은하수 촬영 셔터속도 알려주는 NPF 공식

쌩뚱 맞지만 오늘은 은하수 촬영 이야기다. 은하수를 찍는 프레임은 카메라 노출계 입장에선 물론이고 육안으로 봐도 굉장히 어둡다. 여러 제약 때문에 조리개를 펼치는 데는 한계가 있다. 노이즈가 심해지면 후보정할 때 별이 함께 지워지는 불상사가 생기기도 한다.

우리에겐 셔터스피드가 있다! 하지만 불행히도 삼각대를 세워둔 지표면이 가만히 있질 않고 회전하는 중이다. 노출 시간이 너무 길어지면 은하수는 물론이고 별들이 궤적을 남기게 될 것이다.

티가 나지 않게 하는 게 중요하다. 적절한 셔터속도를 구하는 공식이 있다. 가장 흔히 사용되는 것이 500공식이다. 500 나누기 렌즈 초점거리를 해서 나온 값을 셔터스피드로 적용한다. 광각일수록 여유가 있고, 망원으로 갈수록 허용되는 최대 노출시간은 짧아진다.

평소에 망원렌즈로 찍을 때 흔들림이 쉽게 발생할 수 있는 것과 같은 센스다. 부채꼴에서 호의 길이(흔들림 궤적)는 렌즈 또는 피사체가 움직인 중심각과 반지름(초점거리)에 비례하기 때문이다. 엄격하게 하려면 400규칙이나 300공식으로 응용해도 된다.

하지만 오늘 소개할 공식은 NPF 규칙이라고 불리는 훨씬 복잡한 녀석이다. 실제로는 고려해야 할 변수가 더 많기 때문이다. 일단 공식부터 그려드리자면(?) 다음과 같이 생겨먹었다.

셔터속도 = 허용궤적계수×( 16.9×조리개+0.1×초점거리+13.7×픽셀피치)÷(초점거리×sin(촬영위도))

이미지에서 궤적을 인식하게 되는 데는 움직임이 몇 개의 픽셀을 건드렸는가와도 관련이 있다. 점 광원이 센서 상에서 같은 거리를 움직였더라도 크고 띄엄띄엄 분포한 픽셀 하나만 반응시킨다면 그건 ‘점’으로 표현된다. 아무리 살짝 흔들렸어도 조밀한 픽셀 1,000개를 건드리면 그건 궤적이 된다.

픽셀 피치를 구하려면 센서의 가로(세로) 길이를 가로(세로) 방향의 픽셀 개수로 나누면 된다. 정사각형의 픽셀은 센서의 종횡비를 따라 개수로도 가로 3 : 세로 2의 비율로 생각하면 된다. 가로 방향으로 3a개, 세로 방향으로 2a개의 픽셀이 있다면 3a×2a = 총 화소 수이므로, 예를 들어 가로방향 픽셀 개수를 구하려면 3×루트(화소 수 ÷6)을 해주면 된다. 풀프레임 센서의 가로 길이는 35,000 마이크로미터, APS-C의 경우는 24,000 마이크로미터다.

또 별의 일주 사진에서 흔히 보듯이, 북극성은 (거의) 움직이지 않으며, 멀리 있는 별일수록 동일한 노출시간에도 불구하고 더 기다란 궤적을 그리고 있음을 알 수 있다. 관측 방향이 자전축에서 큰 각도를 이룰수록 하늘은 빠르게 움직이고, 우리가 확보할 수 있는 셔터속도는 줄어들게 된다.

마지막으로 허용궤적계수 자리에는 1에서 3 사이의 값을 임의대로 대입하면 되는데, 1에 가까울수록 엄격한 기준이 된다. 대형인화를 하는 게 아니라면 2~2.5가 적당하다고 한다.

NPF+계산기.xlsx

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업로드해 둔 엑셀 파일을 이용하면 편리하다. 사용하려는 렌즈의 초점거리와 최대개방 조리개, 센서의 화소 수와 크롭 팩터, 마지막으로 촬영지의 위도를 입력하면 은하수를 궤적 없이 촬영할 수 있는 최대 셔터스피드가 계산된다. 픽셀 간격은 자동으로 계산되도록 해두었다.

또한 여러 가지 렌즈를 두고 옵션을 고민하는 경우를 위해, 이렇게 계산된 노출시간과 최대개방 조리개를 이용해 옵션1을 기준으로 한 상대적인 이미지 밝기를 EV 단위로 계산될 수 있도록 고려했다.

더 자세한 설명은 아래 링크 참고

500 규칙 대 NPF 규칙: 천체 사진을 위한 셔터 속도 - Photoul