reduction du flux au passage de la matrice de bayer d'une caméra couleur

[antoinebba]

Bonjour

 

J'ai une petite question pour laquelle je doute encore. comment est distribué le flux de photons incident sur un pixel monochrome ou un pixel couleur avec sa matrice de bayer ?

 

je prends ASI 1600 Couleur ou monochrome 4656×3520 pixels. Selon ce que je comprends , la caméra couleur possède le même nombre de pixels mais devant chaque pixel il y a un filtre divisé en 4 secteurs RGGB.

Chaque petit filtre reparti la lumière une fois filtrée sur tout le pixel.(il n'y a pas de réduction géométrique)

 

Quel est le champ sur le ciel du pixel rouge ou du pixel monochrome.  Cette surface sur le ciel va diminuer d'autant le flux incident de photons

La réduction spectrale du flux sera elle d'environ du 33% (filtres parfais)

 

On peut  imaginer que le petit filtre bayer  de couleur à une surface 4 fois plus petite que le pixel en entier. Si cela change le champ sur le ciel (formule 206taille/focal), ce petit bout de filtre même s'il renvoi la lumière par la suite sur tout le pixel donnera un coefficient de réduction spactiale du flux sera de 0.25 pour le rouge et le bleu et 0.5 pour le vert par rapport au pixel monochrome

 

Quel est alors le coefficient de réduction du flux entre le capteur monochrome et chaque couleur pour le capteur couleur. 0.25*0.33 0.25 0.33 

 

Sur internet on voit un peu de tout comme explication : 0.25 sur le rouge et bleu 0.50 sur le vert comme si il y avait qu'une distribution géométrique ?

Pour l'outils sharcap https://tools.sharpcap.co.uk/  il semblerait qu'il raisonne sur une distribution spectrale et pas géométrique 0.33

 

Merci si vous avez un avis sur le sujet ou un bon lien d'explication.

 

 

Modifié 28 mai 2020 par antoinebba

[Colmic]

Il y a 2 heures, antoinebba a dit :

je prends ASI 1600 Couleur ou monochrome 4656×3520 pixels. Selon ce que je comprends , la caméra couleur possède le même nombre de pixels mais devant chaque pixel il y a un filtre divisé en 4 secteurs RGGB.

 

Pas vraiment. Devant chaque pixel, tu as un filtre, soit rouge, soit vert, soit bleu.

La matrice est effectivement RGGB, à savoir que sur tout ton capteur, tu auras 2 fois plus de pixels avec filtres verts que de pixels avec filtres bleus et rouges.

 

En terme de résolution, par rapport au même capteur monochrome, tu as donc :

-30% de résolution dans le vert (2 pixels sur 4 soit 1 sur 2 soit racine carrée = 0.7 soit -30%)

-50% de résolution dans le bleu et dans le rouge (1 pixel sur 4 soit racine carrée = 1/2)

 

Voir ici : http://www.astrosurf.com/topic/133738-capteur-monochrome-contre-capteur-couleur/

 

Maintenant en terme de flux, ben faut regarder les courbes de rendement quantique, pour un même capteur, en mono et en couleur.

[antoinebba]

C'est bien clair il y a un filtre unique sur chaque pixel.  Donc le pixel rouge voit le même champ du ciel que son petit voisin le pixel vert ou bleu.  L'échantillonnage sur le ciel est le même. Cependant comme pour la couche finale  il y a interpolation des valeurs de pixel pour remplacer les manquants, on dégrade la résolution de l'image. On a au final la même résolution en rouge que pour l'image en monochrome en binning 2x2 ou en bining 1x2 comparé avec le vert. 

 

Maintenant concernant les flux (ou la sensibilité) c'est autre chose

Si on simplifie les choses le filtre vert des la matrice de bayer prend 33% de la lumière le rouge 33% et le bleu 33%

Ce sera exactement la même chose avec un capteur monochrome si on met devant un filtre vert bleu ou rouge.

La sensibilité sera exactement la même pour la même bande spectrale.

 

La seule différence selon moi entre le capteur monochrome et le capteur couleur est la résolution mais pas la sensibilité  sauf si on fait du binning avec le monochrome pour avoir la même résolution que la couleur. Dans ce cas on a un rapport 0.5 de sensibilité avec le vert et 0.25 avec le bleu ou rouge à résolution équivalente.

Modifié 29 mai 2020 par antoinebba

[Colmic]

il y a 42 minutes, antoinebba a dit :

La seule différence selon moi entre le capteur monochrome et le capteur couleur est la résolution mais pas la sensibilité  sauf si on fait du binning avec le monochrome pour avoir la même résolution que la couleur. Dans ce cas on a un rapport 0.5 de sensibilité avec le vert et 0.25 avec le bleu ou rouge à résolution équivalente.

 

Et c'était quoi la question ?

 

La vraie différence entre le capteur couleur et le mono, c'est qu'avec le mono généralement tu vas faire du LRVB, et pas du RVB.

Tu vas gagner en résolution, mais aussi en sensibilité rien que sur la couche L.

Les 3 couches RVB ne sont là que pour rajouter la couleur.

[antoinebba]

 La question était : quel est la réduction du flux au passage de la matrice de bayer d'une caméra couleur par rapport à la caméra monochrome.

C'est un problème de sensibilité.

 

Je résume en faisant ce petit exercice de pensée (qui peut être réalisé) pour essayer de quantifier les choses.

 

coté sensibilité : Pour quantifier le gain de sensibilité sur la couche L 

Si on fait une couche L  avec  capteur couleur  sans dématricer, Chaque pixel (portion spectrale) reçoit environ 30% de la lumière (filtre rouge 30% du spectre filtre vert 30%de la lumière, filtre bleu 30% de la lumière) et en conservant la résolution du capteur monochrome, la  sensibilité le capteur capteur serait de 30% moins sensible à résolution identique (filtre de couleur presque parfait). C'est bien ce que calcule l'outil sharcap  https://tools.sharpcap.co.uk/ 33% de flux en moins sur un pixel entre le monochrome et le pixel couleur.

 

Coté résolution  On peut comparer les deux capteurs si sur la monochrome on place un filtre de couleur devant et on compare chaque couche. Dans ce cas la sensibilité dans le vert sera la même entre les deux capteurs mais la résolution bien meilleur pour le capteur monochrome 2 pixels de plus et encore meilleur pour la couche rouge et bleue   3 pixels de plus). La résolution est plus faible que le capteur monochrome à sensibilité équivalente.

 

Merci pour cet échange qui m'a permis de mieux comprendre en tout cas je l'espère

Modifié 29 mai 2020 par antoinebba

[Colmic]

Il y a 14 heures, antoinebba a dit :

La question était : quel est la réduction du flux au passage de la matrice de bayer d'une caméra couleur par rapport à la caméra monochrome.

 

Non mais ce que je demandais c'était "quel est le but de ta question ?".

Parce que là tu fais les questions et les réponses Mais tu ne dis pourquoi c'est faire ?

C'est quoi la finalité ?

[antoinebba]

Le 30/05/2020 à 01:00, Colmic a dit :

Parce que là tu fais les questions et les réponses Mais tu ne dis pourquoi c'est faire ?

C'est quoi la finalité ?

Je  reformule les avis pour bien comprendre. Si j'avais la réponse aux questions je ne la poserais pas. Mais l'échange permet d'avoir les idées plus claires.

La finalité de cette question est de déterminer le flux qui arrive au niveau du pixel entre la couleur et le monochrome pour comparer des choses comparables. Cela dépend du filtre du type de flux (flux étoile avec une dispersion, ou flux surfacique sans dispersion) .

En fait avec le confinement en mes temps perdu j'essaie de développer un petit applicatif de calculette de setup dont l'objectif est de savoir avant de faire une série de photo ce que l'on va obtenir en matière de Signal sur bruit et de niveau et éviter le tâtonnement. Je cherche à déterminer le gain, le temps de pose unitaire,l' offset et le nombre de photos à faire pour avoir le meilleur rapport signal sur bruit sur un objet un jour donné. Cela tient compte de beaucoup de facteur mais cela est en train de marcher en tout cas pour ASI1600 MM. voici la calculette.  voir aussi mon post 

 

Modifié 3 juin 2020 par antoinebba

[Colmic]

Ok je viens de voir.

Tu n'as pas beaucoup de retours on dirait.

 

Mes impressions sur ta calculette :

- "magnitude que l'on ne veux pas voir saturée" : désolé pas compris (également une faute sur veux)

- fond de ciel : déjà la carte de pollution lumineuse ne veut strictement rien dire, ce ne sont que des statistiques et ça ne reflète pas du tout la réalité du terrain

- ADU fond de ciel : déjà plus réaliste, mais ça t'oblige déjà à faire des séries de poses et à les pré-traiter pour avoir une idée, donc ce n'est pas possible avant la série de photos comme ta calculette semble être désignée

- turbulence : idem, tu ne le sauras qu'en faisant des images, donc pas possible à savoir avant la série de poses

- coefficient de transmission du collecteur : là à mon sens tu vas trop loin dans la précision des détails

- S/B souhaité : indique au moins le type de valeur que tu veux obtenir, là j'ai pas trouvé quoi indiquer, en électrons, en db ?

 

A mon sens ta calculette est bien trop compliquée à utiliser, pour au final avoir quoi comme indications ?

Je prends un exemple : le fait d'indiquer la turbulence. Ca va te sortir quoi comme conseil ? Qu'il faut échantillonner différemment ? Que ce soir c'est tellement pourri que le gars doit remballer le matériel ?

Pour l'échantillonnage, le gars n'a généralement pas le choix.

 

Je pense que tu ne devrais pas aller aussi loin dans les détails théoriques, reste simple et factuel, sinon peu de gens l'utiliseront au final.

La plupart des données que ta calculette attend, les astrams ne savent pas quoi répondre. Il faut les aider un minimum.

Et perso je n'ai aucune des caméras que tu indiques dans ta liste (ASI183, ASI2600, ASI6200), donc je ne peux même pas vérifier un minimum la véracité du calcul.

 

Mais je ne peux que t'encourager à persévérer

[antoinebba]

Merci pour ces retours je vais essayer de répondre à quelques éléments.

 

- "magnitude que l'on ne veux pas voir saturée" : désolé pas compris (également une faute sur veux) Beaucoup de mes photos ont des étoiles saturées et dans les traitements difficile d'avoir de belles étoiles fines et correctement colorée. La saturation augmente considérablement le fwhm . Les étoiles non saturées ont un fwhm constant pour toutes les magnitudes entre 3 et 4 . Au delas le fwhm augmente jusqu'à plus de 20 pour les grosses magnitudes (en tout cas c'est ce que l'observe sur ASI1600). c'est lié à l'étalement de l'étoile sur les pixels.  A observer cela je me suis conforter à prendre des gains assez faibles sans changer le rapport signal sur bruit de l'objet. Bien sur il y a histogramme des outils de capteur pour le voir un peu mais c'est insuffisant.  J'utilise APT et j'attends que ce genre de logiciel montre sur les photos capturée les zone saturées.

 fond de ciel : déjà la carte de pollution lumineuse ne veut strictement rien dire, ce ne sont que des statistiques et ça ne reflète pas du tout la réalité du terrain.

Cela donne une indication de départ assez correcte. Cela fluctue avec la lumière de la lune non prise en compte. A pertuis ou j'observe la Pollution varie entre 18 et 19.95. et cela correspond à la réalité. Dans le queyras la magnitude de fond de ciel de 21.7 est aussi correcte.

ADU fond de ciel : déjà plus réaliste, mais ça t'oblige déjà à faire des séries de poses et à les pré-traiter pour avoir une idée, donc ce n'est pas possible avant la série de photos comme ta calculette semble être désignée

Lors de la 1ere photo unitaire en live je lance siril et je récupère le fond de ciel avec la commande console bg. Je mets cette valeur dans la calculette et automatiquement le fond de ciel s'ajuste. Du coup toutes les autres valeurs: niveau en adu moyen de l'objet et valeur de l'étoile non saturée s'ajustent et deviennent correctes ainsi que le SNR.

- turbulence : idem, tu ne le sauras qu'en faisant des images, donc pas possible à savoir avant la série de poses. 

Dès la 1ere pose unitaire c'est possible. La turbulence agit uniquement sur le flux des étoiles dans les pixels et donc la saturation des étoiles

- coefficient de transmission du collecteur : là à mon sens tu vas trop loin dans la précision des détails

C'est vrais mais cela rentre malheureusement dans le calcul du flux. une valeur de 0.96, celle donnée par défaut, est valable. Il n'y a pas besoin de la saisir.

S/B souhaité : indique au moins le type de valeur que tu veux obtenir, là j'ai pas trouvé quoi indiquer, en électrons, en db ?

Le rapport signal sur bruit est une valeur sans unité Plus ce rapport sera grand plus on verra de détail sur la photo avec un fond de ciel plus lisse

à moins de 1 on ne verra pas les parties de l'objet concernée noyée dans le bruit , à 3 on commencera à les voir a 10 ce sera parfait. J'avais tendance à prendre peu de pose et certaines extensions de galaxie ou de nébuleuse se perdaient dans le bruit de fond de ciel. 

Je pense que tu ne devrais pas aller aussi loin dans les détails théoriques, reste simple et factuel, sinon peu de gens l'utiliseront au final.

C'est vrais c'est un peu complexe mais pour déterminer ce rapport signal sur bruit (nombre de poses) et voir si le gain et le temps de pose unitaire (poses pas trop courtes pour ne pas dégrader le rapport signal sur bruit et pas trop longues pour ne pas saturer)  sont corrects pour l'objet observé, il faut tous les paramètres de la calculette (les paramètres qui caractérisent le Setup). Il y a toujours des paramètres par défaut comme la transparence.

Je vais tenter de simplifier une version sans détail qui donnera le gain min Max, le temps pose min Max et le nombre de poses pour avoir le SNR en ne saisissant que l'essentiel (lieu date observation objet, taille collecteur filtre caméra gain temps pose souhaité, température mais on ne peut faire moins je pense). Les autres valeurs comme je nombre de dark le SNR souhaité peut être mis par défaut. 

Et perso je n'ai aucune des caméras que tu indiques dans ta liste (ASI183, ASI2600, ASI6200), donc je ne peux même pas vérifier un minimum la véracité du calcul.

J'ai effectué des tests sur ASI1600 (voir en haut M81, M106, ngc1499 et cela est correct et me montre bien certaines erreurs de prise de vue Pour moi depuis cette calculette fini les gains à 300 et les temps de pose au delà de 120 secondes inutiles.

 

La calculette doit normalement permettre de voir si on va plus vite a faire une photo avec une caméra, avec un filtre ou non qu'avec une autre caméra pour avoir le même rapport signal sur bruit sur l'objet. Malheureusement c'est long de modéliser chaque caméra pour rentrer dans la calculette de flux.

 

Merci pour les retours.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Modifié 31 mai 2020 par antoinebba

[Colmic]

Il y a 12 heures, antoinebba a dit :

C'est vrais c'est un peu complexe mais pour déterminer ce rapport signal sur bruit (nombre de poses) et voir si le gain et le temps de pose unitaire (poses pas trop courtes pour ne pas dégrader le rapport signal sur bruit et pas trop longues pour ne pas saturer)  sont corrects pour l'objet observé, il faut tous les paramètres de la calculette (les paramètres qui caractérisent le Setup). Il y a toujours des paramètres par défaut comme la transparence.

 

Faut pas non plus trop se faire de nœuds au cerveau, ça fait plus de 30 ans que je fais de l'imagerie, et j'ai jamais eu besoin de calculette

 

Il y a 12 heures, antoinebba a dit :

J'ai effectué des tests sur ASI1600 (voir en haut M81, M106, ngc1499 et cela est correct et me montre bien certaines erreurs de prise de vue Pour mois depuis cette calculette fini les gain à 300 et les temps de pose au delà de 120 secondes inutile.

 

En fonction des filtres utilisés, tout ça est très variable. Tu ne vas pas avoir du tout le même S/B sur un filtre à 12nm que sur un filtre à 6nm ou moins.

Et ça, ça va pas forcément se modéliser facilement dans une calculette sans faire des essais sur le terrain.

De même, une ASI1600 a un comportement différent en L par rapport au narrowband. Elle est moins facile à utiliser en L qu'une ASI183 par exemple, mais plus tolérante sur un gain élevé en narrowband que cette même 183.

Et ça, aucune donnée constructeur ne te le dira, il n'y a que les tests sur le terrain qui te le diront.

Dans tous les cas, un test sur le terrain vaut toutes les calculettes du monde

 

Mais je salue l'effort.

 

PS : je ne sais pas si tu l'as lu mais un sujet analogue existe sur le forum d'en face : http://www.astrosurf.com/topic/135379-logiciel-temps-de-pose-gratuit/

[antoinebba]

Malheureusement en ce qui me concerne  j'ai besoin de modéliser pour comprendre l'influence et l'importance de l'influence des facteurs du setup sur la qualité de l'image (rapport signal sur bruit et la saturation) : Comment agit la pollution lumineuse sur le SNR? comment intervient le bruit thermique (dark) sur le SNR comment intervient le bruit de lecture sur le SNR? comment intervient la turbulence et le fwhm sur le SNR? comment intervient un filtre luminance de couleur, antipollution ou narowband Ha OIII ou SII sur le SNR? quel est l'influence du nombre de dark sur le SRN, comment comparer deux caméras sur le temps de pose cumulé pour un même SNR? Cela n'empêche pas de faire des test en réels bien sur.

 

Des courbes comme celles-ci me parle beaucoup pour comprendre et éviter de faire des erreurs sur les gains, temps de pose unitaire et savoir si cela vaut le coup de faire la photo en milieux pollué ou en montagne (facteur  10 parfois ou plus sur le nombre de poses pour avoir le même SNR). Un ciel non pollué et/ou des filtres narowband agravent l'influence de ces facteurs sur le SNR

 

Je vais aller voir le lien qui m'à l'air pas mal du tout. Merci

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Modifié 11 juin 2020 par antoinebba