Samplingvergleich
Die folgenden Bilder zeigen die Auswirkungen von verschiedenen Pixelgrößen auf die Auflösung und Detailwiedergabe. Dazu wurden verschiedene Testaufnahmen mit unterschiedlichen Binning aufgenommen.
Das 1x1bin entspricht einem Sampling von 0,56"/Pixel
Das 3x3bin entspricht somit einem Sampling von 1,68"/Pixel
Das 4x4bin entspricht einem Sampling von 2,24"/Pixel
Die Summenbilder bestehen bei M66 aus 15 Einzelaufnahmen und bei M3 aus 16 Einzelaufnahmen. Um Einflüsse des Seeings, Fokusdriften und ähnliches auszuschließen, wurden die Einzelaufnahmen in Blöcke unterteilt. So wurde z.B. bei M66 5mal im 1x1bin belichtet, dann 5mal im 3x3bin und dann noch 5mal im 4x4bin und anschließend wieder mit dem 1x1bin begonnen usw.. usw.
Die Belichtungszeiten wurden so angepasst, dass ähnliche ADU-Werte für die Objekte erreicht wurden. Da somit alle Aufnahmen mit dem selben Teleskop unter identischen Bedingungen und mit der selben Kamera aufgenommen wurden, sind die Unterschiede in der Detailauflösung nur durch die unterschiedliche Pixelgröße bedingt.
Bei Bild 1 und 2 wurden die gebinnten Rohsummenbilder in Astroart 5 (Interpolation bicubic) auf den Bildmaßstab des 1x1bin vergrößert.
Bild 3 und 4 zeigen, dass auch der umgekehrte Fall, also eine Verkleinerung (AA5, bicubic) des 1x1bin die gleichen Ergebnisse bringen.
Bei Bild 4 und 5 wurden zusätzlich die Rohbilder einer Schärfung durch Deconvolution (Maximale Entropie) unterzogen.
Zusammenfassung der Ergebnisse:
Augenscheinlich führt ein Sampling von ca. 1 Pixel ~ Seeing zu einem Detailverlust gegenüber dem oversampelten Bild im 1x1bin.
Messungen der FWHM-Werte gleicher Sterne in den Originalbildern bestätigen, dass man ohne Oversamling automatisch höhere FWHM-Werte erhält und damit ein "hausgemachtes" schlechtes Seeing vorgetäuscht wird. Dazu noch der Hinweis, dass Wolfgang Promper auf der CEDIC 2013 ähnliche Werte präsentierte.
Durch das Oversampling erhält man absolut gesehen kleinere Sterne und feiner aufgelöste Details.
Auch größere Sterne werden durch das Oversampling im Verhältnis zum Objekt nicht größer dargestellt, als in den Bildern mit größeren Pixeln.
Die Spikes werden bei größeren Pixeln dicker. Spikes und Details verhalten sich ja ähnlich.
Eine zeitgemäße und vernünftige Schärfung im Zuge der Bildbearbeitung ist bei Oversampling leichter und effektiver.
Fazit:
Um bei gegebenen Seeing möglichlicht viele Detailinformationen zu erhalten, ist Oversampling unbedingt nötig. Man sollte zumindest das Nyquist Theorem einhalten. Um bessere Seeingphasen in einer Nacht nutzen zu können, kann man noch etwas Oversampling zum druchschnittlichen Seeing hinzurechnen.
Der Umstieg auf die aktuellen kleinpixeligen Kamera zeigte vielen Astrofotografen, dass das lokale Seeing, ausgedrückt durch die FWHM-Werte, schlagartig besser wurde. Waren früher Werte um 2" eher eine Seltenheit, so zeigt sich nun, dass das mitteleuropäische Seeing doch einigermaßen annehmbar ist.
Natürlich muss die Optik und die Nachführung mitspielen.
Theorie "Seeing auf ein Pixel":
klingt im ersten Augenblick logisch, hat aber einen grundlegenden Denkfehler. Das CCD-Pixel ist kein schwarzes Loch und saugt das Licht des Seeingscheibchens genau auf einen Pixel. Damit werden in der Regel mehr Pixel vom Seeingscheibchen angeregt. Das Seeingscheibchen wird also in Bogensekunden ausgedrückt um einiges größer dargestellt, als wenn das Seeingscheibchen beim Oversampling "abgerastert" wird.
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