应用双原生ISO的相机
双原生ISO技术 ( Dual Native ISO，或 Dual Base ISO ) 近几年在视频领域应用广泛，极大降低了拍摄时成本投入。
越来越多的机型配置该功能，甚至隐隐有一种普及化趋势，甚至短期未来有反哺静态摄影的可能性。
本文对这一相对新兴功能的配置机型做一个简单整理，在浪潮来之前有一个准备。
本文所说「相机」，既包括如消费级的数码无反，也包括如Camcorder专用设备。
在大约十年前的一段时间内，图形传感器进行了悄无声息的演变。
带来的结果，就是被称作“ISO无关性”ISO irrelevant 或是“ISO不变性” ISO Invariance 的应用特征。
一台相机搭载的图形传感器，其调校的结果，就体现在该机的感光度有一个基础值，
一般称作 Base ISO，或者是 Native ISO，称作“基础感光度”/“原生感光度” —— 在这一感光度下的动态范围噪声等都是最优效果，而其它的感光度数值都可以认为是在这一基础上的数学变换。
可以参考DP Review以松下GX85做的演示
GX85 ISO Invariance
以及无关性解释
如果在硬件层面，在像素下安排了两组不同的放大用电路，就会使得在两个感光度值位置，有相近的表现 —— 在有明显的获益外，特性就好比重回原生感光度。
所以由含义而命名作 双原生感光度。
这一构思在2014年的松下VariCam35上进行实践。
重看这段，依然觉得不可思议，
在同时代的传感器水平上，通过电路设置，实现5000 ISO实际可用。
2014年，Vimeo的 VariCam 35 at 5000 ISO 带来激动人心的实拍演示。
正如评论所称 “Mindblowing”。
那时候正是ppt造车、手机横行的年份，
如果不是在 Digital Cinema Society (数字电影协会)发布，可能真的就是一则天方夜谭。
VariCam官方在vimeo分享了由Kentaro Hagiwara团队使用 VariCam35 制作的短片《Momentum》。
这一技术在日式酒馆的稍显昏暗但颇具氛围的照明下，还原了一个生动的场景。
这一影片的制作也在Vimeo上分享。
双原生ISO这一功能在随后数年间降临买得起的机器上。
简单来说，原本像素下配置了单一的放大电路，这使得传感器的Gain呈现线性变化，而高ISO（放大比率）下，信号衰减带来了诸如动态范围的缩减，噪声愈发显著。
现在为像素配置了第二看门人，即接管电路，在设定的某一高ISO值，两者合作，降低噪声，让这一放大率下的图像重新回归低水平感光度的可用范畴。
2019年，对这一技术重新审视，AlisterChapman带来了新的说明。
Keith Mullin带来的基于噪声原因的阐述也很有帮助。
双原生ISO一般标注两个关键ISO值，一个为原生值，另一个为接管切换数值。
如在上面例子中，第二个值为5000，即在ISO设定为5000时启用接管；
而这一机型(VariCam35)的基础原生值为800，即在5000时恢复在约800时的噪声水平。
以技术而言，两值的对数差为电路设计水平的衡量标准，而初始值或接管临界值，则依据市场定位的可用性，以及图像传感器的基础表现而定。
为说明举个空想例子，
比如 100/200 的值设计，仅差距一档，乏善可陈，临界的200也没有实用价值；
而 100/800 的跨度三档，就更进步，而800略微欠缺实用性，因为以现今传感器水平，800算是一个可用的值；
若 800/6400 ，同样跨度三档，6400可用就适配范畴就广了，而S35/APS-C乃至135幅面，现今的 ISO 800 基础值可能相当可用；
若更激进，如 3200/25600 ，依旧跨度三档，两万+的市场宣传能力强，但基础3200可用的传感器也相对少见，两万档位之前难以享受噪声降低的效果，实际可能未必如前述更有实用性。
未来如果要建立关于双原生ISO的评测，「双ISO比值/跨度」「接管临界」可以作为标准。
在大约2018世代，伴随 Lumix GH5S 的推出，
推测有以 Quad Bayer 或称 2x2 结构实现的双原生感光度的硬件实现。
这一变化会在稍后的章节阐述。
2022年，DPReview在GH6推出后，亦推出一篇关于双增益电路 Dual Gain 应用的图像传感器技术回顾。
配置双原生感光度的机型列表如下：
之后的LT是相对的廉价款。
Pure准确来说是35的豪华打包款，所以你也可以认为不是一台新机器。
Dual Native ISO Camera Technology For Cinematic Low-Light Video Production
EVA1 甚至没有写在 VariCam的序列里，但是其售价和功能让很多用户记住了它。
相对而言，2500的设定多少有些保守，但也与高端VariCam拉开了差距。
GH5S是松下扛鼎之作，(在2022年的GH6出来前) MFT的视频霸主，到今日还有不少拥趸，配合诸如12-60，或者是12-35/2.8 II，是小工作室乃至独立个人的视频制作利器。
Dual Native ISO 更是为这些在布光成本上不足的用户补足短板提供了便利。
“底小一级”的GH5S硬生生扛住如α6x00系，乃至A7S2的对抗。
时过境迁，2018年松下加入L卡口，次年2019的旗舰S1H，配置该功能，接管临界达到4000，配合其首次135传感器的使用，动态和高光保护的优势，加上诸多贴心设定，也成为了首台获 Netflix 认证的机型。
特别值得一提的是，疑似使用同款 IMX410 的 DC-S1，
在升级「DMW-SFU2」后解锁V-Log后，也被发现4000档的突降。
由于S1还支持「6K Photo」模式的曲线高规格视频录制，一时又成为小众的性价比用户讨论的对象。
2020年9月将发布的S5，可能会明确实装该功能，或许会打响普及化第一枪。
[2020-11 更新]
在2020年11月，S5确定实装该双原生感光度功能后，
松下也宣布将在2021年为S1带来5.9K内录与双原生ISO功能。
同为L卡口的适马fp，在憋了大半年后，于2020-06解锁的2.0固件，提供了双原生功能。
可能是最富有戏剧性的固件功能提升，
上一次可能还要数2013年佳能旧机型的 Dual Pixel 解锁。
Venice是索尼首次尝试双原生ISO，500/2500多少有一些保守，
特别是一下子步子就来到了135幅面的传感器。
2019年，如果不考虑和这年怪兽S1H比较的话，索尼的FX9相当抢眼，作为其久负盛名的FS7系的接班人，10万美元价位的FX9功能齐全，作为中小工作室的定位，也相当优秀。
临界值进一步提升到4000，相比Venice的试水，有一些进取。
所以到了真正与S1H对位，2020年发布的 A7S III 上，日本厂商们也很机巧地互相避让，各有优势。
虽然没说明，但是索尼半导体从来不对外出售的135规格12MP传感器上，
应该是实验性装配了双原生ISO。
机构或个人发现了这一情况，DP Review的文章给出了测试，并且解析为Dual Gain。
来自Fstoppers的 Andy Day 也给出了总结
在实际零售后，用户发现实际的第二档启用数值调整为12800。
也许后续一波固件完全解锁也不一定。
索尼公司在随后，发布了FX6与FX3，均为135规格的12mp传感器。外界猜测可能来自同代工艺，索尼指出使用相同技术，但未确认完全相同。
其基础ISO为800，而在12800时有一个高灵敏度模式，虽然高度相像双原生模式，但索尼方面拒绝以此进行称呼FX6。
专注摄像的厂商，例如达芬奇软件的 Blackmagic Design，其在自己面向初级用户的BMPCC机型上配置了该功能，4K及6K机型，均设定了3200接管。
4K款猜测与同年GH5S配置来自索尼半导体的IMX299。
RED公司命名为 Dual Sensitivity，到本文发布的2020-09，只在 EPIC-W 的 GEMINI 5K S35 传感器上装配。
这里要解释一下，RED的模块化配搭，作为传感器叫做 GEMINI 5K S35，组合成相机为EPIC-W 5K S35。
从实际操作来看，RED GEMINI 5K 的操作也不太一样，你需要自己切换到 Low-Light 模式来启用，而不像其他厂商的自动接管，可能这是专业厂的立场设定。
大陆的Z-Cam，一直低调少宣传，产品也更务实，
在E2系列机型上开始装配，但由于产品定位问题（偏向高端应用），
在中国大陆看不到太多用户反馈（闷声大发财）。
大疆公司逐步由单一的无人机产品步入影像行业，
其在2021年发布的产品X9上配置双原生感光度功能。
而在2022年的无人机产品Mini3 Pro上，藉由与Omnivision的合作，标称实现双原生，但功能应该是基于2x2而实现的Dual ISO的宽容度扩展。
富士胶片 Fujifilm 在2012年开始了自己的专用X卡口之旅，在发展的早期都以侧重照片为主。
在2016年开始了F-Log的配置而迈入了视频领域的探索，而2018伴随X-H1的发布使得其被视作准专业等级的竞争者。
但是富士一直没有宣布自己的双原生支持，反而是由爱好者测试出其具备的双原生Like的功能，即在特定感光度下的接管，并事实性地造成噪声水平的断崖式下跌。
这些型号包括X-T4及正在初期发布阶段的X-H2S。
这些测试来自多个来源：
但无论如何，没有作为最终定论。
在2021年，还冒出了一款登上indirgogo平台的 Alice 相机产品，
自称具有10.7MP的图像传感器，也许是IMX299型号，但相机的具体情况不明，未收录。
此外，
尼康公司的Z9产品在视频表现上相当强力，但似乎IMX609上未能实现该功能；
佳能的 Dual Pixel 结构应用广泛，按说一步之遥；
不过其R5C产品页宣传具有两档位的参考感光度，不知道是否是非正式支持。
传统的相机两强，目前暂未正式加入这一行列，十分期待。
2020年9月也是扎堆的机器发布，S5如果作为2000美元机型带来“实际宣告”这一功能，对于入门级相机的参数战争又是一波推动。
作为消费者自然乐意这种“军备竞赛”——长远来看，实用功能的普及和廉价化是好事，不管具体的用户是否使用。
想的深入一些，不确定松下与索尼，无论是相机或者半导体业务上是否有深入的合作，或者说秘密同盟，专利与实际制造的交流似乎倾向这种可能。
也许是作为交换，松下等于事实上退出了实际掌控图像传感器制造领域(PSCS)。
(新唐完成收購Panasonic半導體事業成長加速，新业务改名 Nuvoton Technology Corporation Japan )
毕竟，S1H的一切，都大概率基于IMX410的深入调校。
双方进行技术交换，获得有利位置并无不可。
在外部来看，数码相机业务流失，主要是智能手机发力。
特别是在 Google Pixel3 以计算摄影带来了手持夜景拍摄能力，更是传统APS-C、135相机难以企及的尖端。
“如何构筑新的护城河？”
双原生ISO显然是一剂未来3～5年内的良方，可以保持一定程度的领先优势。
计算摄影可以合并构造好的单张，但是夜晚的视频还是无能为力。
这么一想，我倒是更期待1/2.3，乃至1英寸的传感器装备该功能，
这样无论是全景相机或者是如GoPro等机器的应用范围，又可以大大扩展。
在相对小尺寸的手机应用方面，2020年上半，索尼与OPPO联合定制的IMX689，带着1/1.4英寸的规格，Quad Pixel 结构（索尼改型称作 2x2 OCL，详见漫话Dual Pixel介绍）登场。
随后出现在如 Oppo Find X2 Pro、OnePlus 8 Pro机型上，助益有多大，以及是否是真的双原生ISO应用，还有待观察。
2021年，伴随OnePlus 9 Pro的发布，IMX789登场，应该是一种先期独占；也是拭目以待。
此外，2022年5月的大疆DJI Mini3 Pro机型，借助来自Omnivision的传感器，也达成了标称双原生感光度的实现，实际应为宽容度扩展。
在视频拍摄上，这一功能实现比单纯的如1英寸的规格，在多数环境下更有帮助。
其上配置了双原生感光度功能，像素缩减到10.2MP规模，而取消了好评的机内防抖IBIS能力，也有不少爱好者出现了两难选择。
根据一些信息，GH5S配置的是来自索尼半导体 Sony Semicon 的IMX299传感器（或IMX294）
在智能手机上，通常会标榜其最高像素数，即4倍数字，并保留有这种输出能力；
但在此处，限制了其输出高像素的能力，反而是以合并的方式工作，带来了更好的动态范围，以及……推测的，以实现双原生感光度为目标的构型。
据信，IMX299应用在了GH5S及BMPCC 4K机型上，可能在入门级的视频器材里算是比较新颖的实现。
而在稍后的S1、S1H等机型上，应该还是配置之前的实现方式，因为其具备6K输出功能，而此时的双原生功能依旧可用。
在2020年，索尼发布了自己旗下的A7S系的第三代机型，配置12MP传感器；
据信，与稍后的FX6、FX3等有共享设计，但索尼未证实或否认这一猜测。
伴随用户Landingfiled对损坏的A7S3下手，发现了IMX510具备2x2结构。
所以，作为一个猜想，由于可以4个像素干原来1个像素的活，所以至少可以在丰富性上，做得更好，比如已经知道的单帧WDR以获得宽容度，甚至可以由一个像素来进行另外一个感光度的工作，然后与主区域的结果比对，曲线实现传统双管线的双原生感光度功能。
缺点就是，这一系列功能，在全像素的输出模式下并不起作用；
所以，要么是封印住全像素输出能力（可以间接划分产品线），要么是让用户自己做决定（高阶机型的自定义）。
在讨论关于图像传感器 Image Sensor 的结构时，
一般用的是更偏向电路的词语 「双增益」 Dual Gain ；
而“感光度”是作为相机整体式讨论的，即讨论相机功能时，称作 「双原生ISO」。
各家可能有分立的命名打算，例如
松下叫做 Dual Native ISO，而 Blackmagicdesign、国产的Z-Cam均采纳该称呼；
索尼称作 Dual Base ISO ，适马跟随这一说法。
(ARRI 则是 Dual Gain，也有基于传感器技术称呼的，但ARRI将其应用于拓宽位深度。
可以参考其自己的介绍，佳能公司与ARRI技术合作，他们的称作 Dual Gain Output，DGO)
反而是爱好者讨论区，可能为了简述，有时候用 Dual ISO，这其实多少是带有混淆性质的名称，因为涉及到2013年隔行分区曝光合成的实现。不过了解技术的话，略读几行也可以分辨。
但是很奇怪，中文翻译倒是难得的大一统(几乎)，
识破了技术本质，都以“双原生ISO”称呼，倒是不会有表述上的歧义。
不过追本溯源，“ISO”其实并不是「感光度」的良好指代。
底片感光度的两个指标，一个是来自德国的DIN，一个是来自美国的ASA。
在差不多80年代的时候，ASA的100度，相当于DIN的21度，那如果你是胶片制造商，就想为两种标准的用户提供参考，于是写成 ASA 100/DIN 21，前面加上作为标准的ISO，即：
随着口语也在追求简略，“ISO”误打误撞成为了感光度的标识。
以这个意义来说，这功能最好的中文名称，也许是「双原生感光度」。
当然，本文无意推行这种说法。
也许在想法上接近的就是RED，命名以「双感光度模式」(Dual Sensitivity Mode)，也算是把ISO本义给翻踏实了。
反而是未来，手机厂商出于随波逐流，或者是故意的目的，混淆如用于扩展宽容度的 DGO、Dual ISO等，浑水摸鱼也称作 「双原生ISO」。
在上图的例子中，小米10是采用了拓宽可用宽容度的技术实现，更接近如Dual ISO的应用。
除了传统的通用型照相机，还有一类应用于星空拍摄的天文类相机，
其对于高感光度的需求也很高，自然也有引入先进技术的急迫性。
在天文相机中，似乎取的是更加接近传感器技术的说法，
称作 HCG Mode，展开为 High Conversion Gain 高增益转换，或高转换增益。
最终实践上，类似于双原生感光度，但因为操作人员的专业性较高，所以给予了较高的自由度。
通常可以在与传感器工作模式组合而得到多样的效果，
例如天文相机厂商Altair即给出了其乘积因子指导：
现在高感极佳的机型，如A7S为代表，号称月光拍摄，但停留在12MP范畴，其他诸如A7R4为代表的机型，利用缩图，也可以或者信噪比提升。
但真正使用的，可能目前在做的以24MP的切入是极好的，画质、高感，以及作为消费者敏感的成本都是一个不错的平衡点。
由于是硬件功能，这一特性可以储存在RAW中，保留用于后期制作调整的空间，还可以与诸如 Pixel Shift 技术结合，追求更短的单段曝光时间，另一方面提升画质，是一种双赢的局面。
目前的机型“偷偷摸摸”装配了这功能，但很少宣传，意义不明；
而且实际来看，在图片领域反而步子小了很多，在诸如400或者800区段即启用 —— 以图像来说，我们有很多诸如多帧叠加的方式，即便单张粗糙度厉害，也有办法补救。
感光度曾经流行的两个平行标度，一个是美标ASA，一个是德标DIN，各有侧重：
ASA每档位翻倍，更接近快门速度的换算；
DIN采用对数标，每1度为1/3Ev，3度即为1档。
在对比高感光度效能的时候，ASA动不动就“成千上万”，而DIN就平滑得多。
例如，ASA 100与800 (DIN 21~30)，中间间隔3档；
而1600到12800 (DIN 33~42)，感觉上数值很大，但也是间隔三档。
常见机型的标称档位提升：
可见除了fp这款“异端”，其他机型目前基本保持在2Ev+，约不到3Ev的水平。
另外一方面，开头提及的实测依然不可取代，目前有诸如 DP Journey 等频道有进行实测，如对松下S5，官方标称为640/4000，实测显示，以噪声水平而言，4000时接近1250水平，接近一档的“缩水”。
也就是说，以噪声水平衡量，并不能简单地将两个原生档位等同起来。
期待更多实测。
由于图像传感器多数在暗部区域有更深的可用性，使得这一方法实践上容易保护高光细节，从而在一定群体里流行。
而双原生ISO，为使用这套方法的工作模式带来了一定的转变，拍摄人员（视频制作）在前期需要评估场景照明程度，在两个可行的基础感光度进行选择。
常见的基于视频的RAW格式，目前还有多种通行，RED、ARRI 等专业大厂都有自己行之有效的视频RAW编码，而来自达芬奇同源的BlackMagic 在用户体验方面有不错的口碑。
这些编码往往独占在这些厂商自己的机器上，也并不对外(摄像机)授权。
而较为通行的，则有来自 Adobe公司的 CinemaDNG，以及由 Apple 推动的 ProRes RAW。
双原生ISO不仅仅是机器本身的事，同时也要对编码以及后期制作的软件有了解；这方面也推动了拍摄-制作人员的知识更新。
一个难点，就是弱光下的成像，特别是动态录制，而不是可以堆叠曝光时间的单张。
在本文发布后的2021年，佳能拿出了它自己的，称作SPAD的图像传感器产品。
SPAD为Single Photon Avalanche Diode的缩写，或译作单光子雪崩二极管，
此处Avalanche有时候也译作「累崩」或「崩溃」，是基于其原理的Avalanche breakdown而得名。
这类型传感器在20世纪已经存在，但受限制造和参数，应用范围较窄；
一般都是以顶尖的科学学术研究，或军用如夜视仪等设备优先。
在21世纪初，其可以在CMOS的流程里实现，从而大大加速了其实际投产迭代。
以佳能为代表的SPAD产品图片，有可能会在未来，成为（消费级）弱光下的拍摄的实现路径。
当然，最可能的还是其自己安防类产品的应用。
之乎
于2020-09-02 发布
越来越多的机型配置该功能，甚至隐隐有一种普及化趋势，甚至短期未来有反哺静态摄影的可能性。
本文对这一相对新兴功能的配置机型做一个简单整理，在浪潮来之前有一个准备。
本文所说「相机」，既包括如消费级的数码无反，也包括如Camcorder专用设备。
 |
| S1菜单内的双原生ISO选项 |
目录
技术实现
 |
| 高感噪声降低图片可用性，动态和色彩都会削减 提及Kubrick大师生平，也会对F0.7的蔡司津津乐道 但如果我们一下子在感光度可用性上超车了呢？ |
在大约十年前的一段时间内，图形传感器进行了悄无声息的演变。
带来的结果，就是被称作“ISO无关性”ISO irrelevant 或是“ISO不变性” ISO Invariance 的应用特征。
一台相机搭载的图形传感器，其调校的结果，就体现在该机的感光度有一个基础值，
一般称作 Base ISO，或者是 Native ISO，称作“基础感光度”/“原生感光度” —— 在这一感光度下的动态范围噪声等都是最优效果，而其它的感光度数值都可以认为是在这一基础上的数学变换。
可以参考DP Review以松下GX85做的演示
GX85 ISO Invariance
以及无关性解释
如果在硬件层面，在像素下安排了两组不同的放大用电路，就会使得在两个感光度值位置，有相近的表现 —— 在有明显的获益外，特性就好比重回原生感光度。
所以由含义而命名作 双原生感光度。
这一构思在2014年的松下VariCam35上进行实践。
重看这段，依然觉得不可思议，
在同时代的传感器水平上，通过电路设置，实现5000 ISO实际可用。
2014年，Vimeo的 VariCam 35 at 5000 ISO 带来激动人心的实拍演示。
正如评论所称 “Mindblowing”。
那时候正是ppt造车、手机横行的年份，
如果不是在 Digital Cinema Society (数字电影协会)发布，可能真的就是一则天方夜谭。
VariCam官方在vimeo分享了由Kentaro Hagiwara团队使用 VariCam35 制作的短片《Momentum》。
这一技术在日式酒馆的稍显昏暗但颇具氛围的照明下，还原了一个生动的场景。
这一影片的制作也在Vimeo上分享。
双原生ISO这一功能在随后数年间降临买得起的机器上。
简单来说，原本像素下配置了单一的放大电路，这使得传感器的Gain呈现线性变化，而高ISO（放大比率）下，信号衰减带来了诸如动态范围的缩减，噪声愈发显著。
现在为像素配置了第二看门人，即接管电路，在设定的某一高ISO值，两者合作，降低噪声，让这一放大率下的图像重新回归低水平感光度的可用范畴。
2019年，对这一技术重新审视，AlisterChapman带来了新的说明。
Keith Mullin带来的基于噪声原因的阐述也很有帮助。
双原生ISO一般标注两个关键ISO值，一个为原生值，另一个为接管切换数值。
如在上面例子中，第二个值为5000，即在ISO设定为5000时启用接管；
而这一机型(VariCam35)的基础原生值为800，即在5000时恢复在约800时的噪声水平。
以技术而言，两值的对数差为电路设计水平的衡量标准，而初始值或接管临界值，则依据市场定位的可用性，以及图像传感器的基础表现而定。
为说明举个空想例子，
比如 100/200 的值设计，仅差距一档，乏善可陈，临界的200也没有实用价值；
而 100/800 的跨度三档，就更进步，而800略微欠缺实用性，因为以现今传感器水平，800算是一个可用的值；
若 800/6400 ，同样跨度三档，6400可用就适配范畴就广了，而S35/APS-C乃至135幅面，现今的 ISO 800 基础值可能相当可用；
若更激进，如 3200/25600 ，依旧跨度三档，两万+的市场宣传能力强，但基础3200可用的传感器也相对少见，两万档位之前难以享受噪声降低的效果，实际可能未必如前述更有实用性。
未来如果要建立关于双原生ISO的评测，「双ISO比值/跨度」「接管临界」可以作为标准。
在大约2018世代，伴随 Lumix GH5S 的推出，
推测有以 Quad Bayer 或称 2x2 结构实现的双原生感光度的硬件实现。
这一变化会在稍后的章节阐述。
2022年，DPReview在GH6推出后，亦推出一篇关于双增益电路 Dual Gain 应用的图像传感器技术回顾。
- What is dual gain and how does it work? [2022-02-23]
机型 Camera Models
配置双原生感光度的机型列表如下：
| 机型 | 推出时间 幅面/卡口 关键ISO |
|---|---|
松下 Panasonic | |
| VariCam 35 | 2014 |
| S35 / PL | |
| 800 / 5000 | |
| VariCam LT | 2016 |
| S35 / EF / PL | |
| 800 / 5000 | |
| VariCam Pure | 2016 |
| S35spec / PL | |
| 800 / 5000 | |
| AU-EVA1 | 2017 |
| S35spec / EF | |
| 800 / 2500 | |
| Lumix DC-GH5S | 2018 |
| 4/3 / MFT | |
| 普通 400 / 2500 V-Log L 800 / 5000 HLG 800 / 5000 | |
| Lumix DC-S1 | 2019-02 |
| 135 / L | |
| 实测 640 / 4000 | |
| Lumix DC-S1H | 2019 |
| 135 / L | |
| V-Log 640 / 4000 HLG 400 / 2500 Cinelike D2/V2 200 / 1250 | |
| Lumix DC-S5 | 2020 |
| 135 / L | |
| V-Log 640 / 4000 HLG 400 / 2500 Cinelike D2/V2 200 / 1250 | |
| Lumix BGH1 | 2020 |
| 43 / MFT | |
| Normal 160 / 800 V-Log L 400 / 2000 Cinelike D2/V2 160 / 800 | |
| Lumix DC-GH6 | 2022-02 |
| 4/3 / MFT | |
| 松下声称 其与以往的 机型的实现不同 标准 100 / 800 V-Log/HLG 250 / 2000 | |
| Lumix DC-S5 II DC-S5 IIx | 2023-01 |
| 135 / L | |
| - | |
适马 Sigma
| |
| Sigma fp | 2019 2020更新 |
| 135 / L | |
| 100 / 3200firmware | |
索尼 SONY
| |
| Sony VENICE | 2018 |
| 135spec / PL / SONY E | |
| 500 / 2500 | |
| Sony PXW-FX9 | 2019-09 |
| 135 / SONY E | |
| S-Log3/Cine El 800 / 4000 | |
| Sony A7S III | 2020-07 |
| 135 / FE | |
| 2000 / 16000(测试版) 12800(零售) | |
| Sony ILME-FX6 | 2020-11 |
| 135 / SONY E | |
| 800 / 12800 | |
| Sony ILME-FX3 | 2021-01 |
| 135 / FE | |
| 800 / 12800 | |
Blackmagic Design
| |
| BMPCC 4K | 2018 |
| 4/3 / MFT | |
| 400 / 3200 | |
| BMPCC 6K | 2019 |
| S35spec / EF | |
| 400 / 3200spec | |
| BMPCC 6K Pro | 2021 |
| S35 / EF | |
| 400 / 3200 | |
| Studio Camera 4K Pro / 4K Plus | 2021-07 |
| 4/3spec / MFT | |
| 400 / 3200 | |
RED | |
| GEMINI 5K S35 | 2018 |
| S35 / - | |
| - | |
Z-Cam
| |
| Z CAM E2-F6 | 2019 |
| 135 / EF/PL | |
| 400 / 2500 | |
| Z CAM E2-F8 | 2019 |
| 135 / EF/PL等 | |
| 400 / 1250 | |
| Z CAM E2-S6 | 2019 |
| S35 / | |
| 400 / 2500 | |
| Z CAM E2-M4 | 2020 |
| 4/3 / EF/PL/MFT | |
| 500 / 2500 | |
大疆 DJI
| |
| X9 6K | 2021 |
| 135 / DL/E/M | |
| 800 / 5000 | |
| X9 8K | 2021 |
| 135 / DL/E/M | |
| 800 / 4000 | |
富士胶片 Fujifilm
| |
| X-T3 | 2019 |
| APS-C / X | |
| 640 / 2000 | |
| X-T4 | 2020 |
| APS-C / X | |
| 640 / 2000 | |
- 该表格最后更新日期2022-06-15
- 表格中，松下Lumix S1原为用户测试发现，后随固件更新开启该功能
- 松下的BS1H与BGH1，差不多就是S1H和GH5S的方块变体
- 表格中，索尼A7S3未标称其具备该功能，数据为用户测试获得
- 表格中，富士胶片所有机型未标称其具备该功能，数据为用户测试获得
- S5 II与S5 IIx同期发布，高度相像，差别为RAW视频输出能力与付费固件
厂商分解说明
VariCam 35是该技术诞生机型，之后的LT是相对的廉价款。
Pure准确来说是35的豪华打包款，所以你也可以认为不是一台新机器。
Dual Native ISO Camera Technology For Cinematic Low-Light Video Production
EVA1 甚至没有写在 VariCam的序列里，但是其售价和功能让很多用户记住了它。
相对而言，2500的设定多少有些保守，但也与高端VariCam拉开了差距。
 |
| 松下的VariCam目录 |
GH5S是松下扛鼎之作，(在2022年的GH6出来前) MFT的视频霸主，到今日还有不少拥趸，配合诸如12-60，或者是12-35/2.8 II，是小工作室乃至独立个人的视频制作利器。
Dual Native ISO 更是为这些在布光成本上不足的用户补足短板提供了便利。
“底小一级”的GH5S硬生生扛住如α6x00系，乃至A7S2的对抗。
时过境迁，2018年松下加入L卡口，次年2019的旗舰S1H，配置该功能，接管临界达到4000，配合其首次135传感器的使用，动态和高光保护的优势，加上诸多贴心设定，也成为了首台获 Netflix 认证的机型。
特别值得一提的是，疑似使用同款 IMX410 的 DC-S1，
在升级「DMW-SFU2」后解锁V-Log后，也被发现4000档的突降。
 |
| Andy Trace的视频指出，3200到4000的时候明显的双原生ISO启动迹象 其为盖上镜头盖进行的测试 |
由于S1还支持「6K Photo」模式的曲线高规格视频录制，一时又成为小众的性价比用户讨论的对象。
2020年9月将发布的S5，可能会明确实装该功能，或许会打响普及化第一枪。
[2020-11 更新]
在2020年11月，S5确定实装该双原生感光度功能后，
松下也宣布将在2021年为S1带来5.9K内录与双原生ISO功能。
同为L卡口的适马fp，在憋了大半年后，于2020-06解锁的2.0固件，提供了双原生功能。
可能是最富有戏剧性的固件功能提升，
上一次可能还要数2013年佳能旧机型的 Dual Pixel 解锁。
Venice是索尼首次尝试双原生ISO，500/2500多少有一些保守，
特别是一下子步子就来到了135幅面的传感器。
 |
| 索尼推荐用2500，然后配合他们的可变ND系统，这样可以动态范围最大化。 |
2019年，如果不考虑和这年怪兽S1H比较的话，索尼的FX9相当抢眼，作为其久负盛名的FS7系的接班人，10万美元价位的FX9功能齐全，作为中小工作室的定位，也相当优秀。
临界值进一步提升到4000，相比Venice的试水，有一些进取。
所以到了真正与S1H对位，2020年发布的 A7S III 上，日本厂商们也很机巧地互相避让，各有优势。
虽然没说明，但是索尼半导体从来不对外出售的135规格12MP传感器上，
应该是实验性装配了双原生ISO。
机构或个人发现了这一情况，DP Review的文章给出了测试，并且解析为Dual Gain。
| 项目 | Base ISO | 2nd gain step |
|---|---|---|
| Standard color (Picture Profile Off) | ISO 80 | ISO 2000 |
| S-Log (2 or 3) | ISO 640 | ISO 16,000 |
来自Fstoppers的 Andy Day 也给出了总结
在实际零售后，用户发现实际的第二档启用数值调整为12800。
 |
| 10000到12800档位，明显的噪声降低。 来自Philip Bloom的测试 |
也许后续一波固件完全解锁也不一定。
索尼公司在随后，发布了FX6与FX3，均为135规格的12mp传感器。外界猜测可能来自同代工艺，索尼指出使用相同技术，但未确认完全相同。
其基础ISO为800，而在12800时有一个高灵敏度模式，虽然高度相像双原生模式，但索尼方面拒绝以此进行称呼FX6。
专注摄像的厂商，例如达芬奇软件的 Blackmagic Design，其在自己面向初级用户的BMPCC机型上配置了该功能，4K及6K机型，均设定了3200接管。
4K款猜测与同年GH5S配置来自索尼半导体的IMX299。
RED公司命名为 Dual Sensitivity，到本文发布的2020-09，只在 EPIC-W 的 GEMINI 5K S35 传感器上装配。
这里要解释一下，RED的模块化配搭，作为传感器叫做 GEMINI 5K S35，组合成相机为EPIC-W 5K S35。
从实际操作来看，RED GEMINI 5K 的操作也不太一样，你需要自己切换到 Low-Light 模式来启用，而不像其他厂商的自动接管，可能这是专业厂的立场设定。
大陆的Z-Cam，一直低调少宣传，产品也更务实，
在E2系列机型上开始装配，但由于产品定位问题（偏向高端应用），
在中国大陆看不到太多用户反馈（闷声大发财）。
大疆公司逐步由单一的无人机产品步入影像行业，
其在2021年发布的产品X9上配置双原生感光度功能。
而在2022年的无人机产品Mini3 Pro上，藉由与Omnivision的合作，标称实现双原生，但功能应该是基于2x2而实现的Dual ISO的宽容度扩展。
富士胶片 Fujifilm 在2012年开始了自己的专用X卡口之旅，在发展的早期都以侧重照片为主。
在2016年开始了F-Log的配置而迈入了视频领域的探索，而2018伴随X-H1的发布使得其被视作准专业等级的竞争者。
但是富士一直没有宣布自己的双原生支持，反而是由爱好者测试出其具备的双原生Like的功能，即在特定感光度下的接管，并事实性地造成噪声水平的断崖式下跌。
这些型号包括X-T4及正在初期发布阶段的X-H2S。
这些测试来自多个来源：
- Fujifilm XT4 Dual Native ISO TEST For Video - Andrei Dima
- Fuji X-T3 X-T4 Dual Native/Gain iso Dynamic Range Test - Grandads Reviews
- Fuji cameras have Dual Native ISO... wait, what!? - John Stambaugh
但无论如何，没有作为最终定论。
在2021年，还冒出了一款登上indirgogo平台的 Alice 相机产品，
自称具有10.7MP的图像传感器，也许是IMX299型号，但相机的具体情况不明，未收录。
- Alice MFT camera combines smartphone AI with interchangeable lenses, now live on Indiegogo - DP Review
此外，
尼康公司的Z9产品在视频表现上相当强力，但似乎IMX609上未能实现该功能；
佳能的 Dual Pixel 结构应用广泛，按说一步之遥；
不过其R5C产品页宣传具有两档位的参考感光度，不知道是否是非正式支持。
传统的相机两强，目前暂未正式加入这一行列，十分期待。
展望与其他 Outlook
普及化
以松下的发展势头来看，这一功能逐渐靠近普通视频用户，从VariCam35到Eva1，再如万元级别的GH5S，以及意外之喜的S1。2020年9月也是扎堆的机器发布，S5如果作为2000美元机型带来“实际宣告”这一功能，对于入门级相机的参数战争又是一波推动。
作为消费者自然乐意这种“军备竞赛”——长远来看，实用功能的普及和廉价化是好事，不管具体的用户是否使用。
想的深入一些，不确定松下与索尼，无论是相机或者半导体业务上是否有深入的合作，或者说秘密同盟，专利与实际制造的交流似乎倾向这种可能。
也许是作为交换，松下等于事实上退出了实际掌控图像传感器制造领域(PSCS)。
(新唐完成收購Panasonic半導體事業成長加速，新业务改名 Nuvoton Technology Corporation Japan )
毕竟，S1H的一切，都大概率基于IMX410的深入调校。
双方进行技术交换，获得有利位置并无不可。
在外部来看，数码相机业务流失，主要是智能手机发力。
特别是在 Google Pixel3 以计算摄影带来了手持夜景拍摄能力，更是传统APS-C、135相机难以企及的尖端。
“如何构筑新的护城河？”
双原生ISO显然是一剂未来3～5年内的良方，可以保持一定程度的领先优势。
计算摄影可以合并构造好的单张，但是夜晚的视频还是无能为力。
这么一想，我倒是更期待1/2.3，乃至1英寸的传感器装备该功能，
这样无论是全景相机或者是如GoPro等机器的应用范围，又可以大大扩展。
 |
| 1/2.3英寸的全景机，晚上还是不好用 |
在相对小尺寸的手机应用方面，2020年上半，索尼与OPPO联合定制的IMX689，带着1/1.4英寸的规格，Quad Pixel 结构（索尼改型称作 2x2 OCL，详见漫话Dual Pixel介绍）登场。
随后出现在如 Oppo Find X2 Pro、OnePlus 8 Pro机型上，助益有多大，以及是否是真的双原生ISO应用，还有待观察。
2021年，伴随OnePlus 9 Pro的发布，IMX789登场，应该是一种先期独占；也是拭目以待。
此外，2022年5月的大疆DJI Mini3 Pro机型，借助来自Omnivision的传感器，也达成了标称双原生感光度的实现，实际应为宽容度扩展。
在视频拍摄上，这一功能实现比单纯的如1英寸的规格，在多数环境下更有帮助。
另一种实现
在2018年1月，松下推出了其 Lumix DC-GH5S 相机，相比于正代的GH5机型，GH5S多少有点出走的意思，其上配置了双原生感光度功能，像素缩减到10.2MP规模，而取消了好评的机内防抖IBIS能力，也有不少爱好者出现了两难选择。
根据一些信息，GH5S配置的是来自索尼半导体 Sony Semicon 的IMX299传感器（或IMX294）
- Techinsights confirms the GH5S uses a Sony sensor - Tech Insights，付费墙
- IMX299CJK in GH5S Back-Illuminated or Front-Illuminated - DPreview讨论
- IMX294CJK - sony-semicon.co.jp
- IMX299CJK - sony-semicon.co.jp
在智能手机上，通常会标榜其最高像素数，即4倍数字，并保留有这种输出能力；
但在此处，限制了其输出高像素的能力，反而是以合并的方式工作，带来了更好的动态范围，以及……推测的，以实现双原生感光度为目标的构型。
据信，IMX299应用在了GH5S及BMPCC 4K机型上，可能在入门级的视频器材里算是比较新颖的实现。
而在稍后的S1、S1H等机型上，应该还是配置之前的实现方式，因为其具备6K输出功能，而此时的双原生功能依旧可用。
在2020年，索尼发布了自己旗下的A7S系的第三代机型，配置12MP传感器；
据信，与稍后的FX6、FX3等有共享设计，但索尼未证实或否认这一猜测。
伴随用户Landingfiled对损坏的A7S3下手，发现了IMX510具备2x2结构。
所以，作为一个猜想，由于可以4个像素干原来1个像素的活，所以至少可以在丰富性上，做得更好，比如已经知道的单帧WDR以获得宽容度，甚至可以由一个像素来进行另外一个感光度的工作，然后与主区域的结果比对，曲线实现传统双管线的双原生感光度功能。
缺点就是，这一系列功能，在全像素的输出模式下并不起作用；
所以，要么是封印住全像素输出能力（可以间接划分产品线），要么是让用户自己做决定（高阶机型的自定义）。
命名
相机与传感器，后者这些年的讨论里，占据了前者不少的空间；但实际上还是相当有区隔的，有的厂商的机器，相机设计稀里糊涂，菜单莫名其妙，真的就是卖传感器……扯远了。在讨论关于图像传感器 Image Sensor 的结构时，
一般用的是更偏向电路的词语 「双增益」 Dual Gain ；
而“感光度”是作为相机整体式讨论的，即讨论相机功能时，称作 「双原生ISO」。
各家可能有分立的命名打算，例如
松下叫做 Dual Native ISO，而 Blackmagicdesign、国产的Z-Cam均采纳该称呼；
索尼称作 Dual Base ISO ，适马跟随这一说法。
(ARRI 则是 Dual Gain，也有基于传感器技术称呼的，但ARRI将其应用于拓宽位深度。
可以参考其自己的介绍，佳能公司与ARRI技术合作，他们的称作 Dual Gain Output，DGO)
反而是爱好者讨论区，可能为了简述，有时候用 Dual ISO，这其实多少是带有混淆性质的名称，因为涉及到2013年隔行分区曝光合成的实现。不过了解技术的话，略读几行也可以分辨。
| 名称 | 厂商 |
|---|---|
| Dual Native ISO | 松下 Panasonic Blackmagic Design Z-Cam |
| Dual Base ISO | 索尼 SONY 适马 Sigma |
| Dual Sensitivity | RED |
| - |
但是很奇怪，中文翻译倒是难得的大一统(几乎)，
识破了技术本质，都以“双原生ISO”称呼，倒是不会有表述上的歧义。
不过追本溯源，“ISO”其实并不是「感光度」的良好指代。
底片感光度的两个指标，一个是来自德国的DIN，一个是来自美国的ASA。
在差不多80年代的时候，ASA的100度，相当于DIN的21度，那如果你是胶片制造商，就想为两种标准的用户提供参考，于是写成 ASA 100/DIN 21，前面加上作为标准的ISO，即：
ISO: ASA100/DIN21发扬了简略的优势后，写作 ISO 100/21，
随着口语也在追求简略，“ISO”误打误撞成为了感光度的标识。
以这个意义来说，这功能最好的中文名称，也许是「双原生感光度」。
当然，本文无意推行这种说法。
也许在想法上接近的就是RED，命名以「双感光度模式」(Dual Sensitivity Mode)，也算是把ISO本义给翻踏实了。
 |
| RED页面，GEMINI 5K的配置叫做「双感光度」 |
反而是未来，手机厂商出于随波逐流，或者是故意的目的，混淆如用于扩展宽容度的 DGO、Dual ISO等，浑水摸鱼也称作 「双原生ISO」。
 |
| 例如小米10至尊纪念版，很难判断他们初衷是不是为了混淆。 营销人员未必了解技术，就算了解，他们对于混淆也有明显的利益动机。 |
在上图的例子中，小米10是采用了拓宽可用宽容度的技术实现，更接近如Dual ISO的应用。
除了传统的通用型照相机，还有一类应用于星空拍摄的天文类相机，
其对于高感光度的需求也很高，自然也有引入先进技术的急迫性。
在天文相机中，似乎取的是更加接近传感器技术的说法，
称作 HCG Mode，展开为 High Conversion Gain 高增益转换，或高转换增益。
最终实践上，类似于双原生感光度，但因为操作人员的专业性较高，所以给予了较高的自由度。
通常可以在与传感器工作模式组合而得到多样的效果，
例如天文相机厂商Altair即给出了其乘积因子指导：
反哺
这一用于视频的功能初衷，启用到静态摄影，无疑是极好的反哺。现在高感极佳的机型，如A7S为代表，号称月光拍摄，但停留在12MP范畴，其他诸如A7R4为代表的机型，利用缩图，也可以或者信噪比提升。
但真正使用的，可能目前在做的以24MP的切入是极好的，画质、高感，以及作为消费者敏感的成本都是一个不错的平衡点。
由于是硬件功能，这一特性可以储存在RAW中，保留用于后期制作调整的空间，还可以与诸如 Pixel Shift 技术结合，追求更短的单段曝光时间，另一方面提升画质，是一种双赢的局面。
目前的机型“偷偷摸摸”装配了这功能，但很少宣传，意义不明；
而且实际来看，在图片领域反而步子小了很多，在诸如400或者800区段即启用 —— 以图像来说，我们有很多诸如多帧叠加的方式，即便单张粗糙度厉害，也有办法补救。
性能比较
前文提及，要比较「双原生ISO」性能的高下，除了实测是检验的唯一标准，很多时候也可以单纯通过厂商提供的两档位差距，有一个快速的简略概念。感光度曾经流行的两个平行标度，一个是美标ASA，一个是德标DIN，各有侧重：
ASA每档位翻倍，更接近快门速度的换算；
DIN采用对数标，每1度为1/3Ev，3度即为1档。
| DIN | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ASA | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 320 |
| DIN | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 |
| ASA | 400 | 500 | 640 | 800 | 1000 | 1250 |
| DIN | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 |
| ASA | 1600 | 2000 | 2500 | 3200 | 4000 | 5000 |
例如，ASA 100与800 (DIN 21~30)，中间间隔3档；
而1600到12800 (DIN 33~42)，感觉上数值很大，但也是间隔三档。
常见机型的标称档位提升：
| 机型 | 双原生 档位 | 档位提升 |
|---|---|---|
| VariCam35 | 800 | 2⅔Ev |
| 5000 | ||
| VariCamLT | 800 | 2⅔Ev |
| 5000 | ||
| AU-EVA1 | 800 | 1⅔Ev |
| 2500 | ||
| GH5S | 400 | 2⅔Ev |
| 2500 | ||
| S1H | 640 | 2⅔Ev |
| 4000 | ||
| S5 | 640 | 2⅔Ev |
| 4000 | ||
| fp | 100 | 5Ev |
| 3200 | ||
| Venice | 500 | 2⅓Ev |
| 2500 | ||
| FX9 | 800 | 2⅓Ev |
| 400 | ||
| A7S III | 2000 | 2⅔Ev 3Ev |
| 12800 16000(测试) |
另外一方面，开头提及的实测依然不可取代，目前有诸如 DP Journey 等频道有进行实测，如对松下S5，官方标称为640/4000，实测显示，以噪声水平而言，4000时接近1250水平，接近一档的“缩水”。
也就是说，以噪声水平衡量，并不能简单地将两个原生档位等同起来。
 |
| S5的噪声水平，V-Log模式 来自DP Journey频道 |
工作流
前述的感光度无关性衍生了一种行之有效的工作模式，即使用基础感光度进行操作，拍摄RAW格式，后期对RAW进行提亮。由于图像传感器多数在暗部区域有更深的可用性，使得这一方法实践上容易保护高光细节，从而在一定群体里流行。
而双原生ISO，为使用这套方法的工作模式带来了一定的转变，拍摄人员（视频制作）在前期需要评估场景照明程度，在两个可行的基础感光度进行选择。
常见的基于视频的RAW格式，目前还有多种通行，RED、ARRI 等专业大厂都有自己行之有效的视频RAW编码，而来自达芬奇同源的BlackMagic 在用户体验方面有不错的口碑。
这些编码往往独占在这些厂商自己的机器上，也并不对外(摄像机)授权。
而较为通行的，则有来自 Adobe公司的 CinemaDNG，以及由 Apple 推动的 ProRes RAW。
双原生ISO不仅仅是机器本身的事，同时也要对编码以及后期制作的软件有了解；这方面也推动了拍摄-制作人员的知识更新。
特种传感器
佳能在2015年收购了安防大厂Axis，也因此涉足到了相关领域。一个难点，就是弱光下的成像，特别是动态录制，而不是可以堆叠曝光时间的单张。
在本文发布后的2021年，佳能拿出了它自己的，称作SPAD的图像传感器产品。
SPAD为Single Photon Avalanche Diode的缩写，或译作单光子雪崩二极管，
此处Avalanche有时候也译作「累崩」或「崩溃」，是基于其原理的Avalanche breakdown而得名。
这类型传感器在20世纪已经存在，但受限制造和参数，应用范围较窄；
一般都是以顶尖的科学学术研究，或军用如夜视仪等设备优先。
在21世纪初，其可以在CMOS的流程里实现，从而大大加速了其实际投产迭代。
以佳能为代表的SPAD产品图片，有可能会在未来，成为（消费级）弱光下的拍摄的实现路径。
当然，最可能的还是其自己安防类产品的应用。
延伸阅读
- Panasonic GH6 looks good for most shooting, but low ISO DR falls behind - DPReview
[2022-03-30] - What is dual gain and how does it work? [2022-02-23]
之乎
于2020-09-02 发布
评论
发表评论