Zalec. 2020 -Rec. 2020

Wykres chromatyczności CIE 1931 przedstawiający Rec. Przestrzeń kolorów 2020 (UHDTV) w trójkącie i położenie kolorów podstawowych . Zalec. 2020 używa Illuminant D65 dla punktu bieli .

Rekomendacja ITU-R BT.2020 , bardziej znana pod skrótami Rec. 2020 lub BT.2020 , definiuje różne aspekty telewizji ultra-wysokiej rozdzielczości (UHDTV) ze standardowym zakresem dynamiki (SDR) i szeroką gamą kolorów (WCG), w tym rozdzielczości obrazu , szybkości klatek ze skanowaniem progresywnym , głębię bitową , kolory podstawowe , Reprezentacje kolorów RGB i luma-chroma , podpróbkowanie chromatyczne i funkcja przenoszenia optoelektronicznego . Pierwsza wersja Rec. Rok 2020 został opublikowany na stronie internetowej Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU) 23 sierpnia 2012 r., a od tego czasu ukazały się dwa kolejne edycje. Jest rozszerzona na kilka sposobów przez Rec. 2100 .

Szczegóły techniczne

Rezolucja

Zalec. 2020 definiuje dwa standardowe formaty obrazu 3840 × 2160 („4K”) i 7680 × 4320 („8K”). Te oba mają współczynnik kształtu z 16: 9 i używać kwadratowych pikseli .

Częstotliwość wyświetlania klatek

Zalec. 2020 określa następujące szybkości klatek: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p. Dozwolone są tylko szybkości klatek skanowania progresywnego .

Reprezentacja cyfrowa

Zalec. 2020 definiuje głębię bitową wynoszącą 10 bitów na próbkę lub 12 bitów na próbkę.

10 bitów na próbkę Rec. 2020 używa poziomów wideo, w których poziom czerni jest zdefiniowany jako kod 64, a nominalny szczyt jest zdefiniowany jako kod 940. Kody 0–3 i 1020–1023 są używane do odniesienia czasu. Kody od 4 do 63 zapewniają dane wideo poniżej poziomu czerni, podczas gdy kody od 941 do 1019 zapewniają dane wideo powyżej szczytu nominalnego.

12 bitów na próbkę Rec. 2020 wykorzystuje poziomy wideo, w których poziom czerni jest zdefiniowany jako kod 256, a nominalny szczyt jest zdefiniowany jako kod 3760. Kody 0–15 i 4080–4095 są używane do odniesienia czasu. Kody od 16 do 255 zapewniają dane wideo poniżej poziomu czerni, podczas gdy kody od 3761 do 4079 zapewniają dane wideo powyżej wartości szczytowej nominalnej.

Kolorymetria systemowa

Parametry przestrzeni barw RGB
Przestrzeń kolorów Biały punkt Kolory podstawowe
x W y W x R y R x G y G x B y B
ITU-R BT.2020 0,3127 0,3290 0,708 0,292 0,17 0,797 0,131 0,046

Rec. Przestrzeń kolorów 2020 (UHDTV/UHD-1/UHD-2) może odwzorowywać kolory, których nie można wyświetlić w trybie Rec. 709 (HDTV) przestrzeń kolorów. Kolory podstawowe RGB używane przez Rec. 2020 są równoważne monochromatycznym źródłom światła w locus spektralnym CIE 1931 . Długość fali Rec. 2020 kolory podstawowe to 630 nm dla czerwonego koloru podstawowego, 532 nm dla zielonego koloru podstawowego i 467 nm dla niebieskiego koloru podstawowego. W odniesieniu do przestrzeni kolorów CIE 1931 , Rec. Przestrzeń kolorów 2020 obejmuje 75,8%, przestrzeń kolorów kina cyfrowego DCI-P3 pokrywa 53,6%, przestrzeń kolorów Adobe RGB obejmuje 52,1%, a przestrzeń kolorów Rec. 709 przestrzeni barw obejmuje 35,9%.

W trakcie opracowywania Rec. Przestrzeń barw 2020 zdecydowano, że użyje prawdziwych kolorów, zamiast wyimaginowanych kolorów , aby możliwe było pokazanie Rec. Przestrzeń kolorów 2020 na wyświetlaczu bez konieczności stosowania obwodów konwersji. Ponieważ większa przestrzeń kolorów zwiększa różnicę między kolorami, dla Rec. potrzebne jest zwiększenie o 1 bit na próbkę. 2020, aby dorównać lub przekroczyć precyzję kolorów Rec. 709.

NHK mierzona czułości kontrastu w Rec. Przestrzeń kolorów 2020 z wykorzystaniem równania Bartena, które wcześniej było używane do określania głębi bitowej dla kina cyfrowego. 11 bitów na próbkę dla Rec. Przestrzeń barw 2020 jest poniżej progu modulacji wizualnej, co oznacza możliwość rozróżnienia jednowartościowej różnicy w luminancji dla całego zakresu luminancji. NHK planuje, że ich system UHDTV, Super Hi-Vision, będzie wykorzystywał 12 bitów na próbkę RGB .

Charakterystyka transferu

Zalec. 2020 definiuje nieliniową funkcję przenoszenia dla korekcji gamma, która jest tą samą nieliniową funkcją przenoszenia, która jest używana przez Rec. 709 , z tym że jego parametry są (tylko dla 12 bitów) podane z większą precyzją:

  • gdzie E jest sygnałem proporcjonalnym do natężenia światła na wejściu kamery, a E′ jest odpowiednim sygnałem nieliniowym
  • gdzie α = 1 + 5,5 * β ≈ 1,09929682680944 i β ≈ 0,018053968510807 (wartości wybrane w celu uzyskania funkcji ciągłej o ciągłym nachyleniu)

Norma mówi, że dla celów praktycznych można stosować następujące wartości α i β :

  • α = 1,099 i β = 0,018 dla 10 bitów na system próbkowania (wartości podane w Rec. 709 )
  • α = 1,0993 i β = 0,0181 dla 12 bitów na system próbkowania

Podczas gdy Rec. Funkcja transferu 2020 może być użyta do kodowania, oczekuje się, że większość produkcji będzie używać monitora referencyjnego, który wygląda jak używanie odpowiednika funkcji transferu gamma 2,4 zdefiniowanej w Rec. ITU-R BT.1886 oraz że monitor referencyjny będzie oceniany zgodnie z definicją w Rec. ITU-R BT.2035.

Formaty RGB i luma-chroma

Zalec. 2020 umożliwia RGB i sygnałów luminancji-chrominancji 4: 4: 4 pełnej rozdzielczości próbkowania i luminancji, Chroma formaty sygnałów w stosunku 4: 2: 2 i 4: 2: 0 chrominancji podpróbek . Obsługuje dwa typy sygnałów luma-chroma, zwane YCbCr i YcCbcCrc.

YCbCr może być używany, gdy najwyższym priorytetem jest zgodność z istniejącymi praktykami operacyjnymi SDTV i HDTV . Sygnał luminancji (Y′) dla YCbCr jest obliczany jako średnia ważona Y′ = K R ⋅R′ + K G ⋅G′ + K B ⋅B′, przy użyciu wartości RGB z korekcją gamma (oznaczonych jako R′G′B '), a współczynniki korekcyjne K R = 0,2627 K G = 1 K R -K B = 0,678 i K B = 0,0593. Podobnie jak na podobnych schematach , składowe chrominancji w YCbCr są obliczane jako C′ B = 0,5⋅(B′−Y′)/(1−K B ) = (B'−Y′)/1,8814 i C′ R = 0,5⋅ (R′−Y′)/(1−K R ) = (R′−Y′)/1.4746, a dla reprezentacji cyfrowej sygnały Y′, C′ B i C′ R są skalowane, przesunięte o stałe i zaokrąglone do liczb całkowitych.

Schemat YcCbcCrc jest reprezentacją „stałej luminancji” luma-chroma. YcCbcCrc może być używany, gdy najwyższym priorytetem jest najdokładniejsze zachowanie informacji o luminancji. Składowa luminancji w YcCbcCrc jest obliczana przy użyciu tych samych wartości współczynników, co dla YCbCr, ale jest obliczana z liniowego RGB, a następnie z korekcją gamma, a nie jest obliczana z R′G′B′ z korekcją gamma i jest wykonywana w następujący sposób: Y′ = (K R R + K G ⋅G + K B ⋅B)′. Składniki chroma w YcCbcCrc są obliczane z sygnałów Y′, B′ i R′ z równaniami, które zależą od zakresu wartości B′−Y′ i R′−Y′.

Zarządzanie kolorem

Podobnie jak treści o standardowej rozdzielczości, które używają SMPTE C lub NTSC 1953 , kolory podstawowe BT.2020 powinny być zarządzane kolorami podstawowymi wyświetlacza. Różni się to od zmiany macierzy YCbCr. Zawartość SD jest zarządzana kolorami do kolorów podstawowych BT.709 na wartościach liniowych. BT.2020 i BT.2100 są zwykle zarządzane kolorami przez DCI-D65 (znane również jako Display P3). Referencyjne paski kolorów dla BT.2020 to ARIB STD-B66.

Realizacje

HDMI 2.0 obsługuje Rec. Przestrzeń kolorów 2020. HDMI 2.0 może transmitować 12 bitów na próbkę RGB w rozdzielczości 2160p i szybkości klatek 24/25/30 fps lub może transmitować 12 bitów na próbkę 4:2:2/4:2:0 YCbCr w rozdzielczości 2160p i szybkość klatek 50/60 fps.

Rec. Przestrzeń kolorów 2020 jest obsługiwana przez H.264/MPEG-4 AVC i H.265/ High Efficiency Video Coding (HEVC). Główny profil 10 w HEVC został dodany na podstawie propozycji JCTVC-K0109, która proponowała dodanie 10-bitowego profilu do HEVC dla zastosowań konsumenckich. We wniosku stwierdzono, że miało to pozwolić na poprawę jakości wideo i wspierać Rec. Przestrzeń barw 2020, która będzie wykorzystywana przez UHDTV.

11 września 2013 roku firma ViXS Systems ogłosiła XCode 6400 SoC, który obsługuje rozdzielczość 4K przy 60 fps, profil Main 10 HEVC oraz Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

2014

22 maja 2014 r. Nanosys ogłosił, że przy użyciu filmu wzmacniającego kropki kwantowe (QDEF) obecny telewizor LCD został zmodyfikowany tak, aby mógł pokryć 91% Rec. Przestrzeń kolorów 2020. Inżynierowie Nanosys uważają, że dzięki ulepszonym kolorowym filtrom LCD możliwe jest wykonanie wyświetlacza LCD, który pokrywa 97% Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

4 września 2014 r. firma Canon Inc. wydała aktualizację oprogramowania układowego, która dodała obsługę Rec. Przestrzeń barw 2020 do modeli kamer EOS C500 i EOS C500 PL oraz wyświetlacza 4K DP-V3010.

5 września 2014 r. stowarzyszenie Blu-ray Disc Association ujawniło, że przyszły format 4K Blu-ray Disc będzie obsługiwał wideo 4K UHD (rozdzielczość 3840x2160) z szybkością do 60 klatek na sekundę. Standard będzie kodować filmy w standardzie High Efficiency Video Coding . Płyty Blu-ray 4K obsługują zarówno wyższy zakres dynamiki, zwiększając głębię kolorów do 10 bitów na kolor, jak i większą gamę kolorów, korzystając z funkcji Rec. Przestrzeń kolorów 2020. Specyfikacja 4K-Blu-ray pozwala na trzy rozmiary dysków, każdy z własną szybkością transmisji danych: 50 GB z 82 Mbit/s, 66 GB z 108 Mbit/s i 100 GB z 128 Mbit/s. Pierwsze tytuły Ultra HD Blu-ray zostały oficjalnie wydane przez cztery studia 1 marca 2016 roku.

6 listopada 2014 r. Google dodał obsługę Rec. Przestrzeń kolorów 2020 do VP9 .

7 listopada 2014 r. programiści DivX ogłosili, że DivX265 w wersji 1.4.21 dodał obsługę profilu Main 10 HEVC i Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

22 grudnia 2014 r. firma Avid Technology wydała aktualizację programu Media Composer, która dodała obsługę rozdzielczości 4K, Rec. 2020 przestrzeni kolorów, a przepływność do 3,730 Mbit / s przy kodeka Czas rzeczywisty .

2015

6 stycznia 2015 r. konsorcjum MHL ogłosiło wydanie specyfikacji superMHL, która będzie obsługiwać rozdzielczość 8K przy 120 fps, 48-bitowe wideo, Rec. Przestrzeń kolorów 2020, obsługa wysokiego zakresu dynamiki, 32-stykowe odwracalne złącze superMHL i ładowanie do 40 watów.

7 stycznia 2015 Ateme dodało wsparcie dla Rec. Przestrzeń kolorów 2020 do ich platformy wideo TITAN File.

18 marca 2015 roku Arri ogłosiło linię kamer SXT Arri Alexa, które będą obsługiwać nagrywanie Apple ProRes w rozdzielczości 4K i Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

8 kwietnia 2015 roku firma Canon Inc. zaprezentowała wyświetlacz 4K DP-V2410 i aparat EOS C300 Mark II z obsługą Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

26 maja 2015 r. NHK ogłosiło wyświetlacz LCD 4K z podświetleniem diody laserowej, który pokrywa 98% powierzchni Rec. Przestrzeń kolorów 2020. Zastosowanie lasera pozwala na generowanie niemal monochromatycznego światła. NHK stwierdził, że w momencie ogłoszenia ten 4K LCD ma najszerszą gamę kolorów spośród wszystkich wyświetlaczy na świecie.

17 czerwca 2015 roku Digital Projection International zaprezentowało projektor LED 4K z obsługą Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

2016

4 stycznia 2016 r. Sojusz UHD ogłosił swoje specyfikacje dla Ultra HD Premium, które obejmują wsparcie dla Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

27 stycznia 2016 r. VESA ogłosiła, że DisplayPort w wersji 1.4 będzie obsługiwać Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

17 kwietnia 2016 r. Sony zaprezentowało 55-calowy (140 cm) wyświetlacz OLED 4K ze wsparciem Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

18 kwietnia 2016 r. Forum Ultra HD ogłosiło wytyczne branżowe dla UHD Fazy A, które obejmują wsparcie dla Rec. Przestrzeń kolorów 2020.

2017

W tygodniu wyświetlania SID 2017 firma AUO zaprezentowała składany 5- calowy wyświetlacz HD AMOLED 720p, który jest w stanie wyświetlić 95% przestrzeni kolorów Rec. 2020. Chociaż 720p nie jest określone w Rec. 2020, należy zwrócić uwagę na pokrycie przestrzeni kolorów.

Wytyczne Ultra HD Forum dla UHD Faza A obejmują obsługę formatów SDR z 10-bitową głębią kolorów w oparciu o obie Rec. 709 i Rec. Gamy kolorów 2020, a także formaty HDR10 i HLG10 Rec. 2100, które mają ruszyć do 2017 roku.

2018

W tygodniu wyświetlania SID 2018 różne firmy zaprezentowały wyświetlacze, które są w stanie pokryć ponad 90% przestrzeni kolorów Rec.2020. JDI zaprezentowało ulepszenie swojego 17,3-calowego monitora LCD 8k, który jest zasilany przez system podświetlenia laserowego RGB. Pozwala to na odtworzenie 97% przestrzeni kolorów Rec. 2020.

Zalec. 2100

Zalec. 2100 to zalecenie ITU-R wydane w lipcu 2016 r., które definiuje formaty HDR ( High Dynamic Range ) zarówno dla rozdzielczości HDTV 1080p, jak i 4K/8K UHDTV. Te formaty używają tych samych kolorów podstawowych, co Rec. 2020, ale z różnymi funkcjami transferu do użytku HDR. Zalec. 2100 nie obsługuje schematu YcCbcCrc Rec. 2020.

Zobacz też

  • UHDTV – cyfrowe formaty wideo o rozdzielczości 4K (3840 × 2160) i 8K (7680 × 4320)
  • High Efficiency Video Coding (HEVC) – standard wideo obsługujący 4K/8K UHDTV i rozdzielczości do 8192 × 4320
  • Zalec. 709 – Zalecenie ITU-R dla telewizji HDTV
  • Zalec. 601 – Zalecenie ITU-R dla SDTV
  • Zalec. 2100 — Zalecenie ITU-R dla telewizorów HDR (w rozdzielczości FHD i UHD)

Bibliografia

Zewnętrzne linki