[Tuto] Trouver l'offset/brightness de sa caméra en quelques clics

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[Tuto] Trouver l'offset/brightness de sa caméra en quelques clics

Message par clouzot » 19 janv. 2020, 19:08

Après les question sur les gains et le temps de pose, l'une des interrogations qui revient souvent est la façon de déterminer le bon offset pour sa caméra CMOS.

Attention, il ne s'agit pas Bias/Offset frames que l'on utilise principalement avec les capteurs CCD. Les CMOS récents n'ont pas réellement besoin de bias frames. Par contre, il faut régler leur offset.

Rappelons simplement de quoi il s'agit. Le capteur de la caméra est constitué de pixels plus ou moins indépendants, qui vont renvoyer une valeur correspondant à la quantité de lumière reçue. En théorie, dans le noir complet, un pixel devrait renvoyer une valeur nulle. Mais ces pixels ne sont jamais parfaits et ils sont soumis à plusieurs sources de bruit : la température, les rayonnements infrarouges des puces électroniques placées juste à côté...

Bref, en moyenne, un pixel va renvoyer une valeur correspondant à la lumière reçue, mais va s'additionner un bruit aléatoire qui va faire osciller cette valeur autour de la moyenne.

Ce n'est pas un problème en soit, car il existe beaucoup de techniques pour atténuer ce bruit (à commencer par l'empilement des images, qui réduit progressivement l'incidence du bruit), et les fameux darks (qui sont une "photo" du bruit que l'on va ensuite soustraire à toutes les images).

Mais encore faut-il que ces traitements puissent fonctionner dans les meilleures conditions. En particulier, imaginons un pixel recevant un peu de lumière, de façon à ce qu'il renvoie une valeur de 3. Ce pixel est soumis à un bruit (dû à la température, ou autre), d'une amplitude de 10 (5 au-dessus, 5 en-dessous). La valeur réelle que renvoie le pixel est donc située entre...(allez-y, calcul mental...)
(lumière) 3 + (bruit) 5 = 8, et (lumière) 3 - (bruit) 5 = -2

Manque de bol : le pixel ne sait pas renvoyer une valeur négative comme -2. Alors il renvoie un beau zéro. C'est ce qu'on appelle une saturation, et elle va empêcher d'enlever convenablement le bruit par empilement. Mais comment faire ?

~~~ NE PANIQUEZ PAS ~~~

Toutes les caméras disposent d'un réglage appelé offset, ou brightness, selon les marques. Son action est de rajouter systématiquement une valeur fixe à la valeur du pixel, avant que celui-ci ne renvoie sa propre valeur.

Si l'on reprend notre exemple, pour éviter la saturation à zéro, il suffirait de rajouter systématiquement +2 à tous les pixels. Ce serait donc la valeur d'offset à utiliser et nous allons voir comment la déterminer.


Prérequis

Pour ce faire, vous aurez besoin d'un outil logiciel unique, toujours le même : Sharpcap Pro, et la licence qui va avec (12 euros par an, c'est donné).

Vous n'avez même pas besoin de télescope. Il suffit de connecter sa caméra, et de laisser le bouchon en place. Oui, on va photographier du noir.


La préparation

Lancez Sharpcap, connectez-le à votre caméra aveugle, puis commencez par régler un gain moyen (pile au milieu du curseur de gain), et un temps d'exposition de quelques secondes (entre 2 et 4s, disons).

Vérifiez que Sharpcap n'affiche bien qu'une image vide et noire. Sinon, quelqu'un a enlevé le bouchon pendant que vous aviez le dos tourné. Un sanglier, probablement.

Nous allons utiliser un superbe outil appelé le Smart Histogram, que l'on peut afficher en cliquant sur ce bouton (généralement placé en haut à droite dans Sharpcap)
SC-Tuto-histogram_button.jpg
SC-Tuto-histogram_button.jpg (1.12 Kio) Consulté 6301 fois
Cet histogramme vous permet d'analyser finement l'image capturée par votre caméra, en temps réel, et va vous donner des informations sur le signal, en particulier vous dire comment il se situe.

Normalement, cet histogramme va se présenter comme suit.
- si la case "Logarithmic' n'est pas cochée... ben cochez-la.
image.png
image.png (36.04 Kio) Consulté 6292 fois
Vous remarquez plusieurs choses :
- il y a une courbe blanche dans l'histogramme, qui est basse à gauche, monte brutalement et fait un pic symétrique, puis redescend en allant vers la droite.
- si vous avez une caméra couleur, on a aussi des courbes rouge, verte et bleue. Auquel cas, on se concentre sur celle des trois courbes de couleur qui s’étend le plus à gauche de l’histogramme
- on ignore le reste des informations présentes


La méthode

Le but de la manoeuvre : réussir à déplacer le pic de la courbe blanche de façon à ce que la partie gauche du pic ne soit pas tronquée.

Le seul outil à disposition : le réglage d'offset ou de brightness.

Commencez par le mettre à fond : vous devriez observer que le pic se déplace vers la droite.

Réduisez ensuite progressivement l'offset, pour placer le pic le plus à gauche possible, mais sans que sa partie gauche ne soit tronquée. Notez la valeur relevée.

Refaites le test pour plusieurs valeurs de gain (de 0 à 100%) : il est probable que la bonne valeur d'offset soit légèrement différente selon le gain.

Ensuite, vous avez le choix : soit vous utilisez une seule valeur d'offset pour tous les gains (la valeur la plus haute relevée lors de vos tests), soit vous vous notez une valeur optimale pour chaque gain


Si jamais ça ne marche pas

Vous répondez à ce sujet en joignant une copie d'écran de Sharpcap avec son grand histogramme et vos réglages de gain, offset, et de temps de pose.


Remarques diverses
  • Une fois l'offset déterminé, vous devrez refaire votre banque de darks avec cette nouvelle valeur. En effet, un dark ne peut être soustrait tel quel à l'image entrante que si tous les réglages (exposition, gain, balance des couleurs, et donc offset/brightness/black level) sont identiques. Il est possible d'utiliser des darks faits avec des réglages différents par une mise à l'échelle, mais cela dépasse largement le cadre du présent tutoriel
  • Si, d'esprit curieux, vous regardez l'histogramme d'un signal dark alors que le dark correspondant est soustrait, la courbe de l'histogramme ne sera plus décollée de la gauche. C'est normal. Le signal que vous obtenez alors est (idéalement) constitué uniquement du bruit thermique aléatoire, et non plus du bruit aléatoire additionné au bruit systématique (pixels chauds). Le résultat est donc d'intensité bien plus faible et se "colle" à la gauche de l'histogramme. Et tant mieux, c'est le but recherché :whistle:
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Message par clouzot » 27 févr. 2020, 15:51

Et voici le tuto sur l'offset (en gros la technique informelle que j'ai expliquée à @apo ). Si un AP passe par ici, il va sûrement trouver que c'est à l'emporte-pièces, voire pire. Mais bon, ça marche et c'est très rapide à faire.
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Message par pejive » 27 févr. 2020, 17:07

Bon, pour le moment sur la ZWO je n'ai trouvé qu'un réglage de brightness
Au départ j'ai çà
brightness00.jpg
en augmentant progressivement "brightness" j'arrive à çà
brightnessadj.jpg
C'est bon ?
Il faudrait donc garder cette valeur de brightness pour les stacks , et pour les darks ?
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Message par clouzot » 27 févr. 2020, 17:11

J’ai l’impression que tu tronques encore un peu la courbe à gauche. Essaie de monter encore un peu la brightness.
Ensuite, effectivement, c’est la valeur que tu devras utiliser pour tes darks et tes poses (désolé, il faut refaire ses darks...)
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Message par clouzot » 27 févr. 2020, 17:13

Pour préciser : c’est ok pour la courbe blanche mais on voit que les couleurs sont un peu bouffées à gauche. Alors laisse un petit espace à gauche de la courbe blanche, et ça devrait le faire.
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Message par pejive » 27 févr. 2020, 17:22

brightness-rvb.jpg
pour dégager les couleurs il faut que je monte à 59/60
Je suppose qu'il faut contrôler çà suivant la température du capteur ?
Pour les darks pas de soucis, je les fais toujours en séance :D
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Message par apo » 27 févr. 2020, 17:25

En faisant ma bibliothèque de dark j’ai enregistré tous mes profils d’utilisation en les titrant avec les niveaux d’expo / gain / brightness histoire de ne pas les oublier. Ça fait un truc propre et bien ordonné du type E004-G100-B20. On verra à l’usage si ça fait gagner du temps

En tout cas j’ai remarqué que le couple gain - brightness était assez indépendant du temps d’expo. J’ai gardé les mêmes à chaque fois .
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Message par Ubuntu » 27 févr. 2020, 17:33

Merci inspecteur... vais essayer ça avec ma 385 :ave:
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Message par clouzot » 27 févr. 2020, 17:50

Oui l’offset va dépendre de la température (et c’est logique : on essaie principalement de dégager le bruit thermique de façon à ce qu’il ne touche pas le 0). Ceci dit on peut trouver une valeur qui fonctionne bien à 30° (c’est la température typique de ma 183 non refroidie), et qui ira aussi le soir où il fait -15° dehors. On prend suffisamment de marge pour ne pas avoir à s’embêter avec des réglages super fins. Et on perd probablement un peu de dynamique, mais à un niveau tel que ce ne sera pas sensible.
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Message par Ubuntu » 27 févr. 2020, 19:06

Inspecteur... j'ai pas de brain et j'ai pas d'offset... la Risingcam n'est pas supportée ?
SC.JPG
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Message par clouzot » 27 févr. 2020, 19:35

Elle n’est peut-être pas dans la base de donnés de SC. Il faut donc que tu fasses un Sensor Analysis (je ne sais plus si Steph a fait un tuto la dessus, sinon tu suis les instructions de SC, c’est super simple).
Pour l’offset/brightness ça se cache peut-être dans les options (bouton Show). Sinon @elpajare saura peut-être si ces caméras ont ce réglage ou pas
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Message par elpajare » 27 févr. 2020, 21:37

Les utilisateurs d'appareils photo Risingtech ont a très bon logiciel propriétaire. Si quelqu'un décide de l'utiliser, je peux donner quelques idées sur la façon de le faire

Je ne sais rien de Sharpcap, je suis désolé
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Message par clouzot » 27 févr. 2020, 22:26

Carlos, sans parler de Sharpcap, sais-tu si les Risingtech ont un réglage dans leur pilote, qui serait appelé « offset » ou « brightness » ou « black level »?
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Message par apo » 27 févr. 2020, 23:11

mon souvenir de ma rising tech (224) est qu’on avait le brain qu’avec le pilote Ascom. Et que dans ce mode on n’avait pas la balance des blancs et d’autres réglages qui eux étaient accessibles en directshow.

J’avais lu qq part dans CN que depuis que Sharpcap s’était rapproché de Altair, du fait des inimitiés entre Altair et RT, la marque chinoise avait un peu été laissée de côté par Sharpcap ou un truc du genre ... Bref RT dans Sharpcap c’est pas tip top .
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Message par bemo47 » 28 févr. 2020, 01:16

alors voilà mon résultat, mais courbe très très pointue et brightness 40 pour un gain de 138, je ne sais pas trop si c'est bien correct...
Capture.JPG
Sud-Ouest, TSOptics Newton 200x800 carbone, ASI533MC, guidage ASI224MC et TS 50x205, Focuser de PA, CEM70G (EQ6RPro dans le carton), poste fixe automatisé

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Message par elpajare » 28 févr. 2020, 08:52

clouzot a écrit :
27 févr. 2020, 22:26
Carlos, sans parler de Sharpcap, sais-tu si les Risingtech ont un réglage dans leur pilote, qui serait appelé « offset » ou « brightness » ou « black level »?
Je ne comprends pas ces concepts que vous dites.

Oui, il y a la commande de luminosité et de noir et de nombreuses autres commandes que je n'utilise jamais.

Risingtech est un logiciel gratuit et facile à utiliser, similaire à celui d'Infinity. D'ailleurs, je laisse tout par défaut sauf la balance des blancs et laisse Startools faire le reste.

La seule chose que je regarde est la position du pic de l'histogramme pour chaque exposition. Vous savez, plus d'exposition, le pic se déplace vers la droite et vice versa. Je ne laisse jamais passer 25%

Comme je le crois, Touptek est l'auteur et le propriétaire du logiciel et l'a remis à Risingtech, Altair et Mallincam, entre autres.
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Message par clouzot » 28 févr. 2020, 14:21

bemo47 a écrit :
28 févr. 2020, 01:16
alors voilà mon résultat, mais courbe très très pointue et brightness 40 pour un gain de 138, je ne sais pas trop si c'est bien correct...
Capture.JPG
Ça serait ma caméra, je dirais que c’est bon !
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Message par bemo47 » 28 févr. 2020, 15:23

clouzot a écrit :
28 févr. 2020, 14:21
bemo47 a écrit :
28 févr. 2020, 01:16
alors voilà mon résultat, mais courbe très très pointue et brightness 40 pour un gain de 138, je ne sais pas trop si c'est bien correct...
Capture.JPG
Ça serait ma caméra, je dirais que c’est bon !
ah, ok, merci, je vais dire pareil pour la mienne alors ;)
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Message par clouzot » 28 févr. 2020, 15:29

La courbe est pointue car le bruit est bien contenu sur ta caméra (peu de dispersion). Je précisais « pour moi » car je ne suis pas du genre à aller chercher le pouillième de bit, mais tu peux aussi regarder les stats de tes darks dans PI et régler encore plus finement, en mode AP
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Message par bemo47 » 28 févr. 2020, 15:35

merci des précisions, et quand tu parles d'aller plus loin avec PI, ? Pixinsight ?, et en mode AP ?
pas sur que je vais faire mais c'est pour etre sur de comprendre :)

et j'ai aussi tenté le brain, mais je pense que je devrais refaire un sensor analysis, pas sur de l'avoir fait correctement jusque là....
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Message par clouzot » 28 févr. 2020, 15:53

Oui, PixInsight. Tu trouveras certainement la façon de faire pour analyser les statistiques d’un de tes darks, ce qui te permettra ensuite (par essais successifs) de trouver le bon offset. Il y a aussi la technique de Jon Rista qui applique une formule à une image normale (un sub) de façon à déterminer quels sont les pixels de valeur 0 et voir s’ils ne forment pas un pattern quelconque (signe qu’il faut augmenter l’offset)
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Message par bemo47 » 28 févr. 2020, 19:32

alors j'ai tenté une recherche, déjà j'ai pris un doliprane avant, puis j'ai trouvé ça chez Pix https://pixinsight.com/forum/index.php?topic=8839.0, 4 dolipranes d'un coup ! après la dose maximale étant proche j'ai préféré arrêter :D :D :D :mrgreen: :mrgreen:
bon t'inquiètes pas SC ça suffira comme 1ère approche !
en tous cas merci de ces tutos si clairs ! :ave:
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Message par Falconpage » 04 mars 2020, 18:25

Merci @clouzot pour ce tuto.
Petit soucis, (ZWO 294MC PRO) : je n'arrive pas à coller à gauche même avec un brightness à 0.
Capture.JPG
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Message par pejive » 04 mars 2020, 18:37

Cliquer sur Logarithmic et faire un autostretch dans le minihistogramme ...peut-être
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Message par Falconpage » 04 mars 2020, 18:47

@pejive , le Logarithmic je l'ai décoché juste avant la capture, rien ne bouge en touchant au mini histogramme.
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