Step 2. 딥스카이 천체사진 촬영의 실제

1. 천체사진촬영의 시퀀스(sequence)

  
① 촬영대상 천체에 대한 관련 정보 숙지 - 촬영대상이 무엇인지 결정하고 그에 대한 정보를 미리 파악해두는 것은 천체사진촬영에서 가장 먼저 해야할 일이다. 대상을 미리 인식하고 경통과 카메라에 따른 화각, 남중시각 등을 숙지해야만 관측지에서 시간을 줄이고 정확한 촬영을 할 수가 있다.
 대상이 어떤 종류인지에 따라서 촬영장비의 구성도 달라지기 때문에 촬영대상에 정보를 정확히 파악해야한다. 큰 범주로는 광시야 밤하늘 풍경, 은하수, 행성들의 배치, 행성확대촬영, 달, 딥스카이 천체로 구분된다.
 그림 1-1은 토성을 촬영할 때 고려해야 할 위성들의 위치와 안드로메다은하를 찾기위한 별자리와 뜨는 시각에 관련된 정보를 나타낸 것이다. 
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                그림 1-1 토성 고리의 모양과 위성읃의 시간에 따른 위치 정보(좌), 안드로메다 은하의 위치와 뜨는 시각에 돤한 정보(우)

② 관측 잀시 및 장소 설정 - 촬영대상을 선정했으면 해당 천체가 언제 관측조건에 가장 좋은지를 파악하는 것이 두 번째로 할 일이다. 예를 들어서 궁수자리 부근의 천체를 촬영하기 위해서는 남쪽하늘이 막혀있지 않고 광해가 적은 지역을 관측지로 정해야한다. 우리나라에서 궁수자리는 여름철에 남쪽하늘 지평선 부근에 위치하기 때문이다. 관측지가 선정이 되면 기상위성사진이나 일기예보 사이트를 이용하여 관측일시의 날씨를 파악하고 관측지가 흐릴 경우 다른 지역을 탐색하는 것도 좋은 방법이다.
 특히 목성과 같이 자전에 의해서 표면의 구조가 다르게 보이고 위성의 위치가 달라지는 경우에는 자신이 원하는 목성 표면의 모양(대적반의 위치 등)과 위성이 배치되는 시간을 미리 알아두고 그 시간에 촬영을 할 수 있도록 계획하고 실행해야한다. 

                                                         그림 1-2  일기예보와 위성사진을 통한 관측지의 날씨 정보 파악

③ 촬영 장비의 선택 - 촬영 대상이 결정되면 그에 따른 촬영장비를 구성해야한다. 광시야 야경사진이나 은하수, 행성의 배열, 별자리 등과 같이 광시야 촬영을 위해서는 DSLR카메라와 삼각대 또는 트랙커나 가이드 팩과 같은 장비를 준비하고 화각에 때른 렌즈를 몇 개 준비한다. 행성을 촬영할 경우에는 동영상카메라와 장초점 경통, 바로우렌즈나 파워메이트와 같은 확대 촬영용 광학보조기구를 준비한다. 적도의는 추적이 가능한 것이어야 하고 노트북도 필수적이기 때문에 외장전원도 준비해야한다. 성운과 같이 화각이 넓은 천체이고 노출시간이 필요한 경우에는 단초점 경통과 천체사진전용 CCD카메라를 준비하고 가이드 장비가 포함된 적도의를 사용해야한다. 안드로메다은하를 제외하고는 대부분의 은하는 시야각이 작기 때문에 장초점 경통에 CCD카메라를 준비해야 하고 이 경우에는 행성상 성운의 촬영도 가능한 장비구성이 된다.
 컴퓨터용 성도 프로그램(Starry night Pro)으로 카메라와 경통에 맞는 화각을 미리 파악해두는 것도 촬영대상의 구도를 잡는데 큰 도움이 된다. DSLR카메라의 중급기종에 해당되는 APS-C 크기의 이미지 센서는 중급기종의 CCD 카메라에도 같은 화각의 크기로 적용되며 이는 35mm 풀프레임 이미지 센서의 65% 크기로 환산된다.

그림 1-3 상단 우측부터 광시야 촬영장비, 행성 확대촬영장비, DSLR 광시야 성운촬영장비, 풀프레임 CCD 광시야 촬영장비, 장초점 은하촬영장비, 중간크기 DSLR촬영장비. 

 ④ 촬영장비 설치 및 포커싱 -  관측 및 촬영지에 도착해서 촬영대상의 위치를 파악하고 촬영장비를 설치한다. 적도의의 균형을 정확하게 맞추고 극축정렬을 완료한 후 촬영대상을 찾아 촬영을 시작한다. 천체사진의 질을 결정하는 것은 망원경의 초점 정렬의 상태라고 할 수 있다. 시간이 걸리더라도 완벽한 초점 상태를 확인하고 대상의 촬영에 들어가야한다. CCD카메라의 경우 MaxIm DL 프로그램을 이용하여 초점을 맞추면 되지만 DSLR 카메라의 경우에는 앞에서 설명했던 마스크 또는 동영상 모드에서 초점을 정렬해야한다. 이 경우 가능한면 ISO를 높혀서  짧은 노출로 초점을 맞추는 것이 바람직하다. 초점을 맞춘 후에는 ISO 값을 촬영대상에 맞게 재조정해야한다.
 또한 초점에 영향을 미치는 요소중의 하나가 대기의 안정도(Seeing)이다. 대기가 불안정할 경우 완벽한 초점상태를 맞추고 유지하는 것은 불가능하다. 아래 그림 1-4는 Damin A Peach가 촬영 자료를 이용하여 대기안정도가 촬영대상에 미치는 영향을 제시한 것이다. A에서 D로 갈수록 불안정한 대기를 보여주는데 이는 별상과 촬영된 이미지에도 큰영향을 미치는 것을 알 수 있게 한다.

              
                                                                 By Damin A Peach ( http://www.damianpeach.com/simulation.htm )

                                    그림 1-4 대기의 안정도와 에어리 디스크(회정상)과 촬영된 토성 이미지

 ⑤ 노출시간 결정 및 촬영 - 딥스카이 천체의 촬영은 대부분 전용 CCD카메라를 사용하게 되는데 이때 사용하는 프로그램이 MaxIm DL이다. 이를 통하여 촬영하는 단계를 제시하면 아래와 같다.

	촬영 대상이 결정되고 촬영장비의 설치가 끝나면 MaxIm DL프로그램을 실행시킨다. 그림과 같이 설치된 CCD카메라와 가이드CCD를 인식시켜 작동여부를 확인한다. 메인 CCD카메라의 냉각온도를 설정한 후 촬영대상의 주변에 있는 별을 선택하여 초점 정렬을 시작한다. 초점 정렬용 별은 앞에서 설명한 것과 같이 Max 값이 2000~4000사이의 별을 골라야한다. 너무 밝거나 흐리면 정황한 초점을 맞추기가 불가능하다. 초점을 맞춘 다음에는 촬영대상 부근의 가이드 별을 선택하여 가이드 변위값 보정을 실시한다. X축 Y축 가이드 그래프가 안정한 상태를 보일 때부터 촬영을 시작해야한다.
	왼쪽의 그림은 초점조정 및 가이드 상태를 보여주는 MaxIm DL의 화면이다. 가이드 그래프가 매우 안정정인 상태를 보여주고 있는 경우이고 600초의 노출을 설정한 화면으로 현재 480초 정도가 지났음을 보여준다.
	왼쪽 그림은 가이드별을 추적하는 상태를 보여주는 화면이다. 가이드의 오차범위가 상하 5정도를 보이는 상태로 촬영을 해도 나쁘지 않은 상태를 보인다. 왼쪽 상단에는 가이드별이 확대된 상태로 성정하여 이미지가 깨진 것처럼 보인다.
	왼쪽 그림은 독립적인 가이드프로그램인 PHD Guiding의 가이드별 추적 상태를 나타낸 것이다. 적경축은 파란색으로 적위축은 빨강색 선으로 추적상태가 표시되고 있다. 이 가이드 프로그램은 사용이 쉽고 프로그램의 크기도 작아서 노트북에 부담을 주지 않으면서도 성능이 뛰어나 많은 사람들이 사용하고 있다. MaxIm DL과 마찬가지로 가이드 별을 선정하면 적경과 적위축의 움직임을 모니터랑하는 과정을 거친 후에 추적이 시작된다. 가이드 별이 적당하지 않은 경우 이과정에서 에러가 발생할 수도 있는데 그러면 주변의 다른 별을 선택하여 에러가 발생하지 않고 정상적으로 진행되는지를 확인해야한다.
	왼쪽 그림은 촬영에 해당하는 단계를 보여준다. 좌측 상단에는 촬영중인 대상의 이름을 입력하고 첫 촬영 시작 대기시간을 입력한다. 카메라의 진동을 고려하여 3~5초 정도 설정하면 적당하다. 그리고 필터별 촬영 간격을 초단위로 입력할 수 있다. 중요한 것은 필터별 촬영시간 설정과 촬영매수를 입력하는 것이다. 또한 Binning 값을 입력하는 것이 있는데 일반적으로 색상필터 RGB는 Binning를 2로 하여 짧은 시간에 많은 색 정보를 얻을 수 있도록 감도를 높이고 L필터나 협역대 필터는 정교한 이미지를 위해서 Binning를 1로 설정하고 노출시간을 길게 설정한다. 입력이 완료되면 OK 버튼을 눌러서 촬영을 시작한다. 여기에서 제시한 순서대로 필터를 바꾸면서 촬영을 하게 되고 완료되면 자동으로 촬영을 멈추게 된다.

⑥   보정용 이미지 촬영

⑦   이미지처리 - 정렬 및 합성, 색감 조정

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