Test 3 sigma pour déterminer le temps de pose unitaire optimal
=========================================================
soulearth a écrit : ↑01 mars 2023, 17:05
kaelig a écrit : ↑Aujourd’hui, 15:49
train de faire un tableau 3 sigma pour ma 533MM.
Je suis curieux de voir comment ca se présente. Je te piquerai bien l'idée...
Pour répondre à ta question
@soulearth
Rappel du setup:
monture AM5, Newton Skywatcher 130PDS, caméra ASI 533MM refroidie à -10°C,
guidage avec une 290MM mini, prise de vue avec ASIAIR plus, Gain 100 (unitaire), bin 1
0) Point de départ: le principe
=============================
Le principe du calcul des 3 sigma est simple: si j'ai un temps de prise de vue donné (par exemple 2h), quel temps de pose unitaire sera optimum?
On va prélever une mesure de sigma sur un échantillon carré de fond du ciel si possible exempt d'étoiles
On prend le sigma d'un bias, pour une caméra donnée (pour votre caméra, cette valeur reste fondamentalement la même)
On prend une brute, on soustrait le dark et le flat et on mesure le sigma résultant
On fait le ratio entre les deux, la valeur doit être comprise entre 3 et 5
Pour faire simple:
- ratio trop bas, l'image manque de détails
- ratio trop haut, du détail, mais les zones lumineuses sont trop exposées
Ne pas oublier qu'en post-traitement, la mathématique du traitement du signal travaille sur une gaussienne et que pour avoir une gaussienne correcte, il faut environ 40 échantillons.
Tout est une histoire de compromis: exposé suffisamment pour avoir les détails (signaux de faible amplitude)
mais pas trop pour ne pas surexposé les zones lumineuses tout en ayant suffisamment d'échantillons
pour avoir un traitement du signal digne des lois mathématiques et ce pour un temps de prise de vue donnée
(car si on tend vers l'infini, cela ne sert plus à rien 
)
Je suis parti de ce post de Colmic qui est très bien fait:
"(Topic unique) calculs et généralités autour des CMOS (calcul des 3 sigma, gain à utiliser, analyse d'un capteur...)"
https://www.webastro.net/forums/topic/1 ... n-capteur/
Je cite:
"
Temps de pose unitaire minimum
Sur une image nous avons du signal et du bruit. Du bruit de fond de ciel (ou bruit photonique), du bruit thermique et du bruit de lecture, principalement.
Le signal évolue comme la somme des signaux.
Le bruit évolue comme la somme quadratique des différents bruits (racine carré de la somme des bruits au carré).
Par conséquent plus on pose, plus le signal monte, mais le bruit quant à lui monte moins vite.
On augmente ainsi le rapport signal / bruit (RSB) avec un temps de pose unitaire plus long, ou avec un nombre de poses plus élevé, sachant que plus le temps de pose total est élevé plus le RSB le sera également.
Mais il faut quand même que les signaux les plus faibles ne soient pas noyés dans le bruit sur une pose unitaire sinon ils n'apparaîtront pas quelque soit le temps de pose total.
Pour calculer le temps de pose unitaire minimum, le bruit de fond de ciel doit être au moins 3 fois supérieur à l'ensemble des autres bruits *.
L'amplitude du bruit est caractérisée par son écart-type ou sigma. C'est ce qu'on appelle la règle des 3 sigma.
"
1) Outil utilisé
===============
Pour faire ce travail, je suis passée par Siril après quelques tests
- avec Asistudio, deux soucis: on ne peut retirer le flat sans le bias et les valeurs trouvées après avoir retirées le dark n'étaient pas répétitives sur la même image (comme s'il y avait un algorithme qui appliquait un coefficient de pondération au dark ou corrigeait un biais.
- avec Pix, même avec le script WBPP, trop lourd à utiliser, trop de fenêtres à ouvrir et à fermer, donc j'ai passé mon chemin.
Je suis revenue à Siril après avoir relu le post de colmic, je fais le post-traitement avec un dark unitaire et un flat unitaire directement dans Siril, je mesure le même carré (pas besoin de le refaire).
Je reporte dans mon fichier excel les valeurs et je fais les calculs.
Note importante: il est important de faire le test à différent temps sur la même cible et sur le même temps, cela permet une meilleure mesure relative du sigma pour les différents temps de pose. Il faut le faire pour chaque filtre, au gain utilisé, au bin utilisé et à la température de refroidissement de la caméra choisie.
2) Mise en pratique
=================
J'utilise SIRIL pour faire ce travail.
Note: suite à la remarque
@Olivier-Fantasy ci-dessous, pour une caméra couleur, penser à dématricer. Moi, j'ai une caméra mono, je suis tranquille
J'ouvre un bias unitaire, je dessinne un carré d'environ 100 x 100 pixels (si ca fait un peu plus ou un peu moins, ca ne change pas grand chose),
clic droit souris, option statistique, je lis la valeur de sigma
- Siril_Bias_n2_statistic.jpg (88.08 Kio) Consulté 2334 fois
Je l'ai fait pour une dizaine de bias, la valeur est d'environ 6,2 pour ma caméra
Ensuite j'ouvre une brute unitaire, moi, je fais trois mesures:
- une sur la brute;
- une sur la brute après avoir retiré le dark;
- une sur la brute après avoir retire le dark et le flat.
Je prends une brute de M101 en filtre de luminance (L2):
- Siril_M101_60s_brute_sigma.jpg (94.5 Kio) Consulté 2334 fois
Ensuite je vais dans la section pré-traitement à droite, je fais en deux étapes une fois le dark et une fois le flat (ne pas oublier de décocher le dark dans ce cas) mais on peut faire les deux en même temps
- Siril_M101_extract_dark.jpg (112.03 Kio) Consulté 2334 fois
Puis appuyer sur pré-traiter, aller sur l'image, cliquer droit souris, aller dans statistiques, une nouvelle valeur de sigma apparait
- Siril_M101_60s_brute_cal_dark_sigma.jpg (113.4 Kio) Consulté 2334 fois
Puis faire le flat (ne pas oublier de décocher le dark dans ce cas)
- Siril_M101_extract_flat.jpg (100.35 Kio) Consulté 2334 fois
Puis appuyer sur pré-traiter, aller sur l'image, cliquer droit souris, aller dans statistiques, une nouvelle valeur de sigma apparait
- Siril_M101_60s_brute_cal_dark_cal_flat_sigma.jpg (117.98 Kio) Consulté 2334 fois
Ici on lit sigma : 31,5
Le ratio 3sigma sera: 31,5 / 6,2 = 5,08
Donc ici, on peut baisser le temps de pose 60s à 30s sans soucis 
NOTE TRES IMPORTANTE: ce n'est pas l'évangile, la valeur absolue n'est pas importante, c'est la grandeur qui l'est ... un ratio de 2 est insuffisant, un ratio entre 3 et 5 est correct, au-dessus il faut se poser la question en fonction de ce que rend l'image. Cela peut varier en fonction des nuits ... mais l'ordre de grandeur restera (un temps avec un ratio de 2 ne deviendra jamais 4). Il faut évidemment faire ce test sur des nuits "correctes" sinon ca ne veut rien dire.
3) Premiers résultats avec la caméra ASI 533MM
=========================================
Les mesures ne sont pas finies car il va me falloir faire des temps de pose supplémentaire pour certains filtres.
La valeur sigma mesurée et utilisée pour les calculs pour l'image bias est de 6,2 pour ma caméra
Ce sont des premiers résultats, les valeurs sont indicatives de la tendance à suivre.
Pour le filtre luminance (Astronomik L2)
------------------------------------------------------
- 3sigma_excel_L2.xlsx.jpg (22.14 Kio) Consulté 2334 fois
Premières conclusions: il faudra tester sur un temps de pose de 30s, cela sera peut-être suffisant et cela permettra plus d'échantillons.
Pour les filtres RGB (Astronomik 2c)
---------------------------------------------------
- 3sigma_excel_RGB.xlsx.jpg (47.94 Kio) Consulté 2334 fois
Premières conclusions: 120s est trop, 60s est un peu limite (notamment sur le filtre R), un test à 90s est nécessaire.
Pour les filtres SHO
-------------------------
- 3sigma_excel_SHO.xlsx.jpg (51.68 Kio) Consulté 2334 fois
Premières conclusions:
- sur le filtre Halpha, on pourrait descendre à 180s, 240s serait peut-être un bon compromis (40x300s = 50x240s)
- sur les filtres O3 et S2, 300s est un peu limite, augmenter le temps de pose à 360s? passer en bin2? augmenter le gain (mais sur l'Asiair, il n'y a que trois choix).
CONCLUSION
===============
Le test 3 sigma est une technique qui permet de mieux connaitre sa caméra et si possible d'avoir le meilleur compromis sur le temps de pose (une sorte d'optimum).
Il s'agit de déterminer le meilleur compromis. On peut le faire à chaque cible, mais pour ma part, je pense déterminer un temps de pose unitaire pour chaque groupe qui
assurera un choix suffisant dans chaque cas.
J'espère avoir un peu éclairé ta lanterne
Merci d'avance.
