tech Questions sur le signal, RSB...mesures avec Iris..

[Julien3146]

Salut à tous !

 

J'avoue être un peu rouillé en ce qui concerne l'aspect "mathématique" du traitement photo.

Si j'ai bien assimilé, grâce à mes différentes lectures les différents signaux et bruits présents sur une image, le rapport entre les deux etc... J'ai encore du mal avec des questions plus "pratiques", voire des questions plus "ouvertes" en général.

 

Je vais essayer de centraliser un peu tout ça et essayer de poser les bonnes questions !

 

1°) Augmentation du rapport signal bruit, technique d'empilement

 

Quelque chose me dérange chaque fois que j'essaie de faire une représentation mentale de l'augmentation du rapport signal bruit à l'empilement :

imaginons que mon objet ait une valeur de 250, et le bruit environnant fluctuant entre, j'en sais rien, 100 et 200, si je comprends qu'une somme puisse améliorer l'ensemble je ne comprends pas bien comment faire une MOYENNE ou une MEDIANE pourrait améliorer les choses.

Quoi que... maintenant que j'y pense, tous les pixels du FDC auront environ la même médiane, et il sera donc plus lisse, Idem pour l'objet en lui même, on viendra le "lisser" ? j'ai bon ?

 

Bon... je vais essayer maintenant de poser des questions sans y répondre

 

2°) Arythmétiquement, c'est quoi... le rapport signal/bruit ?

 

Je visualise tout à fait la notion du rapport signal/bruit, mais en gros... l'appliquer à une image me désarçonne un peu :

 

J'imagine tout à fait une courbe avec un signal parasité par du bruit, en divisant l'amplitude du signal par l'amplitude du bruit, on retrouve notre rapport signal/bruit (oui ?), mais pour une image, que signifie "rapport signal/bruit", est-ce le "niveau moyen (ou médian hein)" du signal divisé par le "niveau median" du bruit ?

à partir de là, j'ai l'impression qu'on entre en conflit avec la première interrogation : si je ne fais que LISSER le niveau de bruit, en quoi j'augmente mon RAPPORT signal/bruit ? Ne serait-ce pas plutôt ce qu'on pourrait appeler un rapport "signal/dispersion du bruit" ? J'avoue que j'ai du mal à imaginer comment cela se manifeste, même en le ramenant à un petit nombre de pixels.

 

J'espère que j'arrive à ne pas être trop confus, j'imagine qu'en relisant ça dans 3h je n'y comprendrai rien non plus

 

3°) la règle des 3x l'offset, la détictivité ?

 

La, je ne cherche pas à savoir "pourquoi 3x l'offset", mais plutôt "pourquoi cette règle" !

Dans ce que j'imagine, pour "exploiter un détail", il faut qu'il soit détecté, et donc qu'il se détache suffisamment du signal de l'offset, et là je m'interroge :

 

Imaginons que mon offset ait une valeur médiane/moyenne de 1024ADU, est ce que l'offset agit comme un "filtre", venant complètement occulter tout ce qui aurait une valeur inférieure, ou si mon objet a une "influence" disons de... 200 ADU, je retrouverai mon objet à 1224 ADU sur le cliché ?

C'est très théorique et surement remplit d'erreurs stupides, mais j'essaie vraiment de comprendre un peu plus en profondeur ce qui se passe.

 

Bref, revenons en à nos moutons, la règle des 3x l'offset :

 

Si j'ai bien compris, le sigma (l'écart type, mais l'écart type de quoi ?) du FDC doit être au moins égal à 3x le sigma d'un offset... et cela détermine le temps de pose... OKAY... MAIS ALORS :

 

En quoi cela détermine la détictivité de l'objet ? Si mon objet est noyé dans le bruit même si le FDC est à 3x l'offset, pourquoi n'aurais-je pas intérêt à poser plus longtemps pour le faire apparaître ?

 

eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeet je crois que je viens de comprendre tout seul : si l'objet n'est pas "détectable/exploitable" lorsque le fond de ciel est à 3x l'offset, c'est qu'il est noyé dans mon fond de ciel, et pas dans le bruit ! Augmenter les poses ne servira donc à rien, aller chercher un meilleur ciel ou filtrer sera la solution.

 

Bon... dernière question enfin, plus terre à terre cette fois

 

Comment mesure-t-on le sigma d'une ZONE de l'image sur Iris ?

 

Je m'explique : lorsque j'utilise STAT, j'ai bien l'info pour la totalité de l'image, OK pour l'offset donc... mais même si je viens sélectionner une PARTIE de l'image, quand je lance STAT, j'ai exactement le même sigma que pour la totalité de l'image, ce qui, honnêtement, est assez surprenant

 

Merci d'avance pour vos réponses à mes questions tourmentées, j'espère ne pas être trop illisible

 

Julien

[scoubidoo72]

Bonsoir, pour les premières questions je laisse les spécialiste répondre avant de dire des bêtises, pour iris, sélectionne une zone, fait un clic droit et va dans le menu statistiques tu auras le sigma de la zone voulu.

 

Samuel

[Roch]

Hello

 

Il me semble que tu ne visualises pas vraiment ce qu'on mesure quand on mesure "le bruit" en fait.

le "sigma mesuré sous iris représente l'écart type entre deux pixels. Soit la valeur moyenne de la différence de valeur entre deux pixels voisins.

 

Pour 2 pixels d'une valeur de 0 et 10, tu auras un écart type ( bruit ) de 10. Facile.

 

Pour 4 pixels d'une valeur de 0, 10, 5, 8, l'écart type sera de 6. ( ( 10 + 5 + 3 ) /3 )

 

Et donc il ne faut surtout pas confondre ton niveau de bruit et ton niveau moyen de fond de ciel par exemple... ça n'a rien à voir.

 

De là, tu imagines bien qu'en faisant une moyenne de chaque pixel sur plusieurs images, leur niveau va se "reserrer", donc le bruit diminuer. Et le signal rester stable. Donc, rapport signal sur bruit augmenté.

Et ce quoi qu'il arrive... si tu rajoute des poses, ton rapport signal sur bruit augmentera toujours, que tu sois à 3 fois l'offset ou pas.

 

Pas besoin que l'objet en question se détache de l'offset ou du fond de ciel... en multipliant les poses, tu arriveras toujours à afficher cet objet. A ceci près que ce nombre de poses peut être très très élevé, donc inatteignable par des moyens conventionnels

Une loi mathématique ( loi de poisson si je ne me trompe pas ) nous dit qu'un bruit (écart type ) augmente avec la racine carrée du signal. Et quel que soit ce bruit, bruit de fond de ciel, bruit de lecture, etc. Donc si on a un bruit de 1 pour un signal de 1, on aura un bruit de 10 pour un signal de 100, et le rapport signal sur bruit sera donc 10 fois meilleur au final. On aura donc détecté des objets "invisibles" sur la première image.

 

La règle des "3x l'offset" permet simplement d'optimiser au mieux le temps disponible.

 

Vois les choses dans l'autre sens. Tu décides de faire une heure de pose.

 

Tu as le choix entre faire 1 image et faire 100 images.

Il est clair qu'avec 100 images le bruit de lecture au final sera plus important. Le bruit de fond de ciel lui ne changera pas... tu recevras toujours autant de photons du fond de ciel sur ton capteur.

Mais si même avec tes 100 poses additionnées ton bruit de lecture reste bien inférieur à ton bruit de fond de ciel, il aura un impact négligeable sur l'image finale.

A l'inverse, si en additionnant 100 poses, le bruit de lecture passe devant le bruit de fond de ciel, tu auras plus de bruit qu'avec une pose unique, donc un rapport signal sur bruit plus faible. Et ce pour le même temps de pose cumulé.

Rapport signal sur bruit que tu pourras toujours récupérer en posant plus longtemps... mais ce serait dommage de s'en priver

 

Et la règle des 3x l'offset te permet de trouver un temps de pose qu'il est inutile de dépasser, car il ne te donnera pas de meilleur résultat

 

Plus clair ?

 

Romain

Modifié 20 septembre 2016 par Roch

[Julien3146]

Merci à vous deux

 

Romain: je comprends mieux la première partie, effectivement !

 

Par contre j'ai un peu de mal avec la seconde, je veux bien qu'on puisse augmenter me RSB en additionnant, et j'ai maintenant l'explication plus rationnelle de ce que je pressentais, mais je ne pense pas (et je l'ai lu ci et là) que l'addition de poses puisse augmenter la détection: pour moi, si un objet n'existe pas sur une brute, il n'existera pas sur un stack, on ne peut pas "l'inventer". Maintenant, qu'il soit totalement inexploitable à cause du bruit, ça, je l'entends.

 

Pour le FDC, je ne suis pas d'accord non plus: on peut stacker autant qu'on veut, si ton signal (et non bruit) de FDC noie totalement un objet, il n'apparaîtra pas par magie.

 

Enfin, j'imagine, je ne suis pas une légende vivante de l'imagerie comme certains du forum (je suis sérieux ).

 

Merci d'avoir pris le temps de me lire et de m'avoir un peu éclairé

[christiand]

je ne pense pas (et je l'ai lu ci et là) que l'addition de poses puisse augmenter la détection: pour moi, si un objet n'existe pas sur une brute, il n'existera pas sur un stack, on ne peut pas "l'inventer".

 

Bonjour,

 

Tu peux avoir un signal sur brute que tu ne vois pas car noyé ou en partie recouvert par le bruit. On dit qu'il n'est pas "détecté". Quand tu additionnes tes brutes tu réduis le bruit et le signal se "découvre" et apparait, il est détecté.

C'est un peu comme un récif au raz des flots qui est invisible ou visible de façon fugace par jour de grand vent, les vagues, le mouvement de la surface le recouvrent (c'est le "bruit"..), on ne le voit pas vraiment. Par temps calme la surface de l'eau est uniforme, quelques vaguelettes... le recif apparait bien à la surface.. il est toujours visible chaque instant.

 

 

Christian

Modifié 21 septembre 2016 par christiand

[Julien3146]

Salut Christian,

 

Merci, je comprends bien l'image, pour continuer dans la comparaison, on est bien d'accord qu'il faut que l'objet se situe au dessus du niveau "moyen" de l'eau ? Si on le voit par intermittence dans les creux mais qu'une fois la mer plate, il se retrouve sous l'eau, on ne le verra pas. J'ai bon ?

 

Bon, je pense que je ne vais pas résister à l'envie de me taper 4 voyages sur 3 étages pour aller mettre ça en pratique ce soir

edit - ou demain soir - ou vendredi soir ... la météo...

Modifié 21 septembre 2016 par Julien3146

[Roch]

Jolie comparaison Christian, j'aime bien

 

le truc Julien, c'est qu'un objet se situera toujours au dessus du niveau moyen de l'eau, puisque le niveau moyen de l'eau, c'est le noir complet justement !

Certes il n'apparaît pas à zéro ADU sur ton image, parce qu'il y a des signaux parasites qui s'y ajoutent. Le signal d'offset d'abord ( avec son bruit associé ) et le signal que tu reçois du fond de ciel.

 

Mais un photon arrivant du ciel va toujours s'ajouter à ce que tu as déjà... la valeur moyenne de l'objet situé dans cette direction sera donc toujours supérieure au reste

 

Tu reçois des photons des objets faibles tout le temps, ils sont juste noyés dans le flot de photons "parasites"... mais quand on dit "noyés", ça veut dire qu'ils sont inférieurs en nombre, pas qu'ils sont indétectables. Et ta seule limite pour les "détecter" et du coup faire apparaître ces objets en augmentant le RsB sera le temps de pose que tu y consacre

[Julien3146]

le truc Julien, c'est qu'un objet se situera toujours au dessus du niveau moyen de l'eau, puisque le niveau moyen de l'eau, c'est le noir complet justement !

Certes il n'apparaît pas à zéro ADU sur ton image, parce qu'il y a des signaux parasites qui s'y ajoutent. Le signal d'offset d'abord ( avec son bruit associé ) et le signal que tu reçois du fond de ciel.

 

C'est limpide! C'était vraiment une bonne idée cette comparaison , cette fois j'ai compris !

 

D'un niveau purement "traitement" maintenant, vous êtes d'accord que pour avoir un peu de détails, de profondeur sur un objet imagé, il doit suffisamment éloigné, en valeur brute cette fois-ci, pour pouvoir "étaler" sa dynamique pour sa visualisation sur 8 bits, non ?

 

Je m'explique :

 

imaginons que notre bruit ait totalement disparu, on stacke tout on se retrouve avec une image complètement lisse avec un FDC à 1000ADU (par exemple). Imaginons maintenant que je cherche à faire apparaître un objet qui se situe entre 1020 et 1050 ADU, je n'ai que "30 niveaux" à exploiter, même avec le meilleur traitement du monde. Maintenant, imaginons que j'ai posé 3 fois plus longtemps, et que mon objet se situe entre 3060 et 3150 ADU, j'ai maintenant 90 niveaux à exploiter.

 

C'est purement théorique, mais est-ce que réduire le temps de pose n'a pas une mauvaise influence sur la dynamique des objets "faibles" ? est-ce là que la règle des "3x l'offset" entre en jeu pour déterminer le meilleur temps de pose ?

 

(Désolé, je cherche vraiment à approfondir là )

[0£i\/€]

Bonjour,

Étant aussi débutant, mais curieux de nature je me pose les mêmes questions. Ce que j'en ai compris c'est que plus on pose ( on peut additionner des poses courtes si le bruit de lecture est faible ou des poses plus longues avec des capteurs plus bruités) plus lors de l'addition (avec retrait dark, offset, et flats) le FDC va être de plus en plus propre et lisse ce qui va aider à faire apparaitre les petits rochers invisibles lors du traitement car on améliore le RSB donc on pourra plus pousser le traitement.

Par contre je suis d'accord avec toi on aura beau additionner des milliers de poses courtes la magnitude limite accessible ne sera pas la même que le même temps de pose total avec des poses plus longues. Si on parcours le forum on voit bien que toutes les images du CP en lucky imaging manquent un peu de signal même avec des heures de poses et des dizaines de milliers de poses.

Cela va à l'encontre de la théorie qui dit que seul compte le temps de pose total ( en supposant que le bruit de lecture reste + ou - le même).

Je dis peut être des bêtises mais c'est pourtant la réalité sur les images que l'on voit passer.

Par exemple avec mon 400 et un ciel avec un sqm de 20.5 j'arrive avec des 200 poses de 7 secondes à détecter des étoiles de magnitude 19.5. J'ai beau additionner plus de poses la détection reste plus ou moins la même sur mes brutes prétraitées en gardant le même temps de pose unitaire.

De même j'ai comparé des images du même objet avec des collègues du club il y a qqchose de curieux : je vais plus loin en magnitude sur les étoiles mais moins loin en détection sur l'objet ( nébulosités les plus faibles) et ça je ne le comprends pas.

Cela vient peu être du traitement car je suis loin de leur niveau.

Les spécialistes auront surement une explication.

[christiand]

re,

 

imaginons que notre bruit ait totalement disparu, on stacke tout on se retrouve avec une image complètement lisse avec un FDC à 1000ADU (par exemple). Imaginons maintenant que je cherche à faire apparaître un objet qui se situe entre 1020 et 1050 ADU, je n'ai que "30 niveaux" à exploiter, même avec le meilleur traitement du monde.

Comprends pas bien ton problème.

D'abord en 8 bits c'est un max de 256 ADU, mais ici tu parles de 1000 ADU.

Si tu n'as pas de bruit sur ton FDC, admettons... le signal qui emerge du fond de ciel à +20 ou +5O ADU sera forcément visible.

En règle générale on "détecte" un objet faible quand son RSB (rapport signal/bruit) est égal ou sup à 3.

Ici il est largement détecté puisque tu n'as pas de bruit... et cela indépendamment du fdc.

 

Christian

[Roch]

0£i\/€, Tu as raison, c'est ce que j'explique plus haut avec la règle des 3x l'offset.

 

En poses courtes, on n'atteint pas 3x l'offset, et donc la détectivité est inférieure. mais c'est un sacrifice fait délibérément, au détriment de la résolution.

Et en théorie, tu pourrais atteindre la même image finale qu'une faite en poses longue, mais il faudrait poser très très très longtemps. Et déjà que les poses courtes engendrent beaucoup plus d'images à traiter...

Mais le jour ou on aura des caméras au bruit de lecture encore plus faible, on pourra faire ces poses avec la même détectivité que des poses classiques.

 

Il ne faut pas perdre de vue que monter en détectivité est long... il faut multiplier le temps de pose par 4 pour augmenter la détectivité par 2. Ou environ par 6 pour gagner une magnitude.

 

Le fait que tu détectes plus d'étoiles mais moins de nébulosités faibles montre simplement que tu as des étoiles plus ponctuelles, leur image est donc plus concentrée. cela peut être dû à ton diamètre ou à la qualité de ton ciel

 

 

Julien, le bruit augmente aussi, c'est juste que le signal augmente plus vite. Donc tu auras toujours plus de dynamique en additionnant des poses.

Exemple : tu as une image au fond de ciel à 10ADU avec un bruit de 5

Avec 100 images, tu auras un fond de ciel à 1000ADU avec un bruit de 50 (5xsqrt(100))

Le RSB est meilleur, et la dynamique aussi.

[Julien3146]

Pardon Chrsitian c'était peu clair!

 

J'etais repassé en 16 bits entre temps.

 

Je ne parle plus de 'detection pure'. Imaginons un objet très "dynamique" que je veux ramener sur 8 bits. Si je l'ai étendu sur 30 niveaux en 16 bits, alors qu'un temps de pose plus long m'aurait amené à 90 niveaux, tu es d'accord, je perds en "nuances", non?

 

Peut-être que ma question n'a pas de sens, mais je ne comprends pas ce point

J'espère ne pas trop passer pour un profane en posant mes droles de questions hein !

Modifié 21 septembre 2016 par Julien3146

[christiand]

re,

 

Si je l'ai étendu sur 30 niveaux en 16 bits, alors qu'un temps de pose plus long m'aurait amené à 90 niveaux, tu es d'accord, je perds en "nuances", non?

 

Si ton objet est acquis en 16 bits il restera en 16 bits quelque soit le temps de pose. Je veux dire que le fait de poser davantage ne va pas de rajouter des steps supplémentaires dans le codage.

 

Maintenant les "nuances" seront plus au moins marquées en fonction du temps de pose, ça c'est un fait. L'accumulation du signal va "remplir" les 30 niveaux (pour reprendre ton exemple) et les nuances de gris (si je prends une luminance) seront mieux perceptibles sur ton image finale, mais elle restera en 30 niveaux...

 

 

 

edit : un exemple : tu poses 10 mn en 16 bits sur une faible et petite galaxie elliptique. Ton image montrera un petit spot stellaire à peine visible sans dégradé sur un fond de ciel noir.

Si tu poses 120 mn sur la même galaxie en 16 bits, ton image montrera une tache plus large avec un coeur lumineux cerné par toute une gradation de gris plus ou moins marqués jusqu'au fond de ciel noir : tu restes en 16 bits mais tu as plus de nuances dans les gris...

 

Ch

Modifié 21 septembre 2016 par christiand

[Julien3146]

Okay, bon, j'étais pas si à l'ouest que ça avec mon histoire de nuances , ouf.

 

Merci à tous pour vous réponses, j'y vois un peu plus clair, même si j'avoue que quelques notions "avancées" restent assez floues

 

A bientôt pour de nouvelles aventures

 

Julien.

[0£i\/€]

Merci Roch pour les précisions.

Donc pour un même temps de pose à supposer que le bruit de lecture est négligeable on aura la même image avec des poses courtes et des poses longues ?

Citation : Le fait que tu détectes plus d'étoiles mais moins de nébulosités faibles montre simplement que tu as des étoiles plus ponctuelles, leur image est donc plus concentrée. cela peut être dû à ton diamètre ou à la qualité de ton ciel

Je précise l'image à été faite la même nuit au même endroit. J’était avec un T400 et mon collègue avec une lunette 102 de mémoire. Pourquoi cette différence alors ?

[Roch]

Ben du coup le diamètre rentre en ligne de compte.

 

La tache d'airy centrale produite par une lunette de 100mm mesure 2,4" d'arc de côté. celle produite par ton 400, seulement 0,6" d'arc.

Donc ses étoiles seront plus "empâtées" que les tiennes, et le signal sera étalé sur plus de pixels, ce qui fait que la valeur de chaque pixel de l'étoile sera plus faible sur son image que sur ton image.

 

Le fait qu'il ait plus de nébulosité montre qu'il a probablement plus de signal, cependant ton diamètre t'offre une image plus fine et donc les étoiles, sources ponctuelles, apparaîtront plus facilement.

 

Et sinon pour ta question précédente, c'est exactement ça oui

Modifié 21 septembre 2016 par Roch

[Julien3146]

Je me permets de remonter un peu le post :

 

J'ai fait quelques mesures sur Iris, et les résultats m'étonnent un peu.

Vous serez sans doute en mesure de m'éclairer, c'est assez basique :

 

j'ouvre un offset UNITAIRE (pas le master offset), je sélectionne une zone (ça ne change pas grand chose sur l'offset) et je regarde le sigma : autour de 13, selon les mesures.

 

Maintenant, je prends une brute de mon M13, faite avec mon 40D, 30 secondes à 800 iso, je la prétraite (master offset, master dark et master flat), je mesure une zone VIDE (enfin, le plus vide possible), sigma 55

 

J'ai donc un rapport entre les sigma de 4.2, ce qui voudrait dire, que 30 secondes est déjà le temps de pose plus qu'optimal.

 

Comment expliquer ça ? Je ne gagnerais pas plus à poser longtemps avec ma config ? (200/800, 40D à 800iso).

 

La lune était assez présente (>60%) ce jour là, mais le FDC est très bas : sur une brute non prétraitée, il est aux alentours des 1200/32000, sachant que le signal d'offset est à 1024 sur les 40D.

 

Comment interpréter ces drôles de résultats ? Est-ce que ça voudrait dire qu'il ne sert à rien de poser plus de 30 secondes avec un 40D et ma config ? ça me surprend un peu. Est-ce que sans lune, le résultat serait différent ? mais le FDC déjà sombre aurait tendance à m'indiquer que le bruit photonique résultant de la lunaison ne peut être que faible.

 

Merci d'avance pour vos avis éclairés .

 

Julien.

[christiand]

Comment expliquer ça ? Je ne gagnerais pas plus à poser longtemps avec ma config ? (200/800, 40D à 800iso).

 

La régle des 3 offets n'est pas une régle, mais un simple indicateur, elle donne une idée sur le temps minimum d'une pose unitaire.

Mais ce n'est pas une catastrophe si tu poses moins, ou si tu poses plus.

D'ailleurs beaucoup posent sans arriver aux "3 offets", avec des unitaires de 15 ou 20 mn sous un ciel très sombre. Dans ce cas on dira que le bruit de lecture et le bruit thermique prennent plus d'importance. Cela est souvent expliqué sur le forum.

Ceci dit il n'existe pas de limite, tu peux faire également des poses unitaires très longues jusqu'à saturation du capteur... (dixit Th Legault)..

 

 

Christian