Oversampling und Undersampling
Beim Auftreffen der Photonen auf die Teleskopöffnung kommt es zur Beugung des Lichts und ein Stern wird als kleines Beugungsscheibchen abgebildet.
KaiMartin, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Prinzipiell ist es nicht gewollt, das Licht eines Sterns (bzw. dessen Beugungsscheibchens) auf zu viele Pixel zu verteilen. Es wären sonst zu viele Graustufen vorhanden, und der Stern würde unscharf aussehen, was durch schlechtes Seeing (Luftverwirbelungen) noch verstärkt werden würde. Schwächere Sterne heben sich nicht mehr vom Hintergrund ab und sind auf einem Bild kaum noch erkennbar. Zusätzlich steigt mit jedem zusätzlichen Pixel der Rauschanteile, wodurch sich das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtert (siehe Abschnitt ‚Grundlagen‘ - ‚Belichtungszeit und Rauschen‘) Dieser gesamte Effekt wird als oversampling bezeichnet.
Das entgegengesetzte Phänomen, das undersampling, beschreibt den Fall, bei dem ein Stern auf nur einem Pixel dargestellt wird. Dies ist vor allem bei Kameras mit sehr großen Pixeln, oder bei Objektiven mit sehr kurzer Brennweite der Fall. Der Stern sieht auf dem Bild quadratisch aus und besitzt keine Helligkeitsabstufungen mehr.
Ziel ist es also, die Kamera passend zu seinem optischen System auszuwählen, so das Sterne und Objekte möglichst fein abgestuft dargestellt werden. Die Pixel müssen auf den Abbildungsmaßstab des Teleskops unter Berücksichtigung der Luftunruhe (Seeing) abgestimmt sein.