결함 처리: defect column, hot/cold pixel, 먼지와 핫 픽셀
천체 사진 후처리의 여정에는, 완벽한 데이터란 결코 존재하지 않으며, 있는 것은 문제마다 그 해법을 찾아내는 일뿐입니다. 캘리브레이션 프레임은 계통적인 결함의 대부분을 처리해 주지만, 그래도 늘 그물을 빠져나가는 것이 몇 가지 있습니다. 불량 열, 불량 픽셀, 먼지 그림자, 남아 있는 핫 픽셀 등입니다. 이 글에서는 전처리 단계에서 흔히 보이는 몇 종류의 결함과, 각각에 대응하는 처리 방법을 정리합니다.
흔한 3종류의 결함과 대책
먼저 일람표를 하나 보겠습니다. 이것은 전처리에서 가장 자주 마주치는 3종류의 결함과, 그 처리 원칙입니다.
- defect column(불량 열, CCD에서 흔히 보임): Defect Map으로 소거합니다.
- hot / cold pixel(핫 픽셀/콜드 픽셀): 다크로 소거하고, 다크로 지우지 못하는 부분은 다시 Cosmetic Correction으로 처리합니다.
- dust shadow(먼지 그림자): 플랫으로 소거하고, 플랫으로 지우지 못하는 부분은, 인테그레이션 후에 다른 채널로 대체하여 보수합니다.
아래에서는 비교적 까다로운 2종류를 각각 파고듭니다.
불량 열(defect column): Defect Map에 의존하고, 리젝션에 의존하지 말라
불량 열은 CCD 카메라에서 비교적 흔하고, CMOS 카메라에서는 비교적 드뭅니다. 어떤 CCD 하나는 Defect Map을 만드는 데 한 시간이 걸렸는데, 그 카메라에는 불량 열이 대략 50개(화면상의 그 검은 선들 말입니다) 있었기 때문입니다.
이렇게 묻는 사람이 있을지도 모릅니다. 왜 인테그레이션 때 곧바로 reject 해 버리지 않느냐고. 그것은 리젝션으로는 지울 수 없기 때문입니다—불량 열은 너무 어두워서, 픽셀 리젝션으로 제거하려 하면 다른 좋은 픽셀을 꽤 많이 희생해야 하고, 게다가 효과도 좋지 않습니다. 그러므로 올바른 방법은 그 카메라용 Defect Map을 만들어, DefectMap 프로세스로 불러온 뒤 불량 열이 있는 라이트 프레임에 적용하는 것입니다. 그렇게 하면 불량 열의 영향을 크게 줄일 수 있고, 남은 잔여분은 인테그레이션 때의 리젝션 알고리즘에 맡겨 손쉽게 제거할 수 있습니다. 이 방법은 저 자신도 줄곧 사용하고 있습니다. 예컨대 「라테」의 그 16803 CCD는, 화면 중앙에 뚜렷한 불량 열이 1개, 더해서 눈에 띄지 않는 불량 열이 3개 있는데, 바로 이렇게 처리합니다.
핫 픽셀: 반드시 정합 전에 처리해 둔다
핫 픽셀은 다크와 Cosmetic Correction 단계에서 깨끗이 처리해 두지 않으면, 생각지도 못한 골칫거리를 일으킵니다. 이 예를 보십시오.
왼쪽 이미지는 스타 레지스트레이션 전, 오른쪽은 정합 후입니다—오른쪽 이미지에는 왜 도넛 같은 무늬가 잔뜩 나타나는 것일까요? 답은, 그 흰 점들은 별이 아니라 핫 픽셀이라는 것입니다. 이 핫 픽셀들은 본래 다크 감산과 Cosmetic Correction 때 사라져 있어야 했지만 그렇지 못했고, 그래서 스타 레지스트레이션 때 보간 알고리즘에 의해 도넛 모양으로 「변형」되어 최종 이미지에 남고 말았습니다. 게다가 그 수도 적지 않습니다.
기쁘게도, 매수가 충분하고 리젝션 알고리즘의 파라미터가 적절히 설정되어 있으면, 마지막에는 이 도넛들도 모두 지워졌습니다. 그러나 이것은 바로 다음을 말해 줍니다. 핫 픽셀은 가능한 한 다크와 Cosmetic Correction 단계에서 지워, 정합 프로세스에 의해 화면을 어지럽히는 것으로 변형되는 일을 피해야 한다는 것입니다. 책임을 모두 뒤쪽의 리젝션에 떠넘겨서는 안 됩니다.
덧붙이자면, PixInsight 내장 Cosmetic Correction의 효과가 부족하다고 느낀다면, 커뮤니티에는 hot and cold pixel을 PixelMath로 처리하는 코드를 쓴 동호인(Roberto Sartori 님)도 있습니다. 시험해 보았더니, 놀랍게도 내장 Cosmetic Correction보다도 효과가 좋았습니다—프로그램을 짤 수 있는 동호인이 정말 부럽습니다.
극단적 사례: 대형 망원경의 복합 결함
마지막으로, 「어떤 결함이든 한꺼번에 모인」 극단적인 예를 보겠습니다. 1미터급 대형 망원경으로 찍은 것입니다. 이런 종류의 망원경으로 촬영하는 것은 사실 조금도 즐겁지 않습니다—경위대와 필드 로테이터를 사용하기 때문에, 천정에서 20도 이내의 목표를 찍을 때는 목표의 위치를 유지하기 위해 로테이터의 회전 속도가 매우 빨라지고, 그 결과 회절 스파이크가 갈라지며, 사진마다 회절 스파이크의 각도가 다르고, 심지어 한 장의 사진 안에 서로 다른 각도의 회절 스파이크가 두 개 있는 경우조차 있습니다.
이 이미지에는 또한 defect column이 1개(이것의 처리는 비교적 간단합니다), 그리고 옆에서 배어 나오는 AMP GLOW로 의심되는 것이 있는데, 마치 콘크리트 벽에 피는 곰팡이(벽면의 백화) 같습니다. 이런 종류의 복합 결함에는 기성 해법이 없어, 하나하나 분리해 대처하는 수밖에 없습니다—이 또한 천체 사진 후처리의 상례입니다. 완벽한 데이터는 존재하지 않으며, 우리가 할 수 있는 것은, 각각의 문제에 그 해법을 찾아 주는 일뿐입니다.