Undersampling, Oversampling und Drizzle

Wie ein Stern aussieht, spiegelt eigentlich das Passungsverhältnis zwischen den Pixeln der Kamera und der Brennweite des Teleskops wider. Genau dieses Passungsverhältnis ist das „Sampling“; ist es zu grob oder zu fein, hinterlässt beides Spuren an den Sternen. Dieser Artikel behandelt Undersampling (under sample), Oversampling (over sample) sowie Drizzle, das beim Undersampling nützlich wird.

Sampling an den Sternen ablesen: Blöcke vs. aufgeblähte Sterne

Ein und dieselbe Kamera zeigt an Systemen mit unterschiedlicher Brennweite völlig verschieden aussehende Sterne:

• Undersampling (under sample): zum Beispiel der Ha-Kanal an einer FSQ-106—weil die CCD-Pixel relativ zu groß sind, werden die Sterne blockförmig (blocky star).
• Oversampling (over sample): der L-Kanal derselben Kamera an einer CDK24—da werden die Sterne dagegen sehr aufgebläht (bloated star).

Diese beiden sind die zwei entgegengesetzten Extreme einer Fehlpassung zwischen der Pixelgröße der Kamera und der Brennweite des Systems.

Drizzle: die durch Undersampling verlorenen Details zurückholen

Die blockigen Sterne, die das Undersampling verursacht, lassen sich mit Drizzle Integration verbessern. Aber Drizzle kann man nicht einfach beliebig einsetzen; es hat drei Voraussetzungen:

1. Es müssen genügend Frames sein.
2. Die Daten selbst sind unterabgetastet (under sample).
3. Beim Aufnehmen wurde gedithert (Dither).

Und noch ein Hinweis zur Bedienung: Bevor du die Drizzle Integration von PixInsight verwendest, denk daran, zuerst einmal Image Integration laufen zu lassen, damit Drizzle die richtigen Basisdaten zur Verfügung hat.

Ein verbreiteter Irrtum: große Sterne im L-Kanal sind nicht zwangsläufig ein Sampling-Problem

Bei der Gelegenheit will ich noch ein oft missverstandenes Phänomen aufklären. Ein Sternfreund fand nach dem Umstieg auf eine Monochrom-Kamera, dass die Sterne im L-Kanal durchweg groß blieben und auch beim Drehen am Fokussierer nicht merklich kleiner wurden, und nahm deshalb an, es liege ein Fokus- oder Sampling-Problem vor. Ich habe Daten aus zwei verschiedenen Systemen verglichen—ein Satz überabgetasteter Daten von einem CDK 17″, ein Satz unterabgetasteter Daten von einer TOA130, alles Einzelframes zu fünf Minuten.

Das Ergebnis zeigt: Abgesehen davon, dass der Luminanz-Kanal (L) mehr Energie hat, sind die Sterne dort eigentlich nicht viel größer als in den RGB-Kanälen, und die PSF der LRGB-Sterne gehört im Prinzip zum selben Typ. (Erwähnenswert: beim ersten Satz gehörten die Ha- und die LRGB-Sterne durchaus zu verschiedenen Typen.) Dass die L-Sterne groß aussehen, liegt also oft nur daran, dass ihr Signal stark ist und sie nach dem Stretchen auffällig wirken—nicht zwangsläufig an einem Sampling- oder Fokus-Problem.