

François

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Bonjour !

Pour la première situation, il me semble qu'en effet les deux images seront identiques.

Pour la deuxième situation, il me semble que là encore les deux images doivent être identiques (d'ailleurs c'est pour ainsi dire la même situation). La phrase « grâce à son capteur de plus grande surface, il "récuperera" mieux l'ensemble du flux lumineux issu du télescope » est fausse (et si j'ai bien compris, c'est elle dont tu doutes). Si le capteur est plus petit, à focale égale le champ sur le ciel sera plus petit, donc on verra sur l'image moins d'étoiles. Mais concernant les étoiles qui sont dans le champ, la même quantité de lumière sera captée. Comme dans tes exemples le champ sur le ciel est identique (capteur deux fois plus grand utilisé avec deux fois plus de focale), le champ sera en fait le même.

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Merci Bruno pour tes éclaircissements !

Ton retour confirme mes suppositions, et donc j'en déduis deux choses :

a) ce n'est pas si structurant - toujours aux subtilités techniques des imageurs et des propriétés de leurs pixels vs. leur taille ou la techno du capteur, bien sûr - d'avoir un instrument dit "ouvert" ou "fermé" - c'est juste une histoire de diamètre, et d'aspects pratiques liés grandissement associé (exemple = ne pas avoir à ajouter une barlow dans un instrument à plus longue focale pour avoir un grandissement donné, ou à l'inverse capacité à avoir potentiellement un champ plus large avec un instrument ouvert, car il a un grandissement plus faible).

b) l'important, c'est le champ observé en soi (=celui capté avec le capteur, pas celui qui correspond à l'ensemble du champ géométriquement accessible au foyer), et le diamètre qui est utilisé pour regarder ce champ


- je fais là totalement abstraction des effets de diffraction et de pouvoir de résolution associés au diamètre, à l'obstruction, etc. c'est un autre débat - c'est juste le côté entonnoir à photons de nos instruments qui me titillait ;-)

Je vais dormir moins nouille ce soir, grâce à toi.
Bon ciel à tous.

François

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Pour moi, l'important, c'est l'échantillonnage. Trop souvent on parle du F/D, mais l'important, c'est l'échantillonnage.

Exemple : autrefois j'ai fait de l'imagerie avec un Mewlon 210 mm, donc un tube ouvert à F/11,5. Oui, de l'imagerie du ciel profond. Mais les pixels de la caméra ST6, que j'utilisais alors, faisaient 23x27 µm. Donc j'obtenais un échantillonnage d'un peu plus de 2" qui est très bien pour le ciel profond. Aujourd'hui les pixels sont cinq fois plus petits (5 µm au lieu de 25 µm), donc il faudrait un F/D cinq fois plus court. En fait, mon télescope à F/11,5 muni d'une ST6 était bien plus « lumineux » qu'un télescope actuel à F/4 muni d'une petite caméra CCD typique (pixels de 4 ou 5 µm).

(Attention quand tu parles de grandissement : en photo ce terme a une définition précise qui ne semble pas coïncider avec ce dont tu parles. J'ai l'impression que tu parlais de focale plus ou moins longue.)

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 25-02-2016).]

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La formule qui donne l'échantillonnage résume tout avec une seule division :

e" = 206 x Pµm / Fmm

Où Pµm est la taille d'un photosite, en µm et Fmm la focale en mm du télescope (éventuellement ajustée d'un certain facteur selon qu'on met une Barlow ou un réducteur).

Ca te donne l'angle dans le ciel e" vu par chaque photosite en secondes d'arc.

L'angle en degrés vu par le capteur est :

H° = nb pixels en hauteur x e" / 3600
L° = nb pixels en largeur x e" / 3600

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Bruno,

Tu dis :
"...Pour moi, l'important, c'est l'échantillonnage. Trop souvent on parle du F/D, mais l'important, c'est l'échantillonnage...."

Penses tu que 60 secondes de pose à 2800 mm de focale avec un C11 ouvert à F10 j'aurais le même RSB avec 60 secondes de poses à 2800mm de focale avec un 400mm ouvert à F7 ?
Donc ici je ne fais pas varier l'échantillonnage mais le FD.

Qu'en penses tu ?


Christian

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Que tu fais aussi varier le diamètre. (Dans le message d'origine on raisonnait à diamètre fixe.)

(En fait ma remarque concernait les raisonnements du type « pour faire du ciel profond il faut un F/D court ». Non, pas forcément, car ça dépend aussi de la taille des pixels. Ce qu'il faut, c'est une échantillonnage adapté. C'est l'échantillonnage qu'il faut examiner.)

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A un échantillonnage donné, seul le diamètre importe. L'échantillonnage détermine l'angle solide du ciel visible par chaque photosite.
Et le signal suit le carré du diamètre.

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Bruno -> C'était exactement mon point, à savoir que la présence d'imageurs CMOS avec beaucoup de très petits pixels permet à des instruments à courte focale (donc potentiellement ouverts ou pas ;-) ) de faire du planétaire au foyer ou presque....et d'aller en passant titiller la généralisation du "c'est ouvert, donc c'est pour le ciel profond", ou "je vais poser moins car j'ai un instrument ouvert"...alors que c'est finalement le couple (diamètre/échantillonnage) qui est structurant - et toujours au premier ordre, on est d'accords, après il y a d'autres considérations, encombrement, optique & distorsion, etc.

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"Pour moi, l'important, c'est l'échantillonnage. Trop souvent on parle du F/D, mais l'important, c'est l'échantillonnage"

Oui tout à fait, c'est exactement le rapport diamètre/échantillonnage.

En fait même pas tout à fait : c'est plutôt le rapport diamètre / résolution à l'affichage, dans le cas bien sûr ou le traitement d'image est optimal.

Presque tous les astrams le font : en réduisant la taille de l'image finale, on limite bien le bruit et donc on augmente le S/B...


C'est ce qui fait que petit et gros pixels, si on a posé assez longtemps en pose unitaire, on s'en fout... (du point de vue S/B) Mais dans le premier cas, faudra binner !

Donc, pas de mystère pour faire une image bien résolue en full 100%, faut du diamètre et/ou de la pose....

Christophe

[Ce message a été modifié par Tyco (Édité le 26-02-2016).]

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