Рек. 2020 -Rec. 2020

Диаграмма цветности CIE 1931, показывающая Rec. 2020 (UHDTV) цветовое пространство в треугольнике и расположение основных цветов . Рек. 2020 использует Illuminant D65 для точки белого .

Рекомендация МСЭ-R BT.2020 , более известная под сокращениями Рек. 2020 или BT.2020 , определяет различные аспекты телевидения сверхвысокой четкости (UHDTV) со стандартным динамическим диапазоном (SDR) и широкой цветовой гаммой (WCG), включая разрешение изображения , частоту кадров с прогрессивной разверткой , битовую глубину , основные цвета , Представления цветов RGB и яркости-цветности , субамплинги цветности и оптоэлектронная передаточная функция . Первая версия Рек. 2020 был размещен на веб-сайте Международного союза электросвязи (МСЭ) 23 августа 2012 года, и с тех пор были опубликованы еще два издания. Он расширен несколькими способами Рек. 2100 .

Технические подробности

разрешение

Рек. 2020 определяет два стандартных формата изображения: 3840 × 2160 («4K») и 7680 × 4320 («8K»). Они оба имеют соотношение сторон от 16: 9 и использовать квадратные пиксели .

Частота кадров

Рек. 2020 определяет следующие частоты кадров: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p. Разрешена только частота кадров прогрессивной развертки .

Цифровое представление

Рек. 2020 определяет битовую глубину либо 10 бит на выборку, либо 12 бит на выборку.

10 бит на выборку Рек. 2020 использует уровни видео, где уровень черного определяется как код 64, а номинальный пик определяется как код 940. Коды 0–3 и 1020–1023 используются в качестве эталона синхронизации. Коды с 4 по 63 предоставляют видеоданные ниже уровня черного, а коды с 941 по 1019 предоставляют видеоданные выше номинального пика.

12 бит на выборку Рек. 2020 использует уровни видео, где уровень черного определяется как код 256, а номинальный пик определяется как код 3760. Коды 0–15 и 4 080–4 095 используются в качестве эталона синхронизации. Коды с 16 по 255 предоставляют видеоданные ниже уровня черного, а коды с 3761 по 4079 предоставляют видеоданные выше номинального пика.

Системная колориметрия

Параметры цветового пространства RGB
Цветовое пространство Белая точка Основные цвета
x W y W х R y R x G y G x B y B
МСЭ-R BT.2020 0,3127 0,3290 0,708 0,292 0,17 0,797 0,131 0,046

Рек. 2020 (UHDTV / UHD-1 / UHD-2) цветовое пространство может воспроизводить цвета, которые не могут быть отображены с помощью Rec. 709 (HDTV) цветовое пространство. Основные цвета RGB, используемые Rec. 2020 эквивалентны монохроматическим источникам света в спектральном локусе CIE 1931 . Длина волны Рек. Основные цвета 2020 составляют 630 нм для основного красного цвета, 532 нм для основного зеленого цвета и 467 нм для основного синего цвета. В освещении CIE 1931 цветового пространства , в Рек. Цветовое пространство 2020 охватывает 75,8%, цветовое пространство цифрового кино DCI-P3 - 53,6%, цветовое пространство Adobe RGB - 52,1%, а цветовое пространство Rec. 709 цветовое пространство покрывает 35,9%.

Во время разработки Рек. 2020 было решено использовать реальные цвета вместо воображаемых цветов , чтобы можно было показать Rec. 2020 цветовое пространство на дисплее без необходимости в схемах преобразования. Поскольку большее цветовое пространство увеличивает разницу между цветами, для Rec. 2020, чтобы обеспечить точность цветопередачи Рек. 709.

NHK , измеренная контрастная чувствительность для Rec. 2020 цветовое пространство с использованием уравнения Бартена, которое ранее использовалось для определения глубины цвета в цифровом кино. 11 бит на выборку для Rec. Цветовое пространство 2020 ниже порога визуальной модуляции, способности различать однозначную разницу в яркости для всего диапазона яркости. NHK планирует использовать в своей системе UHDTV Super Hi-Vision 12 бит на выборку RGB .

Передаточные характеристики

Рек. 2020 определяет нелинейную передаточную функцию для гамма-коррекции, которая является той же нелинейной передаточной функцией, которая используется Рек. 709 , за исключением того, что его параметры (только для 12 бит) указаны с более высокой точностью:

  • где E - сигнал, пропорциональный интенсивности света на входе камеры, а E ′ - соответствующий нелинейный сигнал.
  • где α = 1 + 5,5 * β ≈ 1,09929682680944 и β ≈ 0,018053968510807 (значения, выбранные для достижения непрерывной функции с непрерывным наклоном)

В стандарте сказано, что для практических целей можно использовать следующие значения α и β :

  • α = 1,099 и β = 0,018 для 10 бит на систему отсчетов (значения приведены в Рек. 709 )
  • α = 1,0993 и β = 0,0181 для 12 бит на систему выборки

Хотя Rec. 2020 может использоваться для кодирования, ожидается, что в большинстве постановок будет использоваться эталонный монитор, который имеет вид использования эквивалента передаточной функции гамма 2.4, как определено в Рек. МСЭ-R BT.1886 и что эталонный монитор будет оцениваться, как определено в Рек. МСЭ-R BT.2035.

Форматы RGB и яркости-цветности

Рек. 2020 позволяет RGB и форматов сигнала яркости-цветности 4: 4: 4 с полным разрешением для отбора проб и яркости-цветности форматы сигналов с 4: 2: 2 и 4: 2: 0 цветности подвыборки . Он поддерживает два типа сигналов яркости и цветности, называемых YCbCr и YcCbcCrc.

YCbCr может использоваться, когда главным приоритетом является совместимость с существующими методами эксплуатации SDTV и HDTV . Сигнал яркости (Y ′) для YCbCr рассчитывается как средневзвешенное значение Y ′ = K R ⋅R ′ + K G ⋅G ′ + K B ⋅B ′ с использованием значений RGB с гамма-коррекцией (обозначенных R′G′B ′) И весовые коэффициенты K R = 0,2627, K G = 1 − K R −K B = 0,678 и K B = 0,0593. Как и в аналогичных схемах , компоненты цветности в YCbCr вычисляются как C ′ B = 0,5⋅ (B′ − Y ′) / (1 − K B ) = (B'− Y ′) / 1.8814 и C ′ R = 0,5⋅. (R′ − Y ′) / (1 − K R ) = (R′ − Y ′) / 1,4746, а для цифрового представления сигналы Y ′, C ′ B и C ′ R масштабируются, смещаются константами и с округлением до целых чисел.

Схема YcCbcCrc представляет собой представление яркости-цветности «постоянной яркости». YcCbcCrc может использоваться, когда высшим приоритетом является наиболее точное сохранение информации о яркости. Компонент яркости в YcCbcCrc вычисляется с использованием тех же значений коэффициентов, что и для YCbCr, но он рассчитывается из линейного RGB, а затем с гамма-коррекцией, а не вычисляется из гамма-коррекции R'G'B 'и выполняется следующим образом: Y' = (K R ⋅R + K G ⋅G + K B B ) ′. Компоненты цветности в YcCbcCrc вычисляются из сигналов Y ', B' и R 'с помощью уравнений, которые зависят от диапазона значений B'-Y' и R'-Y '.

Управление цветом

Как и для контента стандартной четкости, использующего SMPTE C или NTSC 1953 , для основных цветов BT.2020 необходимо управлять цветом по сравнению с основными цветами дисплея. Это отличается от изменения матрицы YCbCr. Контент SD управляется цветом до основных цветов BT.709 на линейных значениях. Цвета BT.2020 и BT.2100 обычно управляются DCI-D65 (также известный как Display P3). Контрольные цветные полосы для BT.2020 - ARIB STD-B66.

Реализации

HDMI 2.0 поддерживает Rec. Цветовое пространство 2020. HDMI 2.0 может передавать 12 бит на выборку RGB с разрешением 2160p и частотой кадров 24/25/30 кадров в секунду или может передавать 12 бит на выборку 4: 2: 2/4: 2: 0 YCbCr с разрешением 2160p. и частота кадров 50/60 кадров в секунду.

Рек. 2020 поддерживается H.264 / MPEG-4 AVC и H.265 / High Efficiency Video Coding (HEVC). Профиль Main 10 в HEVC был добавлен на основе предложения JCTVC-K0109, в котором предлагалось добавить 10-битный профиль в HEVC для потребительских приложений. В предложении говорилось, что это должно было позволить улучшить качество видео и поддержать Рек. Цветовое пространство 2020, которое будет использоваться UHDTV.

11 сентября 2013 года ViXS Systems анонсировала XCode 6400 SoC, который поддерживает разрешение 4K при 60 кадрах в секунду, профиль Main 10 для HEVC и Rec. Цветовое пространство 2020.

2014 г.

22 мая 2014 года Nanosys объявила, что с помощью пленки с улучшенными квантовыми точками (QDEF) современный ЖК-телевизор был модифицирован таким образом, чтобы он мог покрывать 91% экрана Rec. Цветовое пространство 2020. Инженеры Nanosys считают, что с улучшенными цветными фильтрами ЖК-дисплея можно сделать ЖК-дисплей, покрывающий 97% Rec. Цветовое пространство 2020.

4 сентября 2014 г. компания Canon Inc. выпустила обновление прошивки, в котором добавлена ​​поддержка Rec. 2020, к их моделям камер EOS C500 и EOS C500 PL и их дисплею DP-V3010 4K.

5 сентября 2014 года ассоциация Blu-ray Disc Association сообщила, что будущий формат 4K Blu-ray Disc будет поддерживать видео 4K UHD (разрешение 3840x2160) с частотой кадров до 60 кадров в секунду. Стандарт кодирует видео в соответствии со стандартом High Efficiency Video Coding . Диски Blu-ray 4K будут поддерживать как более высокий динамический диапазон за счет увеличения глубины цвета до 10 бит на цвет, так и большую цветовую гамму за счет использования Rec. Цветовое пространство 2020. Спецификация 4K-Blu-ray допускает три размера дисков, каждый со своей скоростью передачи данных: 50 ГБ со скоростью 82 Мбит / с, 66 ГБ со 108 Мбит / с и 100 ГБ со 128 Мбит / с. Первые игры на Blu-ray в формате Ultra HD были официально выпущены четырьмя студиями 1 марта 2016 года.

6 ноября 2014 г. Google добавил поддержку Rec. 2020 до VP9 .

7 ноября 2014 года разработчики DivX объявили, что в DivX265 версии 1.4.21 добавлена ​​поддержка профиля Main 10 для HEVC и Rec. Цветовое пространство 2020.

22 декабря 2014 года Avid Technology выпустила обновление для Media Composer, в котором добавлена ​​поддержка разрешения 4K, Rec. 2020 и скорость передачи данных до 3730 Мбит / с с кодеком DNxHD .

2015 г.

6 января 2015 года консорциум MHL объявил о выпуске спецификации superMHL, которая будет поддерживать разрешение 8K при 120 кадрах в секунду, 48-битное видео, Rec. 2020, поддержка расширенного динамического диапазона, 32-контактный реверсивный разъем superMHL и зарядка мощностью до 40 Вт.

7 января 2015 года Ateme добавила поддержку Rec. 2020 к их видеоплатформе TITAN File.

18 марта 2015 года Arri анонсировала линейку камер SXT Arri Alexa, которые будут поддерживать запись Apple ProRes с разрешением 4K и Rec. Цветовое пространство 2020.

8 апреля 2015 года Canon Inc. анонсировала 4K-дисплей DP-V2410 и камеру EOS C300 Mark II с поддержкой стандарта Rec. Цветовое пространство 2020.

26 мая 2015 года NHK анонсировала ЖК-дисплей 4K с лазерной диодной подсветкой, который покрывает 98% экрана Rec. Цветовое пространство 2020. Использование лазера позволяет генерировать почти монохроматический свет. NHK заявила, что в то время, когда было объявлено, этот ЖК-дисплей 4K имеет самую широкую цветовую гамму среди всех дисплеев в мире.

17 июня 2015 года Digital Projection International представила светодиодный проектор 4K с поддержкой стандарта Rec. Цветовое пространство 2020.

2016 г.

4 января 2016 года UHD Alliance объявил о своих спецификациях для Ultra HD Premium, которые включают поддержку Rec. Цветовое пространство 2020.

27 января 2016 года VESA объявила, что DisplayPort версии 1.4 будет поддерживать Rec. Цветовое пространство 2020.

17 апреля 2016 года Sony представила OLED- дисплей 4K с диагональю 55 дюймов (140 см) при поддержке Rec. Цветовое пространство 2020.

18 апреля 2016 года форум Ultra HD объявил отраслевые рекомендации для UHD Phase A, которые включают поддержку Rec. Цветовое пространство 2020.

2017 г.

На неделе отображения SID 2017 компания AUO представила 5- дюймовый складной дисплей HD AMOLED с разрешением 720p, способный отображать 95% цветового пространства Rec.2020. Хотя разрешение 720p не указано в Rec.2020, охват цветового пространства заслуживает внимания.

Рекомендации Ultra HD Forum для UHD Phase A включают поддержку форматов SDR с глубиной цвета 10 бит на основе обоих стандартов Rec. 709 и Рек. 2020, а также форматы HDR10 и HLG10 Rec. 2100, которые предполагается запустить к 2017 году.

2018 г.

На SID display week 2018 различные компании представили дисплеи, способные покрывать более 90% цветового пространства Rec.2020. Компания JDI продемонстрировала улучшение своего 17,3-дюймового ЖК-монитора для вещания 8k, который питается от системы лазерной подсветки RGB. Это позволяет дисплею воспроизводить 97% цветового пространства Rec.2020.

Рек. 2100

См. Также: Рек. 2100

Рек. 2100 - это Рекомендация ITU-R, выпущенная в июле 2016 года, которая определяет форматы с высоким динамическим диапазоном (HDR) для разрешений HDTV 1080p и 4K / 8K UHDTV. Эти форматы используют те же основные цвета, что и Рек. 2020, но с другими функциями передачи для использования HDR. Рек. 2100 не поддерживает схему YcCbcCrc Рек. 2020.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки