Dual-Native-ISO

Dual-Native-ISO bezeichnet eine Sensortechnik, bei der eine Kamera zwei unterschiedliche Grundempfindlichkeiten bereitstellt. Für beide Empfindlichkeitsbereiche besitzt der Sensor einen jeweils optimierten Auslese- und Verstärkungspfad. Dadurch kann die Kamera auch bei höheren ISO-Werten ein vergleichsweise rauscharmes Bild erzeugen.

Die Technik stammt vor allem aus dem Bereich professioneller Filmkameras, findet sich inzwischen aber auch in spiegellosen Foto- und Hybridkameras.

Was bedeutet „native ISO“?

Die native ISO-Empfindlichkeit – häufig auch als Basis-ISO bezeichnet – ist der Empfindlichkeitsbereich, für den die Signalverarbeitung eines Sensors besonders günstig ausgelegt ist. Hier erreicht die Kamera gewöhnlich ein gutes Verhältnis zwischen Bildsignal und elektronischem Rauschen sowie einen hohen Dynamikumfang.

Bei einem herkömmlichen Sensor gibt es im Wesentlichen einen solchen Ausgangspunkt. Höhere ISO-Werte entstehen durch eine stärkere Verstärkung des ausgelesenen Signals. Dabei wird allerdings nicht nur das Nutzsignal, sondern auch vorhandenes Rauschen sichtbarer.

Ein Dual-Native-ISO-Sensor besitzt dagegen zwei optimierte Ausgangspunkte: einen für niedrige und einen für höhere ISO-Empfindlichkeiten.

Wie funktioniert Dual-Native-ISO?

Die Fotodioden des Sensors verändern ihre tatsächliche Lichtempfindlichkeit nicht. Sie sammeln weiterhin die durch die Belichtung eintreffenden Photonen. Der Unterschied liegt in der Art, wie die erzeugten elektrischen Signale ausgelesen und verstärkt werden.

Vereinfacht gesagt stehen zwei unterschiedlich abgestimmte Ausleseschaltungen zur Verfügung:

• Der erste Signalweg ist für niedrige ISO-Werte und helle bis normal beleuchtete Situationen optimiert.
• Der zweite Signalweg arbeitet bei höheren ISO-Werten mit einer anderen Verstärkung und einem niedrigeren Ausleserauschen.

Beim Wechsel auf die zweite native Empfindlichkeit kann das Bildrauschen deshalb deutlich zurückgehen. Eine Aufnahme bei ISO 3200 kann bei einer entsprechenden Kamera beispielsweise sauberer wirken als eine Aufnahme bei ISO 2000, wenn bei ISO 3200 der zweite Signalweg aktiviert wird. Die konkreten Umschaltpunkte unterscheiden sich jedoch je nach Kamera, Aufnahmeformat und Bildprofil.

Bei einigen Kameras erfolgt die Umschaltung automatisch. Andere Modelle erlauben eine bewusste Auswahl der niedrigen oder hohen Basisempfindlichkeit.

Welche Vorteile bietet Dual-Native-ISO?

Der wichtigste Vorteil zeigt sich bei wenig Licht. Die zweite native ISO-Stufe ermöglicht höhere Empfindlichkeiten, ohne dass das Ausleserauschen im gleichen Maß zunimmt wie bei einer einfachen Verstärkung des ersten Signalwegs.

Das kann in der Praxis bedeuten:

• weniger sichtbares Rauschen in dunklen Bildbereichen,
• eine bessere Zeichnung in den Schatten,
• natürlichere Farben bei schwachem Licht,
• kürzere Belichtungszeiten bei bewegten Motiven,
• weniger Bedarf an zusätzlicher Beleuchtung bei Videoaufnahmen.

Besonders häufig wird Dual-Native-ISO deshalb bei Filmaufnahmen, Reportagen, Veranstaltungen, Nachtaufnahmen und Available-Light-Situationen eingesetzt.

Dual-Native-ISO bedeutet nicht zwei feste ISO-Werte

Die Bezeichnung kann den Eindruck erwecken, eine Kamera könne nur mit zwei ISO-Werten sinnvoll arbeiten. Tatsächlich steht weiterhin ein größerer ISO-Bereich zur Verfügung.

Die beiden nativen Empfindlichkeiten bilden vielmehr die Ausgangspunkte zweier Bereiche. Zwischenwerte und höhere Einstellungen werden auf Grundlage des jeweils aktiven Signalwegs erzeugt. Deshalb ist es sinnvoll, nicht nur die beiden Basiswerte einer Kamera zu kennen, sondern auch den Punkt, an dem sie auf den zweiten Auslesepfad umschaltet.

Zudem können sich die nativen ISO-Werte abhängig vom verwendeten Bildprofil verändern. Bei Videoaufnahmen gelten für Log-Profile häufig andere Basiswerte als für Standardprofile.

Dynamikumfang und Belichtung

Dual-Native-ISO vergrößert den Dynamikumfang des Sensors nicht automatisch. Die Technik hilft vor allem dabei, das vorhandene Signal bei höheren Empfindlichkeiten mit weniger Ausleserauschen zu verarbeiten.

Zudem kann sich die Verteilung des Dynamikumfangs verändern. Je nach ISO-Einstellung und Bildprofil steht mehr Zeichnung oberhalb oder unterhalb des mittleren Grauwertes zur Verfügung. Eine höhere native ISO-Stufe bedeutet daher nicht zwangsläufig, dass in allen Bildbereichen mehr Reserven vorhanden sind.

Auch eine Kamera mit Dual-Native-ISO benötigt ausreichend Licht. Wird eine Aufnahme stark unterbelichtet, fehlen dem Sensor Photonen. Die zweite Ausleseschaltung kann das dabei entstehende schwache Signal sauberer verarbeiten, aber keine nicht erfassten Bildinformationen wiederherstellen.

Abgrenzung zur ISO-Invarianz

Dual-Native-ISO und ISO-Invarianz beschreiben unterschiedliche Eigenschaften.

Bei der ISO-Invarianz geht es darum, ob eine niedrigere ISO-Aufnahme nachträglich aufgehellt werden kann, ohne deutlich mehr Rauschen zu zeigen als eine bereits in der Kamera mit höherem ISO-Wert aufgenommene Aufnahme.

Dual-Native-ISO beschreibt dagegen zwei verschiedene, technisch optimierte Auslesepfade des Sensors. Eine Kamera kann weitgehend ISO-invariant sein und gleichzeitig über zwei Verstärkungsbereiche verfügen. Beim Überschreiten der Umschaltschwelle kann sich das Rauschverhalten dennoch sichtbar verbessern.

Nicht mit Dual Gain Output verwechseln

Bei Dual-Native-ISO wird gewöhnlich zwischen zwei Auslese- oder Verstärkungswegen gewählt. Technologien wie Dual Gain Output lesen ein Sensorsignal dagegen gleichzeitig mit niedriger und hoher Verstärkung aus und kombinieren beide Ergebnisse zu einem Bild. Ziel ist dabei vor allem ein größerer nutzbarer Dynamikumfang.

Auch Begriffe wie Dual Base ISO, Dual Conversion Gain oder Dual Gain werden von Herstellern nicht immer einheitlich verwendet. Für die praktische Beurteilung sind daher die technische Umsetzung und das tatsächliche Rausch- und Dynamikverhalten einer Kamera wichtiger als die Bezeichnung allein.

Bedeutung in der fotografischen Praxis

Dual-Native-ISO macht hohe ISO-Werte nicht grundsätzlich besser als niedrige. Bei ausreichend Licht bietet die niedrigere Basisempfindlichkeit normalerweise weiterhin die größere Belichtungsreserve und eine hohe Bildqualität.

Wenn jedoch eine kurze Verschlusszeit benötigt wird oder nur wenig Licht vorhanden ist, kann die zweite native Empfindlichkeit die sinnvollere Wahl sein. Es kann sogar vorteilhaft sein, den ISO-Wert bis zur Umschaltschwelle anzuheben, statt knapp darunter zu bleiben und die Aufnahme später stark aufzuhellen.

Entscheidend ist deshalb nicht die pauschale Regel, den ISO-Wert immer möglichst niedrig zu halten. Sinnvoller ist es, Blende, Verschlusszeit und ISO an das Motiv anzupassen und dabei die beiden Empfindlichkeitsbereiche der jeweiligen Kamera zu kennen.