Cmos Couleur vs Mono

[John Mc Burn]

On parle souvent de la différence de sensibilité et de résolution entre les capteur mono et les capteurs couleurs, souvent a coup de chiffres qui ne permettent pas de réellement mesurer l’écart de façon concrète.

Hier soir nous avons observé la même galaxie avec un autre vatiste qui se reconnaitra, et il m'a fait remarqué qu'au bout de 28mn il était loin d'avoir autant de signal que sur le screen que j'avais posté juste avant sur Ava. On a ensuite comparé nos résultats et comme il se trouve qu'on a tous les deux un 150/750 avec un petit capteur et un ciel équivalent, la comparaison pouvait avoir du sens.

Il se trouve que pendant la capture de cette galaxie, j'avais fais des screens a 60/300/600/1200s a des fins de "propagande" sur Astrosurf dans un de mes posts

ce GIF en est tiré (posté ce matin aussi dans mon fil VA, il faut cliquer dessus pour lancer l'animation)

Tous les screens originaux sont visibles sur Discord dans le bistrot


Voici le comparatif avec l'accord de l'auteur des images couleurs

Il faudrait bien sur faire ce type de comparaison de façon plus rigoureuse, la il s'agit simplement de voir la tendance a partir de screen en live (aucun traitement derrière), mais ça correspond bien a la théorie couramment évoquée, et ça permet de mieux saisir la différence entre les deux, ça parle plus que des chiffres!

Pour être plus précis, on a d'un côté un IMX385C avec des pixels de 3.75µ et de l'autre un IMX290M avec des pixels de 2.9µ, les deux sur un N150/750

[sebb916]

Merci pour cette comparaison.
Tu pourrais mentionner les capteurs il ne me semble pas les avoir vu ?

[John Mc Burn]

Merci pour cette comparaison.
Tu pourrais mentionner les capteurs il ne me semble pas les avoir vu ?

c'est ajouté

[pejive]

Oui mais il faudrait aussi voir la différence avec un filtre; les cameras couleur ont une sensibilité supérieure à celle des mono dans le rouge et le proche infrarouge.
Que donne la mono avec un IR-pass 685nm ?
De plus avec une taille de pixels différentes la comparaison est biaisée

[spica2000]

c'est sur que pour aller chercher des tachouilles qui de toute manière ne montreront pas de couleur, mieux vaut le N&B.
Mais je te laisse expliquer à la daronne qu'il me faut aussi une 2600mm

[John Mc Burn]

pourquoi mettre un filtre sur une mono puisque tout passe? Un capteur couleur c'est un capteur mono avec une matrice de bayer, je ne pense pas que la matrice de bayer donne une meilleure sensibilité en IR. Si tu vires la matrice de Bayer d'un IMX462 (qui est un IMX290 upgradé) tu conserves la même sensibilité en IR, il me semble.

@pejive oui la comparaison est biaisée en faveur du capteur couleur qui a des pixels beaucoup plus gros, et selon une légende il parait que c'est mieux

Mais les legendes ne tiennent pas compte de tout car c'est vrai uniquement a technologie equivalente, et même a techno equivalente, un capteur mono à petit pixels sera toujours bien plus sensible qu'un capteur couleur avec des pixels plus gros...

Je parle pour le signal bien sur, pas pour la résolution.

[Ubuntu]

Merci pour cette comparaison.
Tu pourrais mentionner les capteurs il ne me semble pas les avoir vu ?

Il faut aussi rajouter que la 385 n'est pas refroidie... donc je ne sais pas si on peut vraiment comparer...
Mais ce comparatif est intéressant
Faudrait faire un test avec une cam couleur refroidie et la 290MM

[John Mc Burn]

@Ubuntu Les deux sont sous dark et flats, sauf si les darks de la 385 etaient aux fraises, vu la température la nuit dernière ce n'est pas ce qui determine le resultat, j'aurai pu me mettre a temperature ambiante que ça n'aurait pas changé grand chose question "signal" Et pour avoir déjà comparé un cmos couleur refroidi avec un mono refroidi, ça ne change absolument rien au résultat puisque le probleme c'est uniquement la matrice de Bayer

(@clouzot qui a les deux mêmes capteurs en mono et en couleur pourrait facilement le démontrer)

Mais encore une fois ce test n’était pas prévu et il n'a pas vocation a être rigoureux, et il ne l'est pas, c'est juste une façon de montrer ce qu'on sait déjà de façon "palpable" : un capteur mono est 2 a 3x plus sensible qu'un capteur couleur.

Il ne faut pas s'attarder ici sur la résolution car ce n'est pas comparable, la fwhm peut influencer le résultat, on avait pas forcement la même, et les pixels plus petits sont avantagés des le départ pour la résolution.

La c'est juste pour le signal, puisque c’était la remarque première de l'auteur des images en couleur.

Et il ne s'agit pas non plus de dire triomphalement que le mono c'est mieux, ça permet juste de répondre a des questions souvent posées pour ceux qui hésitent entre les deux. Si on donne des chiffres ça ne répond pas à ces questions.

[Petit Astro]

Certes le test n’est pas rigoureux et il ne se targue pas de l’être, aucun test ne le serait vraiment à vrai dire.

Il faudrait faire des images avec exactement le même ciel (donc à un endroit donné) avec le même seeing fait au même instant (car la transparence du ciel change) avec le même scope et 2 capteurs identiques refroidi à la même T° : L’un avec matrice de bayer et l’autre sans.

Même avec deux scopes identiques postés au même endroit lors de la même nuit au même instant en parallèle, il pourrait y avoir une différence de polissage des miroirs, de qualité de réflexion et de transparence des lentilles traversées... avant d’arriver au capteur et le test serait faussé. Il faudrait refaire le test en inversant les caméras mais ça ne suffirait pas.

Un même modèle de capteur pour camera pris dans une chaîne de production à deux instant différents, l’un qui va sur une version en couleur et l’autre sur une version mono ben il peut y avoir des différences car il y a des tolérances dans chacun des composants électroniques qui composent les caméras. Tous les appareils électroniques ont un numéro de série qui permet de les identifier dans une chaîne afin de pouvoir entre autre discriminer statistiquement suivant les retours de pannes, sur quels lots les pannes se situent le plus souvent et pouvoir corriger ces dites pannes plus facilement en déterminant les fonctions incriminées , les fournisseurs de composants associés, en changer s’ils n’offrent pas la qualité voulue, faire des rappels produits ...

On pourrait palabrer des heures sur la pertinence du test et ces conditions de réalisation.


Cependant, un phénomène physique reste incontestable c’est que lorsqu’un signal lumineux traverse un milieu « dit » transparent comme le verre par exemple, il y a toujours une certaine quantité de lumière qui est reflétée (c’est l’objectif du filtre), une absorbée par le matériaux puis diffusée ça et là et enfin une quantité qui traverse complètement.

La matrice de bayer étant devant le capteur sur les versions couleurs, forcément il y a une perte de signal.

On ne choisit pas pour rien de préférence,
- une mono en guidage,

Et on fait la couche de luminance avec une mono en Astrophoto pour le gain en résolution et la sensibilité accrue, même si l’on dispose de la camera en version couleur en doublette dans son escarcelle pour faire les couche RVB (pour ceux qui ne veulent pas s’équiper d’une roue à filtre et de filtres).

Mono gagnera toujours sur ces 2 aspects : sensibilté et résolution. Les versions « couleur » c’est pour leur praticité, simplicité de mise en œuvre et coût réduit quelles sont généralement choisies, (pas de roue/tiroir et filtres RVB à gérer) pour celles et ceux qui souhaitent imager en une seule passe des objets en couleur. (Belles nébuleuses par exemple)

[bemo47]

ependant, un phénomène physique reste incontestable c’est que lorsqu’un signal lumineux traverse un milieu « dit » transparent comme le verre par exemple, il y a toujours une certaine quantité de lumière qui est reflétée (c’est l’objectif du filtre), une absorbée par le matériaux puis diffusée ça et là et enfin une quantité qui traverse complètement.

La matrice de bayer étant devant le capteur sur les versions couleurs, forcément il y a une perte de signal.

On ne choisit pas pour rien de préférence,
- une mono en guidage,

mais, mais, mais..... j'ai lu en diagonale tout ce comparatif, mais il me semble que jamais vous ne citez la vraie différence entre mono et couleur, c'est pas une question de sensibilité ou vitre devant la capteur qui fait filtre ou autre...
c'est juste que pour un même capteur, sur une mono tous les pixels sont utilisés pour l'image restituée, et sur un capteur couleur on regroupe ces pixels par 4 (la fameuse matrice), la définition d'un capteur mono est automatiquement largement supérieure à celle d'un capteur couleur, à capteur identique évidemment. D'ailleurs je ne sais pas bien comment on fait pour restituer malgré tout autant de pixels sur les brutes couleur que sur les brutes N&B, le dématricage ferait une extrapolation du groupe de 4 pixels RVVB ( ou autre) pour restituer 4 pixels avec un mélange de couleurs correspondant aux 4 pixels de la matrice ?

prenez la 1600MM et la 1600MC (que vous trouverez dans les discontinued products chez ZWO), les caractéristiques capteurs sont rigoureusement les mêmes, et pourtant l'une est couleur, l'autre est N&B, mais c'est vraiment la définition qui fait toute la différence, par contre avec la couleur pas besoin de faire 4 images avec 4 filtres pour avoir une image finale couleur... l'usage est différent;

me trompè-je quelque part ????

d'ailleurs c'est bien exactement ce que l'on voit sur l'image comparative du 1er post, la N&B a une définition nettement supérieure à la couleur, ça me semble très visible .... d'ou l'intérêt pour les tachouilles certes, mais c'est valable dans tous les cas.

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[Ubuntu]

Exactement @bemo47 , c'est ce que je voulais rajouter
Premièrement effectivement la Mono n'a pas de filtre donc elle est forcément plus sensible.
Pour la définition on a la debayerisation qui fait une sorte de moyenne sur les pixels de même couleurs... donc une caméra comme la IMX385 n'a en fait que des vrais pixels de 3,75x2 = 7,5 microns de côté.

[John Mc Burn]

@bemo47 c'est ça, tout réside dans les algorithmes chargés de restituer l'information avec de 50 a 75% des données manquantes, et ils font plutôt bien le job car la perte de résolution réelle est moins catastrophique que celle attendue sans la magie des calculs.

Au traitement, le logiciel va décomposer la matrice de BAYER et recomposer 1 pixel couleur comme ceci :


Pour un point de l'image qui correspond à un pixel rouge du capteur :
R = Signal du pixel rouge.
V = Moyenne des signaux des 4 pixels verts voisins.
B = Moyenne des signaux des 4 pixels bleus voisins.


Pour un point de l'image qui correspond à un pixel vert du capteur :
R = Moyenne des signaux des 2 pixels rouges voisins.
V = Signal du pixel vert.
B = Moyenne des signaux des 2 pixels bleus voisins.


Pour un point de l'image qui correspond à un pixel bleu du capteur :
R = Moyenne des signaux des 4 pixels rouges voisins.
V = Moyenne des signaux des 4 pixels verts voisins.
B = Signal du pixel bleu.

Et oui, les capteurs mono et couleurs sont exactement les mêmes, a la matrice de Bayer près, c'est la raison pour laquelle il n'y a aucune raison pour que les capteurs couleurs soient plus sensibles en ceci ou cela, puisqu'ils héritent des caractéristiques de sensibilité du capteur mono dont ils sont issus, le fait que la 462 par exemple ne soit commercialisée qu'en version couleur pour nous autres astrams ne doit pas faire croire que les capteurs couleur sont plus sensibles en IR, il y a juste des capteurs avec des spécifications natives différentes en fonction de l'utilisation qui en sera faite (la grande majorité des capteurs utilisés en astronomie sont issus du monde de la videosurveillance, les plus grands modèles du monde de la photographie).

Si l'IMX 462 est plus sensible en IR c'est uniquement dû a l'architecture des capteurs Exmor de 6eme génération, qui ont des pixels physiquement plus "profonds" afin d'accroitre la sensibilité dans le visible comme dans l'IR, la matrice de bayer n'y est absolument pour rien

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[clouzot]

(@clouzot qui a les deux mêmes capteurs en mono et en couleur pourrait facilement le démontrer

Encore faudrait-il qu’il ait du ciel. Mais c’est prévu, oui, ainsi d’ailleurs qu’un retest de la 294c en poses longues avec l’IDAS.

[John Mc Burn]

Oui on a vu qu'il y avait quelques nuages au dessus de chez toi hier soir

[Petit Astro]

@bemo47 : les deux aspect sont évoqués : Sensibilité et résolution ! (Lis jusqu’au bout)

Mais le test de Nico était avant tout pour montrer la différence en terme de sensibilité avec une petite perte sur les capteurs couleurs.

C’est bien la matrice avec ses mini filtres placés devant le même capteur qui en est la cause. Effectivement cela induit également une perte de résolution.

Chez nos amis astrophotographes : La couche de luminance est faite avec une camera mono, ils y passent du temps d’ailleurs. En bin 1 (si bien échantillonnés).
Ensuite soit ils ont une deuxième cam équivalente en couleur et font en une passe les 3 couches couleurs soit ils utilisent à minima un filtre R puis V puis B avec une roue, le plus souvent mais en bin 2 pour upgrader la sensibilité et se fiche un peu de la définition pour la couleur. Et ils passent aussi moins de temps sur les couches couleurs qui n’ont pas besoins de résolution de ouf, celle-ci ayant déjà été récupérée avec la couche de luminance. Donc ça ne prend pas 4 fois plus de temps qu’avec aune camera couleur non plus. Ils gagnent sur tous les tableaux temps d’expo, sensibilité et résolution. Au pris d’un post traitement pour assembler les couches et du matériel nécessaire.

[clouzot]

Oui on a vu qu'il y avait quelques nuages au dessus de chez toi hier soir

Malheureusement la configuration météo ne laisse rien présager de bon pour les 15 prochains jours ici. Peut-être dimanche soir.

[John Mc Burn]

@bemo47 : les deux aspect sont évoqués : Sensibilité et résolution ! (Lis jusqu’au bout)

Mais le test de Nico était avant tout pour montrer la différence en terme de sensibilité avec une petite perte sur les capteurs couleurs.

Oui, même si le terme choisi est faible, on parle quand même a minima d'un temps de pose plus que doublé pour arriver au même signal (sur un setup comparable avec un ciel comparable)

C'est plus parlant en passant tout le monde en niveau de gris, avec toujours les 28mn du cmos couleur vs 5mn/10mn/20mn en cmos mono.

La pour simplifier, on voit que les 10mn en mono en montrent autant que les 28mn en rvb, il y a probablement des biais puisque tout n'est pas comparable sur ces deux images, il n'en reste pas moins vrai qu'on retrouve l’écart naturel entre les deux types de capteurs. Un capteur mono est a minima 2X plus sensible que son homologue a matrice de bayer en imagerie sans filtres interferenciels (avec filtres a bande étroite l’écart est encore plus grand).

Je ne m'attarde pas sur la résolution qui ne peut pas être comparée ici puisque que les 2 capteurs n'ont pas la meme taille de pixels et que les plus petits offrent de fait une meilleure resolution sans avoir besoin de la résolution supplémentaire constatée en mono)

C'est quelque chose a prendre en compte si on souhaite se concentrer sur ce type de cibles si la couleur n'est pas un critère décisif pour l'astram au moment du choix.

En VA ça fait quand même une sacrée différence...


Il y a des solutions pour améliorer les choses avec un cmos couleur, pour s'aligner sur la sensibilité il suffit d'imager avec un F/d plus réduit, pour recuperer de la résolution il suffit de rallonger la focale, mais faire les deux en même temps n'est pas toujours simple, et ce n'est pas le même matériel

En tous cas je le redis, il ne s'agit pas ici de dénigrer ou de polémiquer sur l’intérêt de tel ou tel capteur mais juste d'essayer de rendre "palpable" la différence entre les deux (même si c'est a la louche, on reste dans les résultats attendus), à destination de toutes celles et ceux qui se posent la question sur l’écart concret qu'on peut avoir entre les deux solutions.

Si ça peut permettre de choisir avec plus d'informations c'est bénéfique. Comme tout le monde, je préfère les images en couleurs

[Ubuntu]

@John Mc Burn , c'est clair qu'au niveau sensibilité y a pas photo, merci pour ce comparatif ça fait clairement voire sérieusement réfléchir...

Ok donc si on passe maintenant aux modèles de caméras mono disponibles sur le marché... on a:
- La 290MM refroidie ou non
- la 294MM refroidie
- la 1600MM refroidie

Tu en connais d'autres ?

[PLina]

183mm en refroidie chez Zwo et QHY

[clouzot]

...et la 2600MM chez ZWO. Avec les équivalents chez Altair (26M, ainsi que la 115M qui correspond à la 294MM).

[sebb916]

@John Mc Burn , c'est clair qu'au niveau sensibilité y a pas photo, merci pour ce comparatif ça fait clairement voire sérieusement réfléchir...

Ok donc si on passe maintenant aux modèles de caméras mono disponibles sur le marché... on a:
- La 290MM refroidie ou non
- la 294MM refroidie
- la 1600MM refroidie

Tu en connais d'autres ?

Tu as l'Atik Horizon 2 qiu a il me semble le même capteur que la 1600 (à vérifier)

[John Mc Burn]

On a aussi la QHY268M qui est l'équivalent de la 2600M et de la 26M

Également la QHY600M (IMX455 qu'on trouve dans la 6200, on est sur du FF) qui cartonne chez les AP

Sont aussi dispo en mono les IMX174 (pixels de 5.8µ, assez sensible mais techno un peu datée et surtout sujette au banding, surtout remarquable pour son débit en planétaire et son efficacité en poses courtes), IMX178 (c'est du STARVIS, a eviter sans frigo mais sinon ça marche comme un 183 puisque c'est le même en plus petit)

Donc en gros sans parler de marques, du plus petit au plus grand, on a:

*IMX290M (BSI Starvis 2.9µ/1920x1080)

*IMX174M (FSI 5.86µ/1920x1200)

*IMX178M (BSI Starvis 2.4µ/3072x2048)

*IMX492M (BSI 2.315µ - 4.63µ en mode quad bayer/3792x2824)

*Panasonic mn34230pl (FSI 3.8µ/4656x3520)

*IMX183M (BSI Starvis 2.4µ/5472x3648)

*IMX571M (BSI 3.76µ/6224X4168)

*IMX455M (BSI 3.76µ/9568x6380)

Il en existe d'autres mais on ne les a encore jamais vu chez un intégrateur grand public (QHY en a en rayon mais c'est plutôt pour les pros)

Pour les modèles listés ci dessus on les trouve tous chez QHY (qui est le seul a proposer des versions refroidies sur tous les modeles cités), on en trouve une partie chez Altair et ZWO (mais pas toutes en refroidies), et Atik et d'autres ont aussi proposé le Panasonic (le capteur de la QHY163/ASI1600 entre autre)

[Ubuntu]

*IMX492 (BSI 2.33µ - 4.63µ en mode quad bayer/3792x2824)

Le mode quad bayer ça sert a faire du bin 2 ?

Et il y a la 294MM avec des pixels de 4,63 micron et 4144*2822 de résolution

[John Mc Burn]

le mode quad bayer lit les pixels par 4 si ma mémoire est bonne, ça simule des pixels plus gros, c'est du binning forcé. Dans le cas de la 294, qu'elle soit mono ou pas (IMX294/IMX492 pour la mono) le capteur fait en réalité 47Mpx (on peut maintenant exploiter ce capteur en bin 1 mais ce n'est pas encore parfait). Donc oui dans le mode quad bayer qui est le mode normal sur ces cameras, tu travailles par défaut en bin 2, ce n'est pas un vrai capteur 11.6Mpx avec des vrais pixels de 4.63µ (ça n'existe pas au catalogue grand public, sauf chez des fabricants de capteurs qu'on est pas prêt de voir en astro )

[John Mc Burn]

@Ubuntu j'ai listé par type de capteur et pas par denomination commerciale (qui change d'une marque a l'autre), la 294M a un IMX 492

j'ai mis la résolution en 4/3, apres les chiffres ne sont pas tous comparables car il y a une difference si on prend tous les pixels, les pixels effectifs, les pixels actifs, et le nombre de pixels recommandés par le constructeur (et dans les pubs le chiffre indiqué n'est pas toujours celui réellement effectif, je ne sais pas quelle taille sort effectivement mais ceux qui l'ont ont la réponse!), exemple dans la datasheet de l'IMX 492:

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* chiffres a considérer en bin 1, en quad bayer tu divises par 2