Info binning

[Domenico1984]

Domanda, ma in binning la mia CCD (così come tutte le ccd) cosa succede di fatto??
Sò che 1pixel in bin 2x2 è la somma di 4 pixel quindi l'area di ripresa è quadruplicata... Ora il Full Well Capacity quadruplica? Il Read noise quadruplica o dequadruplica? La sensibilità ha un incremento?Di fatto cosa succede al pixel binnato??

[alexconte]

Ciao Domenico.
La mia conoscenza della materia (ma non sono certamente da considerare esperto di elettronica) è la seguente: combinando i pixel adiacenti e trattandoli con un unico "superpixel" con il binning migliori sostanzialmente il rapporto S/N poichè il segnale proveniente da più di un pixel viene letto solo una volta. Se combini ad esempio due 2x2 pixel, il segnale è aumentato 4 volte mentre il rumore è sostanzialmente 1/4 di quello ottenuto se tu invece campioneresti il segnale proveniente da ciascun singolo pixel (4 in tutto, nel nostro esempio) costituitente il "superpixel". Anche la FWC aumenta, pure se penso che poi il limite sia la quantità di carica che possono gestire il registro seriale ed il nodo di output del CCD.
Ovviamente poi devi fare i conti con il campionamento perchè il "superpixel" avrà chiaramente dimensioni superiori a quelle del singolo pixel.

Googlando, poco fa, ho trovato questo:
http://spiff.rit.edu/classes/phys445/le ... /ccd1.html
e questo
http://www.starrywonders.com/binning.html

Ciao ciao....
A.

[Domenico1984]

Ottimo...quindi quello che credevo un aumento di sensibilità è semplicemente un aumento di 4-1 S/N

[Paolo]

...quindi quello che credevo un aumento di sensibilità è semplicemente un aumento di 4-1 S/N

Magari! Sarebbe cosi' se l'unica fonte di rumore fosse quello di lettura. Ma le sorgenti di rumore sono diverse ed esistono situazioni molto comuni in cui il rumore di lettura é solo un "di cui" del rumore totale. Il fatto che solo questo contributo si riduca ad un quarto non significa che il rapporto S/R diventa 4 volte maggiore. Se vuoi un fattore piu' realistico per il S/R con il binning 2x2, considera un 2x.

La tua domanda e' comunque troppo generica ed ha differenti risposte a seconda delle situazioni di lavoro. Occorrono altre info come la necessità di fare subpose corte (e quanto corte), lo scopo delle osservazioni, il rumore di lettura della camera, il seeing medio delle tue zone (fwhm in arcsec delle stelle), la focale utilizzata, la dimensione del pixel, se intendi osservare soggetti puntiformi o aree estese, il grado di inquinamento luminoso, ecc.

Se ad esempio ti interessano le SN e sei leggermente sottocampionato senza binning, non ci pensare per niente a "binnare"... Le stelle deboli sarebbero contenute in uno o due pixel e somiglierebbero a raggi cosmici o pixel caldi. Perdi inoltre risoluzione spaziale, magari preziosa per discernere una debole stella vicino al nucleo di una galassia.

Sempre generalizzando (quindi non va tanto bene!) e se puoi permettertelo (cioe' hai un leggero sovracampionamento), con il binning raggiungi più in fretta un determinato S/R a discapito della risoluzione. La rapidità è evidentemente un parametro molto importante nel caso della ricerca delle SN. Se invece sei normalmente sovracampionato, il binning é d'obbligo. Non perdi risoluzione e hai tutto da guadagnare in termini di raggiungimento del S/R in tempi brevi.

Per dirla tutta, con il binning subentrano altri effetti che non sono apprezzabili nell'imaging ma possono creare qualche problema alle misure fotometriche (es. un pixel saturato contamina gli altri tre buoni con cui forma un superpixel 2x2 non saturato).

Secondo me pero' siamo in uno dei casi in cui abbiamo tutti i mezzi per sperimentare in prima persona e verificare in base ai risultati la combinazione migliore per un determinato tipo di osservazione. Senza formule e senza chiacchiere. Ad esempio prendendo una serie di frame senza binning e in 2x2 e verificando la magnitudine limite raggiunta. Per completezza ripetendo la prova in altre serate con seeing diverso (potresti trovare risultati diversi). Non e' piu' semplice cosi?

Paolo

[Domenico1984]

uhmmm....
Ribalto tutto con questa domanda...Sto paragonando solo le CCD e non il sistema CCD/ottica.
Ipotizziamo che 2 CCD siano elettricamente e con valori di riferimento di targa identici.
Un CCD con pixel 4,5uM binnando in 2x2 avrà le stesse prestazioni di un ccd con pixel nativi da 9uM o il binning introduce dei "difetti?"

[Paolo]

Ok, ti vuoi scollegare dalla realta'!

Il binning introduce come minimo il problema che ti ho esposto sopra, quindi preferisco il pixel al superpixel composto.

Se pero' la CCD per imaging deve essere collegata a ottiche diverse (es. con focale inferiore) puo' risultare utile avere il sensore con pixel piccoli da usare in binning con la focale maggiore e senza con quella corta. Ops... devo fermarmi, ti sto riportando sulla Terra!!!

Paolo

PS: perche' non ragionare sulle caratteristiche di camere "reali"?

[Pering]

4 pixel da 4.5 micron non fanno un pixel da 9, la superficie di cattura dei fotoni nel caso di 4 pixel è minore poichè i circuiti che stanno davanti ai pixel quadruplicano.

[Paolo]

Edo, esistono le microlenti. La questione puo' essere piu' complessa di quanto immaginiamo...

Domanda 1: sapete se esistono sensori dello stesso costruttore che hanno dimensioni del pixel doppie (o meta')? Forse dalle loro specifiche si potrebbero ricavare interessanti informazioni. I sensori dovrebbero essere anche fabbricati nello stesso periodo, cioe' caratterizzati da una tecnologia costruttiva simile. La tendenza attuale nel mondo consumer e' quella di incrementare l'efficienza e ridurre la dimensione del pixel. Credo il confronto sia fuorviante se i due sensori fossero uno vecchio e l'altro nuovo.

La seconda domanda sorge spontanea: Domenico, stai pensando di cambiare la camera CCD o sono solo "elucubrazioni"?

Paolo