Cameras ASI en très faible flux - questionnement

On connait les très bons résultats obtenus en planétaires avec les derniers CMOS faible bruit et pouvant être lu à haute cadence, par exemple les Sony qui sont intégrés dans les caméras ZWO genre ASI178, ASI224MC, ...

On voit aussi des images du ciel profond, souvent des compositages de centaines d'images exposées brièvement chacune.

Je regarde ce que ces caméras ont dans le ventre lorsqu'on pousse le temps d'intégration pour
grapiller
quelques photons. Avec une ASI178MM, lorsque j'expose 600 secondes (capteur à -30°C) j'obtient dans l'obscurité une image du genre :

On note une électroluminescence dans 3 coins sur 4. Question : est-ce quelque chose d'identifié et fixé. Ici on est bien sur sur quelques choses de problématique (on détecte déjà dans mon cas ce phénomène lumineux en moins de 60 secondes de pose).

Autre chose. Toujours sur cette caméra (et surement d'autres du même type), l'histogramme du bruit est assez particulière, et clairement l'intensité des pixels situés sous un certains seuil sont mis à zéro (clipping). On voit cela en faisant une exposition très courte en obscurité. Ce phénomène de seuillage fait que l'on n'est pas en régime de bruit gaussien et que donc, toute tentative de mesure de ce bruit est faussée. Par exemple dans une telle situation, dire que le bruit est de 1,5 e- par exemple est surement optimiste. Là encore, votre expérience vous conduit-elle au même constat ?

Christian Buil

Bonjour Christian, ça ressemble à de l'amp glow dont on avait discuté là
http://www.astrosurf.com/ubb/Forum2/HTML/043093.html

Amélioré mais pas corrigé pour ma cam, ça reste un soucis général pour des capteurs Exmor.
Quoiqu'il en soit, j'en ai touché un mot à SAM sur le forum ZWO, il m'a répondu que c'était spécifique aux capteurs, sans plus d'explication.

Bon, pas trop satisfaite, j'ai remarqué que ça "ronfle" aussi un peu sur l'image quand mon PC est branché sur le secteur.

Bonjour Christian,

Je ne connais pas la 178MM, mais dans la 1600MM, il y a possibilité de régler le niveau de l'offset afin de ne pas avoir l'effet de Clipping sur l'histogramme.
Par contre sur la 1600, je confirme le bruit très faible, globalement conforme à aux valeurs indiqués par le constructeur suivant le facteur d'amplification et avec un réglage du niveau d'offset approprié.

Toujours sur la 1600, il y a un coin avec de l'électroluminescence, mais sur le ciel profond et 600sec de pose ce n'est pas visible... largement recouvert par le fond de ciel. maintenant, il est quand même retiré au prétraitement biensur.

Amitiés,
Laurent Bernasconi

C'est en effectivement le phénomène dont je parle. Noter que cette lumière ne vient pas à proprement
parler d'un problème de chauffe d'un composant et ici d'une chaleur qui se propage dans le capteur,
comme cela est évoqué dans le lien que tu me passe, en tout pas en l'espèce.

En fait, de nombreuses jonction électronique produisent une telle lumière lorsqu'un courant circule, mais ce n'est pas un effet directement thermique (même si le détecteur est refroidi, cela persiste par exemple). Ce "glow" se retire bien en faisant une carte d'obscurité, y compris sur caméras ASI (j'ai testé comme d'autres surement), mais étonné que cela ne soit pas plus souvent évoqué. Il est probable que le fabriquant de caméra ne puisse agir là-dessus car l'alimentation de l'ampli est une fonction câble en interne dans un CMOS. On est revenu à ce que l'on avait il y a 10 ans en CCD...

Autre chose encore, en plus du faux zéro, pas mal de points blancs aléatoires qui se promènent dans les images successivement. Un défaut récurent en CMOS. Vous avez cela aussi ?

Christian B

Bonjour Laurent,

Réglage de l'offset sur le 1600, voila une possibilité qui parait intéressante (je te cause ici d'applications spectro en particulier, où le fond est très noir, et où le faux zéro est gênant).

Tu peux être plus précis sur le moyen d'ajuster cela. Je suppose que c'est une commande à employer et à envoyer vers les registres du CMOS..
J'utilise Prism pour la lecture, tu sais s'il y a possibilité prévu avec ce soft (pas vu à priori) ?

Christian

le phénomène des points blanc est connu. Il y a entre autre la même chose sur la 1600MM. par contre, j'ai fait pas mal de test autour de ca, en particulier en photométrie, mais je n'ai jamais réussi à voir la moindre conséquence sérieuse sur les mesures.
Malgré les points blanc, j'ai des résultats équivalent en photométrie avec un kaf16803 par exemple.
Cyril en a parlé des points blanc lors d'un test sur le 1600 il y a quelques mois.

Laurent Bernasconi

Oui, il y a un réglage d'offset si tu utilises le driver Ascom. dans le setup du driver ascom j'ai un curseur gradué en ADU qui défini le niveau moyen de l'ofset. Par contre en mode vidéo, il n'y a pas de possibilité de régler l'offset. C'est avec Prism biensur. A vérifier que tu as cette possibilité avec la 178MM.

Laurent

[Ce message a été modifié par Laurent51 (Édité le 20-04-2017).]

Salut Christian

quote:

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, pas mal de points blancs aléatoires qui se promènent dans les images successivement. Un défaut récurent en CMOS. Vous avez cela aussi ?

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Oui, c'est ce qu'on appelle "telegraph noise"

En plus de ça, la distribution des bruits de lecture n'est pas uniforme. Certains pixels ont 1 e- de bruit, d'autres on 2, 3 ou 4 e-

On parle alors de bruit RMS et aussi de bruit MEDIAN.

Bonjour Christian,

à noter que QHY a implémenté une fonction pour diminuer cet effet et ça améliore effectivement. On voit nettement la différence pa rapport aux ZWO à même capteur.

Je suppose qu'il coupe une partie du capteur pendant les longues poses.

Cette fonction est activable par logiciel. (J'utilise sharpcap par exemple). L'effet n'est pas instantané, il faut bien 10s pour que le glow baisse.
Je n'ai pas de version refroidie, mais l'effet est particulièrement visible sur la 224 couleur, où le glow est gênant dès quelques secondes de poses. Sur les capteurs BSI, le glow est moins important.

Par contre j'ai la QHY163 refroidie (même capteur que la ZWO1600), mais elle n'a pas encore vu le ciel.

On peut aussi régler l'offset sur les QHY

ZWO propose une modification payante de la carte électronique de l'ASI 224mc.
Pour les premiers modèles fabriqués, c'est pour réduire sensiblement cet effet de 'glow'.

Sinon pour l'offset il y a le réglage de brightness qui devrait faire l'affaire si besoin.
Mais je n'ai pas vérifié en pratique.

Lucien

sur la 224 en montant le brightness au max l'histogramme n'est plus clippé.

ZWO propose une modification payante de la carte électronique de l'ASI 224mc.
Pour les premiers modèles fabriqués, c'est pour réduire sensiblement cet effet de 'glow'.

Sinon pour l'offset il y a le réglage de brightness qui devrait faire l'affaire si besoin.
Mais je n'ai pas vérifié en pratique.

Lucien

Ou la vache, ça veut dire qu'il laissait des composants "allumés" pendant les longues poses.

Laurent, je crois que j'ai trouvé dans Prism (onglet caméra) la possibilité de modifier l'offset. Vais tester.

Phillippe, tu a une idée de l'origine physique de ce bruit télégraphe, bien sur pas du tout gaussien ? Ca doit ce passer dans la circuiterie pixel (capa, ampli ?). On le masque en moyennant ou en faisant la moyenne d'un grand nombre d'image, mais en one-shot... C'est là que l'on voit que le CCD a quelque avance encore par rapport au CMOS !

Apparemment, si certains constructeurs arrivent à réduire l'électroluminescence, c'est que Sony a prévu une commande pour cela. Effectivement, couper l'alim du circuit responsable lors du temps de l'intégration est la solution radicale si elle est possible.

Christian

Christian

si tu prends 1 pixel unique sur un stack de 1000 poses, alors la distribution du bruit de ce pixel au long des 1000 images est gaussien.

si tu prends la distribution de tous les pixels d'une image, alors ce n'est plus gaussien puisque chaque pixel a son ampli intégré qui a un bruit de lecture et un bruit thermique propres à lui. De plus des parasites isolés sont aléatoires.

bon, c'est un peu plus compliqué en réalité. il y a de nombreux articles : RTS random telegraph noise cmos sensors

pour le glowing, certains composants n'ont pas la possibilité de le couper lors des poses

Bonjour,
J'ai aussi cette ASI 178 MM refroidie, et j'ai été aussi assez decu de ce glow..
J'en ai parlé a ZWO, et la reponse etait du meme tonneau que ce qui a été ecrit ci dessus.
j'aimerais bien arriver a les pousser a faire qq chose pour calmer cela, car c'est assez problematique en fait.
Couper des tensions sur un capteur CMOS aussi complexe, risque de faire qu'il n'y a plus de puit de potentiel et donc plus de possibilité de faire de l'integration.
Comme le glow est assez structuré ca me semble etre plus du a de la lumiere produite qq part sur le capteur.
Cyril

Doublon...
terrible le moteur de forum ...

[Ce message a été modifié par Cavadore (Édité le 21-04-2017).]

C'est sur que tel que ça rayonne, il y a peut être moyen de faire quelque chose pour isoler le capteur de cette lumière. Avec une barrière physique peut être. Est ce que ça peut venir du dessous et avoir cet effet de rayons (je parle surtout de la partie en bas à droite, le reste a une structure plus ordinaire) ?

Sur les CCD c'etait facile, il suffisait de couper une tension, genre le VDD sur le transistor de reset pd l'integration, et hop c'etait bon.
La sur les CMOS, tout est intégré , intriqué, si on coupe une tension, le capteur tout entier ne marche plus.
Ce pb est intrinsèque au design de la puce en silicium de ce capteur et il faut carrément faire une autre version de la puce pour resoudre ce pb, ce que je crains ...
Cela peut provenir de la partie logique de la puce, ou des la partie ADC (celle qui converti en numérique).
Je trouve dommage de faire des cameras refroidies avec de tels capteurs, cela ne sert presque a rien, le glow est vraiment tres important.
C'est carrément un raté de design de cette puce, ou cet aspect a été complètement zappé... le résoudre n'est pas simple non plus.
La seule solution est de demander aux gens de Sony s'il n'y a pas une astuce pour eviter ce soucis.

Cyril

Cyril,
Dans une de tes videos, tu conseillais la 178MM ?
Tu as changé d'avis sur cette camera?
JPG

Non, des que les poses sont inferieures a 20s ca va tres bien.
Au dela ... c'est une autre histoire, il faut dedarker, mais les zones de glow auront un bruit bcp plus fort.
La ASI 1600 MM_Cooled ont bcp moins de glow.

Sur le site constructeur il y a un lien vers un dark de 60 secondes obtenu avec la 178MM cool.

https://astronomy-imaging-camera.com/products/asi-cooled-cameras/asi-178mm-cool/

Le résultat me semble tout de même (très) bon si l'on regarde de près.
Et puis avec un si faible bruit de lecture on peut poser sensiblement moins longtemps en pose unitaire.
Ces caméras ont des réglages de Gain jusqu'à des valeurs très élevées.
Il faudrait faire des mesures précises afin d'évaluer le niveau de ce 'glow'.
Difficile de juger uniquement sur des images sans connaitre tous les paramètres.

Lucien

Oui carrément ...
60s, mais a quel gain ? et quelle temperature ?
J'espère qu'il n'y a pas de dispersion de chip a chip..
je vais me renseigner.

Je n'en sais pas plus non plus.
Certes le 'glow' semble important sur l'image de Christian en pose de 10 minutes. Mais je ne sais pas à quel gain il l'a faite.

Lucien

On peut rêgler l'offset en video. Genika le gère.