Dual Native Iso... mode low-light ou dynamique étendue ?

Dual Native Iso, c’est l’expression à la mode ces dernières semaines, présente dans les caractéristiques d’un nombre croissant de caméras dédiées à l’image de haute qualité annoncées dernièrement.

Sony Venice, Panasonic EVA1, GH5S, Blakmagic Pocket 4K, RED Gemini 5K, Kinefinity Terra 4K, un véritable raz-de-marée marketing...


Mais alors de quoi s’agit-il en vrai ?

Déjà il ne s’agit pas du mode "Dual Iso" proposé depuis 2013 par le logiciel Magic Lantern pour les DSLR Canon, qui consiste (pour parler vite) à étendre la plage dynamique d’une image en générant une ligne sur deux avec un niveau d’exposition différent.

Le Dual Native Iso consiste à proposer pour une même caméra, deux valeurs possibles d’ISO natif.

En standard, quand on modifie l'ISO d'une caméra, on modifie la valeur d'amplification appliquée au signal issu du capteur. Augmenter cette valeur (= ou ajouter du gain) rend l'image plus lumineuse mais amplifie également le bruit provenant du capteur, et ce dans les mêmes proportions.

Le niveau de gain ajouté pour chaque niveau d'ISO est défini par un paramétrage initial de la caméra, selon un référentiel.

On appelle ISO natif (ou ISO de base) le niveau d'amplification qui a été calibré par le fabricant pour optimiser la qualité du signal généré par le capteur sur l'ensemble de sa plage dynamique.

De ce fait, à ce niveau d'ISO qu'on obtient le meilleur rapport signal/bruit.

Il n'en existe donc théoriquement qu'un, défini par le fabricant pour chaque caméra.

Pour plus d'infos, cet excellent article d'Allister Chapman :
Sony Venice. Dual ISO's, 1 stop ND's and Grading via Metadata. | XDCAM-USER.COM

Ce que proposent les systèmes Dual Native Iso c’est de pouvoir choisir entre un niveau d’ISO natif “standard” et un niveau d’ISO natif calibré pour le traitement des basses lumières.



Par exemple, pour la RED Gemini, on pourra opter entre un Iso natif "standard" de 800 iso et un 2ème Iso natif de 3200 (baptisé mode "low light"). Sur la Varicam LT, on aura le choix entre 800 et 5000, et entre 400 et 2500 pour le GH5S.

En basculant sur le 2ème ISO natif, on va donc directement modifier le fonctionnement du capteur, en modulant l'amplification pour un niveau d'ISO donné, modifiant ainsi le signal lui-même envoyé par le capteur, avant la génération du fichier raw.


Dès lors, une montée dans les ISO déclenchera toujours une augmentation du gain (et donc du bruit) mais dans des proportions bien mieux contenues.

Mais alors, est-ce que le Dual Native Iso permet d'augmenter la plage dynamique ? Eh bien en fait, pas vraiment.

Avec l'ISO natif à 3200 de la RED Gemini, on va en effet gagner 2 diaphs dans les basses lumières ... mais pour les sacrifier en contre-partie dans les hautes. La plage dynamique du capteur n'a pas changé, elle s'est simplement... déplacée.

Un peu finalement comme si on avait une 2ème caméra jumelle entre les mains, avec une plage dynamique spécialement calibrée pour les basses lumières.

Le Dual Native Iso semble donc bien correspondre à un mode “low light” activable à la demande (un bon choix de dénomination par RED ?), apportant une modification de la sensibilité de la caméra, plutôt qu’à une extension réelle de la plage dynamique.


@Marina et @Michel


NOTA : On peut évoquer d'autres procédés qui interviennent sur le calibrage de l'amplification en amont de la génération du signal :

• le “Dual Gain”, concept développé par Aptina et présent dans certains boîtiers Sony Alpha et Fujifilm, qui est un système automatique de réduction de bruit qui vient modifier le niveau de gain généré pour des niveaux d’ISO au-dessus d’un certain seuil. Plus d'infos : Dual Gain Becoming the Norm | Sans Mirror | Thom Hogan

• le “Dual Gain Architecture” introduit par Arri dans ses caméras Alexa et Alexa mini, qui combine en une seule image deux lectures séparées (chacune sur 14 bits) de chaque pixel, avec un niveau d’amplification (gain) spécifique. L'image finale combine ces deux "passes" en une seule image sur 16 bits dont la dynamique est étendue. Plus d'infos sur le site de Arri : ARRI Group: ALEXA Mini Sensor