Step 4. 동영상 카메라를 이용한 행성 촬영

1. 천체사진촬영에 사용되는 동영상 카메라

 웹 카메라 또는 웹캠으로 불리는 카메라는 주로 컴퓨터에 연결하여 저해상도의 동영상 전송을 목적으로 만들어진 소형 동영상 카메라이다. 흔히 화상 채팅이나 감시용 카메라로 사용되고 있다. 이러한 카메라를 관측용으로 개조하거나 처음부터 천체관측용으로 제작된 동영상 카메라를 사용하여 주로 밝은 천체인 행성이나 달을 관측하거나 촬영하는데 많이 이용되고 있으며 천체관련 행사에서 달이나 행성의 이미지를 프로젝터와 연결하여 많은 사람들이 실시간으로 동시에 관측할 수 있는 방법으로도 사용되고 있다.

 웹 카메라는 낮은 해상도일지라도 동영상 파일의 형태로 저장이 가능하기 때문에 동영상으로 촬영한 후 레지스탁스와 같은 프로그램을 이용하여 동영상을 정지화상으로 쪼갠 다음 합성하면 수 백매 또는 천매 이상의 정지화상을 촬영한 효과를 얻을 수 있다. 그러나 광소자의 크기가 작기 때문에 사진의 해상도가 작고 관측 프로그램이 설치된 노트북이나 컴퓨터를 사용해야만 하기 때문에 야외 관측시 장비의 부피가 커지게 되고 안정적인 전원공급이 필요하다.

 또한 동영상 카메라 광소자의 특성상 노출시간을 길게 할 수 없기 때문에 어두운 대상의 천체 촬영이 불가능하다. 과거에는 천체관측용으로 사용하는 웹카메라는 주로 투유캠(ToUCam)을 개조한 것이 많았고 전문 동영상 카메라는 넥스이미지(NexImage), LPI 등이 있고 각 카메라에 따라 사양과 특성이 다르지만 기본적인 사용법은 서로 비슷하다.

     그림 1-1  천체 사진용 동영상 카메라 넥스이미지와 접안부를 개조한 투유캠 

 최근에는 천체사진용으로 개발된 고성능의 동영상 카메라와 이를 지원하는 촬영용 소프트웨어의 발달로 기존에 사용하던 웹카메라는 거의 사용하지 않는 추세이다.

 이들 카메라는 컴퓨터 USB 포트로 연결되는 것이 대부분인데 전송속도가 USB 3.0을 지원하여 초당 120 프레임 정도를 전송하는 속도를 갖는 고사양의 제품들이 많이 개발되어 사용되고 있다. 따라서 이런 카메라들로 촬영된 최근의 행성사진들 아마추어와 전문가의 구별을 힘들게 할 정도로 정교한 것들이 많은 편이다.

  그림 1-2  천체촬영용 최신형 동영상 카메라 넥스이미지5(좌), ZWO사의 행성용카메라(중앙)와 포이트그레이사의 Flea3 

웹 카메라는 태양계 전체를 대상으로 연속적인 동영상의 화상을 전송하는 방식의 CCD칩을 사용한다. 동영상은 수 백매의 이미지의 연속에 해당하는데 이들 각각의 이미지를 한 장으로 합쳐서 합성하게 되면 CCD칩 자체에서 나타나는 노이즈도 줄일 수 있고 눈으로 관측하지 못했던 숨어있던 부분들도 누적되어 이미지로 나타나게 한다.

 웹 카메라는 합성한 이미지의 수의 제곱에 비례하여 노이즈 대비 상의 신호가 증가하는 효과를 나타낸다. 16매의 이미지를 합성하면 노이즈는 4배로 감소한다는 것을 의미한다. 합성과정에서 나쁜 이미지는 골라서 버린 후에 좋은 이미지만을 합성해야만 더 좋은 결과를 얻을 수 있다. 웹 카메라와 관련된 소프트웨어에서는 좋지 않은 이미지들을 골라서 걸러낼 수 있는 작업이 가능하기 때문에 고화질의 이미지를 얻는 것이 가능하다. 웹 카메라의 대부분 1~1/1000초 정도의 짧은 노출시간을 갖기 때문에 CCD의 발열 현상이 없어 별도의 냉각 장치가 필요하지 않지만 긴 시간 노출을 필요로 하는 어두운 천체를 촬영하기에는 대체로 부적합하다

그림 1-3  Flea3 동영상 카메라가 연결된 뉴튼식 망원경으로 행성을 촬영하는 모습