Autoguidage : parallèle/hors-axe (question rapport d’échantillonnage)

[Qwint]

J’ai effectué quelques calculs et les résultats me posent question.

Christophe ( @CDLC ) de la Chaîne Astro, explique dans sa vidéo “Améliorez vos photos avec l'autoguidage”, qu’il faut observer le rapport de l’échantillonnage de l’instrument guide sur l’échantillonnage de l’instrument imageur (R_g/i = Ech.G. / Ech.I.).

Pour un guidage efficace, il faut viser un rapport d’échantillonnage entre 1 et 10, idéalement entre 3 et 5 (< 3 risque de sur-échantillonnage ; > 5 risque de sous-échantillonnage).

Dans mon cas, désirant utiliser l’ASIAIR, je ne compare que des caméras de guidage compatibles dans les calculs. Je liste le rapport (R_g/i) des appairages de ces caméras à des lunettes guides d’une focale entre 120 et 180 mm et à un guidage hors-axe (utilisant donc la focale de l’instrument imageur, une TS Optics 94EPDH avec réducteur, soit 414 mm).

 

Dans le tableau ci-dessous, apparaît un constat évident pour le diviseur optique : puisque la focale est la même pour l’imageur et le guide, le rapport n’atteindra jamais une valeur idéale. Ainsi, aucune des caméras de guidage comparées ne pourrait donner un rapport d’échantillonnage satisfaisant (ici entre 0,77 et 1,06 pour quelque chose qui devrait être idéalement entre 3 et 5). Avec un diviseur optique, puisque les focales guide et imageur sont égales, le rapport d’échantillonnages ne dépend plus que du ratio de la taille des photosites. Faudrait-il alors trouver une caméra guide avec des photosites entre 3 et 5 fois plus grands que l’imageur (soit ici avec la 533 de plus de 3 * 3,75 = 11,25 μm) ? Ôo
Comment font les astrams qui utilisent des diviseurs optiques pour obtenir un guidage satisfaisant dans ces conditions ?
Ou me trompe-je quelque part ?
 

Question bonus : si je devais choisir à partir des données que j’ai récoltées et calculées, l’appairage ASI220MM Mini + Zwo guide scope me semble le meilleur choix (R_g/i = 3,67) dans mon cas, qu’en dites-vous ? (Je vais éviter de fâcher mon banquier avec la 174. ^^)

 

 

[Edition : le rapport "Échantillonnage guide / Échantillonnage imageur" devrait plutôt être défini comme ceci : "Nombre de secondes d'arc perçues par la caméra guide qui correspondent au bougé d'une seule seconde d'arc sur la caméra imageur." ]

 

Modifié 15 novembre 2022 par Qwint

[echosud]

Bonjour,

Un peu trop matheux pour moi, même si cela est nécessaire.
Un retour empirique :  DO : pas de flexion, moins de porte à faux , moins de poids ? , un réglage unique à faire au début , avec cette focale pas de problème d'étoile guide. Idéalement avec une 290 mono  mini voir une 120 ou 130 
De toute façon le gros problème sera la turbulence , cela modifie le guidage de 0.4  a 1 au pire selon les nuits ( arc/sec ) ,au-dessus il est préférable de ranger le matériel 

C'est la solution que j'ai choisi pour  une lunette de 350 et aussi pour le newton de 1000 mm de focale.
Avec ta focale , si tu rigidifies bien les liaisons une lunette de guidage ou un chercheur feront l'affaire aussi.

Bon choix
alain

 

[Tyler]

Il y a 4 heures, Qwint a dit :

il faut viser un rapport d’échantillonnage entre 1 et 10, idéalement entre 3 et 5

en fait il faut viser au max 4 fois (5 fois à la rigueur), c'est la valeur à ne pas dépasser.
donc avec un rapport autour de 1 avec un DO tu es bon.

[Aïki]

Bonjour Qwint (ou plutôt, Bonsoir, il fait nuit...),

J'ai fait des tests cet été avec un DO ZWO et un couple Imageur ASI294 MC Pro / Guidage Altaïr GPCAM IMX224. 

 

Soit 4,66μ pour l'imageur, 3,75μ pour la caméra de guidage. Donc un rapport égal à 1,24. Ça marche correctement, tout du moins quand le ciel le permet. 

[Qwint]

Merci pour tous vos retours, qui alimentent d'autant mes questionnements sur ce rapport d'échantillonnage.

 

Si j'ai bien compris : il s'agit pour le guide d'avoir une résolution moins précise que celle de l'imageur de façon à ce qu'un même déplacement de la monture, semble plus important (davantage de "distance" parcourue sur la voûte celeste) pour le guide que pour l'imageur. De cette façon, le mouvement est détectable plus aisément et permet un meilleur guidage.

 

C'est en cela qu'un rapport si faible pour un oag efficace m'étonne.

D'autant que la solution de l'oag est séduisante : pas de différence de flexion, moins d'encombrement et de masse, pas de chauffage anti-condensation à ajouter...

 

Est-ce que le binning influence ce rapport d'échantillonnage ?

 

 

 

Modifié 15 novembre 2022 par Qwint

[Tyler]

il y a 21 minutes, Qwint a dit :

C'est en cela qu'un rapport si faible pour un oag efficace m'étonne.

Phd2 ne guide pas surune étoile, mais sur une fraction détoile (je ne sais plus combien mais il me semble que ça peut allez à 1/50 de pixel avecun ciel parfait).
Donc même à un échantillonage égal imageur / guideur, tu aura une grande précision de guidage.

perso, je me limite à avoir le RMS de guidage inférieur au pouvoir séparateur de mon instrument.
jusqu'à maintenant je n'ai pas de filé ou de "flou" à cause du guidage.

[Aïki]

Mon sentiment, c'est que les avantages du diviseur optique l'emportent sur le fait que le rapport n'est pas optimal. A quoi sert de déclencher une correction sur un décalage d'un tiers de pixel de l'imageur si la flexion en crée autant si ce n'est plus à elle seule ? 

 

On obtient peut-être de meilleurs résultats avec une lunette guide fixée de manière particulièrement rigide, mais je ne suis pas équipé pour faire ce genre de test. Le choix entre DO et lunette de guidage  doit je pense prendre en compte la qualité mécanique de l'ensemble Tube optique/ Lunette de guidage.   

[Qwint]

Citation

Phd2 ne guide pas surune étoile, mais sur une fraction détoile (je ne sais plus combien mais il me semble que ça peut allez à 1/50 de pixel avecun ciel parfait).

 

1/10 de base, m'a-t-il semblé lire en effet.

<Bruit de notes> Alors... RMS inférieur au pouvoir séparateur...

 

Citation

Mon sentiment, c'est que les avantages du diviseur optique l'emportent sur le fait que le rapport n'est pas optimal. A quoi sert de déclencher une correction sur un décalage d'un tiers de pixel de l'imageur si la flexion en crée autant si ce n'est plus à elle seule ?

 

Je comprends bien : d'où le fait d'avoir une résolution moins précise et un rapport supérieur à 1:1.

[Tyler]

il y a 13 minutes, Aïki a dit :

A quoi sert de déclencher une correction sur un décalage d'un tiers de pixel de l'imageur si la flexion en crée autant si ce n'est plus à elle seule ? 

C'est bien pour ça qu'il faut faire la chasse aux flexion, cables qui pendouillent etc...


 

 

il y a 14 minutes, Aïki a dit :

les avantages du diviseur optique l'emportent sur le fait que le rapport n'est pas optimal

Je ne comprends pas pourquoi le rapport ne serait pas optimal avec un DO.
le rapport optimal c'est de ne pas dépasser 4x le guidage avec l'imageur, hors avec un DO on est en general autour de 1x (suivant la taille des pixels), donc c'est optimal.

il y a 2 minutes, Qwint a dit :

<Bruit de notes> Alors... RMS inférieur au pouvoir séparateur...

tu entends quoi par bruit de notes?
je ne dis pas que c'est la règle, je dis que ça fonctionne pour moi, je ne cherche pas plus loin, ça marche donc ça me va

[Qwint]

il y a une heure, Tyler a dit :

le rapport optimal c'est de ne pas dépasser 4x le guidage avec l'imageur, hors avec un DO on est en general autour de 1x (suivant la taille des pixels), donc c'est optimal.

Justement, Christophe (@CDLC) explique dans sa vidéo qu'un rapport trop proche de 1:1 peu déjà provoquer un sur-échantillonnage menant à une correction trop sensible (il conseille même d'aller au-delà de 3 de son côté).

 

il y a une heure, Tyler a dit :

je ne dis pas que c'est la règle, je dis que ça fonctionne pour moi, je ne cherche pas plus loin, ça marche donc ça me va

C'est en collectant de tels retours d'expérience qu'on peut se faire sa propre idée.  Merci, d'ailleurs.

Modifié 15 novembre 2022 par Qwint

[CDLC]

Il y a 1 heure, Qwint a dit :

Justement, Christophe (@CDLC) explique dans sa vidéo qu'un rapport trop proche de 1:1 peu déjà provoquer un sur-échantillonnage menant à une correction trop sensible (il conseille même d'aller au-delà de 3 de son côté).

Bonjour Quint et merci pour le tag.

 

Alors en fait, avoir du suréchantillonnage dans PHD ne pose pas en soi de problème de qualité de guidage, mais on se retrouve du coup avec une toute petite portion de ciel pour arriver à trouver une, voire plusieurs étoiles guides (penser au multistar!)... Donc si tu shootes en pleine Voie Lactée, tu n'auras aucun problème, mais en dehors, çà va parfois être plus tendu... Par exemple du côté de Hélix, j'ai souvent eu des difficultés.

Notons toutefois qu'on peut risquer d'être plus sensible au seeing, qui pourrait faire danser un peu l'étoile vis à vis du capteur, mais avec un assistant de guidage et les bons critères de min move, çà va passer fort logiquement, au pire, on allonge un peu le temps de pose du guideur.

 

Du coup, il faut se poser la question de l'échantillonnage nécessaire et suffisant pour avoir un guidage de qualité, et trouver un juste milieu :

 

Il faut savoir que PHD est capable de trouver le centroïde de l'étoile au 100e de pixel du guideur. Des simulations très précises ont été faites (5h de calcul en force brute) par un ami pour tester les 100x100 combinaisons possibles avec une FWHM de 0.5 et 1 pixel.

En conséquence, on trouve qu'on a encore un peu d'erreur pour deviner le centroïde avec une FWHM de 0.5, mais quand la FWHM est à 1 on a 1% d'erreur par rapport à la vraie position théorique du centroïde. Autant dire peannuts quand on sait que personne ne guide avec une FWHM de 1, mais plutôt 2 voire 3, et dans ces situations, la précision est encore meilleure...

 

Après, n'oublions pas qu'on a des algos de modération de la décision de correction du guidage : hystérésis, agressivité, min-move. etc.

Notre objectif reste d'avoir une précision de guidage globale de l'ordre du demi-pixel, voire mieux, quart de pixel de l'instrument guidé... Je vous laisse faire le calcul, mais on a de la marge.

Donc au final, on peut déjà guider à un rapport d'échantillonnage de 1 pour 10 entre le guideur et le guidé, et si on veut un bon compromis, 1 pour 5 me semble très bien...

 

Sujet connexe : Du coup, on comprends qu'on se fout royalement de l'angle de la caméra puisque quelle que soit la sous position au 100x100 de la position réelle de l'étoile, on arrivera à détecter sa vraie sous position avec 1% voire moins d'erreur... Peu importe donc qu'elle se déplace en diagonale ou pas vis à vis du capteur.

J'ai eu confirmation par des animateurs d'AIP comme quoi la nécessité de mettre la caméra relativement aux axes de la monture était fondamentale sur PHD1 qui ne faisait pas de changement de repères, mais PHD2 intègre cette fonctionnalité depuis longtemps et les développeurs ont toujours dit "irrelevant". On le voit même dans la dernière vidéo/conférence du développeur, publiée il y a 1 mois environ sur YT...

 

Voilà si çà peut aider.

 

Christophe

 

Modifié 15 novembre 2022 par CDLC

[LucaR]

Ça me suscite une question sur le même sujet: quand on a du mal à trouver des étoiles guides sur un DO, est-ce qu'on ne peut pas biner la caméra guide du coup ? (Si elle le permet). Pour avoir plus de sensibilité. Ça ne fausse pas les calculs du centroide?

[Qwint]

il y a 14 minutes, LucaR a dit :

Ça me suscite une question sur le même sujet: quand on a du mal à trouver des étoiles guides sur un DO, est-ce qu'on ne peut pas biner la caméra guide du coup ? (Si elle le permet). Pour avoir plus de sensibilité. Ça ne fausse pas les calculs du centroide?

 

De ce que j'en ai lu à travers les internets, ça ne fausse pas les calculs : comme on regroupe les photosites, on "grossi" artificiellement les pixels, ce qui revient à augmenter le ratio d'échantillonnage guide/imageur.

Ça augmente effectivement la sensibilité et fait apparaître plus d'étoiles, mais on a plus de mal à identifier et choisir des étoiles guides fiables, qui ne risquent pas de disparaître.

Modifié 15 novembre 2022 par Qwint

[CDLC]

Il y a 1 heure, LucaR a dit :

Ça me suscite une question sur le même sujet: quand on a du mal à trouver des étoiles guides sur un DO, est-ce qu'on ne peut pas biner la caméra guide du coup ? (Si elle le permet). Pour avoir plus de sensibilité. Ça ne fausse pas les calculs du centroide?

 

il y a une heure, Qwint a dit :

 

De ce que j'en ai lu à travers les internets, ça ne fausse pas les calculs : comme on regroupe les photosites, on "grossi" artificiellement les pixels, ce qui revient à augmenter le ratio d'échantillonnage guide/imageur.

Ça augmente effectivement la sensibilité et fait apparaître plus d'étoiles, mais on a plus de mal à identifier et choisir des étoiles guides fiables, qui ne risquent pas de disparaître.

 

Alors oui et non en fait... et pas simple à juger. Je m'explique :

Techniquement, tu as pour effet de diminuer l'échantillonnage, et c'est fait par binning soft. Tu pourrais aussi mettre une lentille convergente devant ta caméra de guidage, çà marche aussi, et si tu te démerdes bien, tu augmentes le champ pour trouver des étoiles.

 

LES POUR :

- tu diminue la FWHM d'une étoile, tu as donc potentiellement moins de chances d'avoir du "star loss" (perte d'étoile) en cas d'un petit bougé, ou d'un petit nuage. Tu seras aussi un peu moins sensible à la turbulence. Tu es aussi un peu moins sensible à une MAP pas parfaite, et un peu moins sensible à une variation de température qui fait bouger ta MAP. Mais attention! n'oublies pas de surveiller cela pour l'imageur principal!

- tant qu'on est pas avec un ratio trop important entre guideur et guidé, on est bon au niveau échantillonnage, donc la détection de centroïde sera toujours suffisante, même si un poil moins précise.

- çà diminue la charge CPU, à la limite, c'est pas plus mal! (image 4x moins grande à analyser!) Du coup, t'as moins de latence pour prendre ta décision si le PC est peu puissant (test fait avec un EEEPC première génération).

LES CONTRE :

- diminuer la FWHM est acceptable, nous l'avons dit, tant que la FWHM n'est pas inférieure à 1... bon, soyons honnêtes... faut vraiment un setup ultra bien réglé pour avoir cela dans un DO. Puis les rapports de focale font qu'on peut tout à fait accepter de guider avec une précision de 2% au lieu de 1% sur la détection du centroïde de ton étoile...

- il sera difficile de vraiment mieux voir une étoile vis à vis du bruit (çà dépend énormément du capteur, les vieilles ASI120/QHY5LII, etc, ne sont pas top à ce niveau), soit tu l'as déjà un peu, soit tu n'auras toujours pas assez de signal pour avoir une étoile propre. Dans cette situation, il vaut mieux augmenter le temps de pose (mais c'est aussi selon la stabilité naturelle de la monture).

- les effets de répartition aléatoire du bruit (photonique/électrique = effet de neige) auront plus de poids dans la décision, car ils feront plus "balancer" le centroïde de ton étoile.

 

Chaque setup a toujours ses petites marges d'amélioration. fais des tests!

N'oublies pas à chaque fois d'utiliser l'assistant de guidage, car les paramètres d'hystérésis et de min-move doivent être adaptés à chaque fois que tu changes l'échantillonnage du guideur (que ce soit par la focale, un diviseur de focale ou par le changement du mode de bining de la caméra).

 

En espérant aider. J'apprends toujours!

Modifié 15 novembre 2022 par CDLC

[Qwint]

Merci pour toutes ces précisions et retours d'expériences !

 

Autre chose que j'ai lu à plusieurs reprises : faire du binning avec un rapport d'échantillonnage de 0,7 est intéressant (par exemple avec un instrument de grande focale et un oag), ça le fait passer au-dessus de 1:1, avec un rapport plus important, ça fait vite sortir de la limite supérieure (4-5). 

 

Il y a 3 heures, CDLC a dit :

il sera difficile de vraiment mieux voir une étoile vis à vis du bruit

@CDLC : Je m'étonne, le binning ne permet-il pas justement d'améliorer le rapport signal-bruit ? (Comme la grande majorité des techniques associées au guidage, me rends-je compte. ^^)

Modifié 15 novembre 2022 par Qwint

[CDLC]

Il y a 16 heures, Qwint a dit :

Merci pour toutes ces précisions et retours d'expériences !

 

@CDLC : Je m'étonne, le binning ne permet-il pas justement d'améliorer le rapport signal-bruit ? (Comme la grande majorité des techniques associées au guidage, me rends-je compte. ^^)

C'est pas aussi simple (ce serait tellement top)...

J'avoue que j'ai du mal à expliquer le phénomène.

On a à la fois une amélioration du rapport signal/bruit, c'est vrai, et tu as moins de chances de perdre ton étoile,

et à la fois le fait que le bruit (d'origine électronique, mais aussi, la répartition aléatoire de l'arrivée de la lumière) est aléatoire, et donc, il a pour effet de faire un peu danser ton étoile guide car il a un impact sur la bonne détection de la gaussienne et du centroïde, puisqu'il est "additionné".

Donc, baisser l'échantillonnage par le bining va avoir pour effet que dans les cas où le bruit vient "déstabiliser" la forme de ton étoile, il en décale la détection de centroïde...

 

@Thierry Legault en parle indirectement dans sa conférence "quel est le meilleur APN pour l'astrophoto". Je vais bientôt la publier sur mon YT, je comprendras mieux le phénomène quand tu la verras.

Mais bon, je sais que je n'utilise pas les bons mots et que la façon d'exprimer cela est très peu académique, certains ici sauront réexprimer cela plus correctement.