¿Puede el apilamiento de imágenes de exposición múltiple en el procesamiento posterior dar el mismo efecto que una exposición prolongada?

Sí tu puedes. Nunca lo he cansado para nubes pero si para caídas de agua. Mi forma habitual de operar es usar mi exposición múltiple en la cámara, pero hacerlo en Photoshop también funciona.

Para en la cámara, configure su cámara para hacer exposiciones múltiples y permita que calcule la ganancia automática. Dispara n fotos. Hecho

Pues en Photoshop toma tus n fotografías como de costumbre. Luego llévelos todos a Photoshop como capas en una sola imagen. Ejecute el comando Editar | Capas de alineación automática. Esto alineará sus imágenes para compensar cualquier variación. Luego mezcle cada capa usando el modo Normal pero con una opacidad más baja. Aquí es donde será necesario realizar algunos experimentos, pero puede encontrar una opacidad que haga que las cosas se vean bien. Por lo general, desea que sea el mismo para todas las capas. Comience configurando todas las capas superiores al 100 / n por ciento de opacidad y continúe desde allí.

Sí, esto es posible.

El apilamiento de imágenes también se usa comúnmente en la fotografía de rastros de estrellas. En lugar de tomar un cuadro de una sola hora, puede tomar ciento veinte cuadros de 30 segundos y apilarlos para obtener el mismo efecto.

Eche un vistazo al sitio web a continuación para ver un tutorial sobre cómo apilar imágenes para un rastro de estrellas. Es el mismo proceso para apilar cualquier imagen.

Apilamiento automatizado de Star Trails en PS CS5

Incluso te dan una buena acción de Photoshop que hace mucho del trabajo por ti. Personalmente, he usado este tutorial numerosas veces con excelentes resultados.

¿Estoy pensando que podría haber dos formas de hacer esto? No tengo photoshop, así que... Quizás pruebe con python.

Con suerte, usó un trípode, un control remoto y disparo continuo. Pude ver tiempos variables y largos entre imágenes muy problemáticos.

Nunca he hecho esto, solo pensar en voz alta. Tendré que tomar una serie de tiempo e intentarlo.

Creo que matemáticamente son lo mismo:
1. ¿Apilar todas las fotos como capas, dando la misma transparencia a todas?
trans=100/(# de imágenes), excepto la primera imagen = 1
2. ¿Tomar el mismo píxel de cada imagen y promediarlos?

[Actualizar]

Aquí hay una secuencia de comandos de Python para calcular una imagen promediada de una serie de imágenes:

from PIL import Image  
import glob  
import numpy as np  


imgList = glob.glob('./*.png')  
first = True  


for img in imgList:  
    temp = np.asarray(Image.open(img))  
    temp = temp.astype('float')  
    if first:  
        sumImage = temp  
        first = False  
    else:  
        sumImage = sumImage + temp  


avgArray = sumImage/len(imgList)  
avgImg = Image.fromarray(avgArray.astype('uint8'))  
avgImg.show()  

Lo expliqué/documenté aquí .

Ejemplo: bolas que caen, renderizadas con blender, promediadas a diferentes frecuencias de muestreo con el código Python anterior.

[Actualización 26/09/2012]

Me topé con un buen sitio web de la NASA que tiene una buena serie de imágenes. Usé un conjunto de sus imágenes (¡de nubes!) y el código anterior para generar esto:

Imágenes cortesía del Laboratorio de Análisis y Ciencia de Imágenes, Centro Espacial Johnson de la NASA.

Más ejemplos y detalles aquí.

Links:
Instrutables con poca luz multiples imagenes

¡Editado porque volví a leer tu pregunta!:

Es posible que pueda producir un efecto similar, sí. Sin embargo, puede experimentar artefactos, es decir, los bordes de las nubes pueden repetirse.