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采样不足、采样过度与 Drizzle

预处理与叠加2020.09

星点的样子,其实反映了相机像素与望远镜焦距之间的匹配关系。这个匹配关系就是“采样”(sampling),太粗或太细都会在星点上留下痕迹。这篇谈采样不足(under sample)、采样过度(over sample),以及在采样不足时能派上用场的 Drizzle。

从星点看采样:方块 vs 胖星

同样一台相机,接在不同焦距的系统上,星点会呈现截然不同的样貌:

采样不足的方块星点与采样过度的胖星对照

  • 采样不足(under sample):例如 FSQ-106 的 Ha 通道,因为 CCD 像素相对太大,星点会变成方块状(blocky star)。
  • 采样过度(over sample):同一台相机接上 CDK24 的 L 通道,星点则会变得很胖(bloated star)。

这两者是相机像素尺寸与系统焦距不匹配的两个极端方向。

Drizzle:救回采样不足的细节

采样不足导致的方块星点,可以靠 Drizzle Integration 来改善。但 Drizzle 不是随便就能用,它有三个要件:

  1. 张数要够多。
  2. 数据本身是采样不足(under sample)。
  3. 拍摄时有做 Dither(抖动)。

Drizzle Integration 的三个要件

还有一个操作上的注意事项:PixInsight 的 Drizzle Integration 使用前,记得要先跑一次 Image Integration,Drizzle 才有正确的基础数据可用。

一个常见误解:L 通道星点大不见得是采样问题

顺带澄清一个常被误会的现象。有同好换成单色相机后,觉得 L 通道的星点一直很大、转调焦轮也没明显缩小,因此以为是对焦或采样出了问题。我拿两种不同系统的数据比较过——一组是 CDK 17″ 的采样过度数据,一组是 TOA130 的采样不足数据,图像都是单张五分钟。

CDK 17″ 采样过度与 TOA130 采样不足的 LRGB 星点比较

结果显示:明度(L)通道除了能量比较强以外,星点大小其实并没有比 RGB 通道大多少,LRGB 星点的 PSF 原则上属于同一类型。(值得一提的是,第一组的 Ha 与 LRGB 星点就属于不同类型。)所以 L 星点看起来大,很多时候只是因为它信号强、拉伸后显得醒目,未必是采样或对焦的问题。

LRGB 各通道 PSF 类型比较