왼쪽: 100초 1회 촬영, 오른쪽: 10초 x 10회 합성 사진
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장시간 노출 한 장과 단시간 노출+여러장 촬영시 화질 비교

출처: 냉각 ccd 카메라에 의한 천체 사진 촬영 테크닉(세이분토신코샤 刊)

written by 오카노 쿠니히코(岡野邦彦)
1953년 동경産, 동경대학 공학부 졸업, 공학박사,  전문은 플라즈마 물리학으로 핵융합에너지 연구개발 분야에 근무. 아마추어 천문가로 1990년 초 냉각 ccd 카메라 여명기(黎明期)부터 냉각 ccd에 의한 천체 사진 촬영을 개시했고 이 촬영 수법이나 화상 처리법을 고안했다. 천문지 등에 기사도 집필 중. 천체 관련 저서로는 ‘디지털아이’가 있다.
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과거에 ‘60초 노출로 (천체 사진을) 찍는데, 거의 아무것도 찍히지 않아서 카메라 고장이 아닌가?’라고 질문을 받은 적이 있었다. 차근히 들어보니 1초 노출로 60번 반복해서 그것을 합성했다는 이야기였다. 이처럼 극단적인 것은 아니지만 노출을 수 분 정도로 하여 그것을 많이 합성하면 1 콤마를 장시간 노출한 것과 같은 결과가 얻어질 수 있는 것일까?

그것이 가능하다면 가이드도 필요없게 되고, 여러 가지로 좋은 조건이 된다. 이 단 시간 노출을 반복하는 방법을 자동화한 기능을 가지는 냉각 ccd 카메라도 물론 있는데 sbig사는 ‘트래캠 모드’, 비트란에서는 ‘인터벌 트래킹’이라고 부르고 있다. 모두 최후의 합성 프로세스까지 포함해서 자동촬영이 가능하다. 정밀한 가이드가 필요없으므로 가벼운 촬영법으로서는 결코 나쁘지 않는 방법이다. 그러나 역시 같은 총 노출시간이라면 이 방법에 의한 화상은 엷은 부분의 s/n 비가 나쁘게 나빠서 이상적이지는 않다고 생각한다.

이것을 증명하기 위하여 윗 그림에서 100초 노출한 화상과 10초 노출한 화상 10매를 합성한 화상을 보여주고 있다. 100초 노출한 화상은 다크프레임도 100초 노출로 찍어서 사용한다. 10초 노출로 10매를 찍어 합성하는 방법은 각 코마 촬영 직후 매회 마다 10초 노출 다크프레임을 찍어 사용한다. 노출 시간 총계는 모두 주 노광 100초, 다크프레임 100초로 동일하게 된다. 단 촬영중에 냉각 ccd 카메라가 퍼스컴에 데이터 전송이 20회나 발생하는 10초 x 10회 쪽이 훨씬 더 많은 시간을 필요로한다. 더불어 이 100초 노출 예의 화상 레벨이 포화의 약 1%, 10초 노출에서는 0.1%이다.

이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 10초 x 10회 화상은 100초 x 1회의 화상보다 화질면에서 훨씬 떨어진다. 이와같은 현상이 일어나는 이유는 노출 부족의 경우 냉각 ccd 카메라의 (정보) 읽음 노이즈가 총 노이즈량에서 많은 비율을 차지하기 때문이다.  높은 s/n 비를 얻을려면 가능한 1회의 노출로 전 출력 레벨의 1% 정도의 화상 레벨은 얻을 필요가 있다. 바꾸어 말하면 1회의 노출 시간을 어느 정도 길게 확보가 된다면, (이 때) 화상 레벨이 수 % 이상 얻어진다면, 한번 촬영한 화상과 여러번 나누어 촬영한 화상의 화질 차이는 그다지 없을 것이다.(역자주: 합성시 한 장의 노출 시간이 적당하게 길어 화상 레벨이 높을 경우에 합성을 해야만 장시간 노출 한 장과 같은 이득(gain)을 얻을 수 있다)