Крошечная кремниевая пластина, меньше человеческого ногтя, способна зарегистрировать миллионы фотонов от звезд, которые невооруженный глаз едва различает. Секрет не в одном идеальном кадре, а в непрерывной последовательности «сырых» снимков, которые захватываются один за другим и затем собираются воедино, будто ночное небо — это не застывшая картинка, а живой поток данных.
Внутри смартфона КМОП‑сенсор превращает каждый прилетевший фотон в электрон за счет фотоэффекта и накапливает этот заряд в микроскопических потенциальных ямках. Каждый отдельный кадр шумный: считывающий шум и темновой ток почти заглушают слабые сигналы далеких звезд. Вместо того чтобы грубой силой наращивать железо, система опирается на статистику: от кадра к кадру она повышает отношение сигнал‑шум, накапливая отсчеты во времени и отбрасывая выбросы и случайные всплески.
Алгоритмы вычислительной фотографии затем обращаются с этой последовательностью как с потоковым набором данных. Регистрация изображений выравнивает каждый кадр с точностью до долей пикселя, компенсируя дрожание рук и атмосферное мерцание. При стеккинге выполняется временное усреднение и медианная фильтрация, а деконволюция подтачивает размытые функции рассеяния точечного источника. То, чего сенсор лишен в апертуре и площади пикселя, он отыгрывает за счет временного передискретизирования, превращая рой почти невидимых одиночных фотонных событий в цельную карту ночного неба.
