Stacking vs. Long Exposure

천체사진 찍으면서 늘 아리까리한 문제이며 아직도 해답을 모르는 문제이다.

인터넷에서 본글을 간략히 요약해 본다.

극단 적인 예로, 천체 사진을 찍기위해 60분 짜리 한장을 찍는것과, 2분짜리 30장을 찍어서 합성(Stacking)하는 경우 어떤게 더 좋을까? 전체 촬영 시간은 각각 60분으로 같다.

• 장시간 노출 1장 이미지는 광해의 영향으로 배경이 더 밝으며, saturation 되기 쉽다. 도시라면 더욱이 그렇다. 칠흑같은 어둠을 자랑하는 관측지 찾기가 힘든 오늘날로서는 광해 영향이 덜 한 Staking이 좀더 유리하다. 광해 필터가 좀 도움이 될 수 는 있다. Staking의 승리이다.

• CCD 이미지는 노이즈와의 싸움이다. 같은 온도, 같은 시간의 다크 프레임으로 제거할수 있는 노이즈가 있지만 여전히 남는다. Stacking이 S/N비를 높이는것은 사실이지만, Signal은 노출시간에 linear하게 증가하는 반면 Noise는 매수의 제곱근에 비례한다.(Sum으로 합성하는 경우) (다르게 표현하면 Average로 합성했을 경우 Signal은 그대로 인데 반해 Noise는 촬영매수 제곱근에 비례해서 감소한다.) 그러므로 장시간 노출의 이미지의 승리이다.

• 천체사진 찍다 보면 겪게 되는 희한한 법칙이, 제일 잘찍힌 사진에는 반드시 유성이 지나갔거나, 비행기가 지나갔거나, 자동차가 지나가는 법칙이 존재한다. 그러므로 Stacking이 좀더 실패 확률을 줄여주므로 유리하다.

• 장시간 노출은 마운트의 가이드 정밀도를 요구하며, 이는 곧 비용이다. 짧은 시간 노출의 Stacking이 가이드 에러로 부터 좀 자유롭다.

• NABG CCD인 경우 blooming 역시 골치 꺼리이다. 장시간 노출이 S/N비가 높다고 해서 한없이 노출을 높였다가는 blooming으로 고생할수 있다. blooming을 이미지 처리로 지울수 있다고 하지만, blooming이 생긴 부분의 정보는 잃어버린것이다. blooming 관점에서는 짧은 시간의 노출이 유리하다.

• 노출 시간의 상관 없이 이미지 다운로드 시간은 같다. 많은 장수의 노출은 그만큼 다운로드 시간이 걸린다.

• 장수가 많을수록 이미지 처리에 더 힘 들 수 있다.

결론은???

정답은 없고, 상황에 따라서 다르며(관측 환경, CCD 종류, 적도의의 가이드 정밀도…), 결국 본인의 상황에 최적의 타협점을 찾아야만 한다.

노출시간 = min(관측지의 광해 정도와 본인의 광학계의 F수와 CCD의 blooming 및 감도등을 고려해서 Saturation 될때 까지의 최대 노출시간, 적도의의 가이드 에러가 나지 않을 범위의 최대 시간)

장수 = 많으면 많을 수록…. 하지만, 평균 합성에 의해 노이즈는 촬영매수의 제곱근에 비례해서 줄어드므로 아주 많을 필요는 없는거 같다. 예전 Nada의 이준화 교수님 실험값에 의하면 8장정도면 충분히 훌륭해 보였다. (단 냉각 CCD의 얘기이고, DSLR의 경우는 훨씬 더 많이…..)

추가 예전에 황인준님이 경험에서 쓴 글에서 한국의 기상상황이 Seeing이 그다지 좋지 않아 장시간 노출이 불리하므로 짧은 광학계로 많은 장수를 찍는게 유리하단 글도 기억에 난다. 그러므로, 요즘 빠른 Epsilon 광학계가 인기있는 이유이기도 하고, 나역시 Epsilon 광팬이다.