Empf. 2020 -Rec. 2020

CIE 1931 Chromatizitätsdiagramm, das die Rec. 2020 (UHDTV) Farbraum im Dreieck und die Lage der Primärfarben . Empf. 2020 verwendet das Leuchtmittel D65 für den Weißpunkt .

ITU-R-Empfehlung BT.2020 , besser bekannt unter den Abkürzungen Rec. 2020 oder BT.2020 , definiert verschiedene Aspekte des Ultra-High-Definition-Fernsehens (UHDTV) mit Standard Dynamic Range (SDR) und Wide Color Gamut (WCG), einschließlich Bildauflösungen , Bildraten mit Progressive Scan , Bittiefen , Farbprimärfarben , RGB- und Luma-Chroma-Farbdarstellungen , Chroma-Subsamplings und eine optoelektronische Übertragungsfunktion . Die erste Version von Rec. 2020 wurde am 23. August 2012 auf der Website der International Telecommunication Union (ITU) veröffentlicht, und seitdem sind zwei weitere Ausgaben erschienen. Es wird in mehrfacher Hinsicht durch Rec erweitert. 2100 .

Technische Details

Auflösung

Empf. 2020 definiert zwei Standardbildformate von 3840 × 2160 („4K“) und 7680 × 4320 („8K“). Diese haben beide ein Seitenverhältnis von 16:9 und verwenden quadratische Pixel .

Bildrate

Empf. 2020 gibt die folgenden Bildraten an: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p. Es sind nur progressive Scan- Bildraten zulässig.

Digitale Darstellung

Empf. 2020 definiert eine Bittiefe von entweder 10 Bit pro Sample oder 12 Bit pro Sample.

10 Bit pro Abtastwert Rec. 2020 verwendet Videopegel, wobei der Schwarzpegel als Code 64 definiert ist und der nominale Spitzenwert als Code 940 definiert ist. Die Codes 0–3 und 1.020–1.023 werden als Timing-Referenz verwendet. Die Codes 4 bis 63 liefern Videodaten unterhalb des Schwarzpegels, während die Codes 941 bis 1019 Videodaten oberhalb der nominalen Spitze liefern.

12 Bit pro Abtastung Rec. 2020 verwendet Videopegel, bei denen der Schwarzpegel als Code 256 und der nominale Spitzenwert als Code 3760 definiert ist. Die Codes 0–15 und 4.080–4.095 werden als Timing-Referenz verwendet. Die Codes 16 bis 255 liefern Videodaten unterhalb des Schwarzpegels, während die Codes 3.761 bis 4.079 Videodaten oberhalb der nominalen Spitze liefern.

Systemfarbmetrik

RGB-Farbraumparameter
Farbraum Weißpunkt Grundfarben
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

Die Rec. 2020 (UHDTV/UHD-1/UHD-2) Farbraum kann Farben reproduzieren, die mit dem Rec. 709 (HDTV) Farbraum. Die von Rec. verwendeten RGB-Primärfarben. 2020 entsprechen monochromatischen Lichtquellen auf dem Spektralort CIE 1931 . Die Wellenlänge des Rec. 2020- Primärfarben beträgt 630 nm für die rote Primärfarbe, 532 nm für die grüne Primärfarbe und 467 nm für die blaue Primärfarbe. In Abdeckung des CIE 1931-Farbraums ist der Rec. 2020-Farbraum deckt 75,8% ab, der DCI-P3- Digital Cinema-Farbraum umfasst 53,6%, der Adobe RGB-Farbraum umfasst 52,1% und der Rec. 709 Farbraum deckt 35,9 % ab.

Während der Entwicklung des Rec. 2020-Farbraum wurde beschlossen, echte Farben anstelle von imaginären Farben zu verwenden , damit die Rec. 2020-Farbraum auf einem Display ohne Konvertierungsschaltungen. Da ein größerer Farbraum den Unterschied zwischen den Farben erhöht, wird für Rec eine Erhöhung von 1 Bit pro Abtastung benötigt. 2020, um die Farbgenauigkeit von Rec zu erreichen oder zu übertreffen. 709.

Die vom NHK gemessene Kontrastempfindlichkeit des Rec. 2020-Farbraum unter Verwendung der Barten-Gleichung, die zuvor verwendet wurde, um die Bittiefe für das digitale Kino zu bestimmen. 11 Bit pro Sample für den Rec. 2020-Farbraum liegt unter der visuellen Modulationsschwelle, der Fähigkeit, einen Luminanzunterschied um einen Wert für den gesamten Luminanzbereich zu erkennen. Die NHK plant für ihr UHDTV-System, Super Hi-Vision, 12 Bits pro Sample RGB zu verwenden .

Übertragungseigenschaften

Empf. 2020 definiert eine nichtlineare Übertragungsfunktion für die Gammakorrektur , die dieselbe nichtlineare Übertragungsfunktion ist, die von Rec. 709 , außer dass seine Parameter (nur für 12 Bit) mit höherer Genauigkeit angegeben werden:

  • wobei E das Signal proportional zur Lichtintensität des Kameraeingangs ist und E′ das entsprechende nichtlineare Signal
  • wobei α = 1 + 5,5 * β ≈ 1,09929682680944 und β ≈ 0,018053968510807 (Werte gewählt, um eine stetige Funktion mit stetiger Steigung zu erreichen)

Die Norm besagt, dass für praktische Zwecke die folgenden Werte von α und β verwendet werden können:

  • α = 1,099 und β = 0,018 für 10 Bit pro Abtastsystem (die Werte in Rec. 709 )
  • α = 1,0993 und β = 0,0181 für 12 Bit pro Abtastsystem

Während die Rec. 2020-Transferfunktion für die Codierung verwendet werden kann, wird erwartet, dass die meisten Produktionen einen Referenzmonitor verwenden, der den Anschein erweckt, dass er der Gamma 2.4- Transferfunktion gemäß der Definition in Rec. ITU-R BT.1886 und dass der Referenzmonitor wie in Rec. ITU-R BT.2035.

RGB- und Luma-Chroma-Formate

Empf. 2020 ermöglicht RGB- und Luma-Chroma-Signalformate mit 4:4:4 Sampling in voller Auflösung und Luma-Chroma-Signalformate mit 4:2:2 und 4:2:0 Chroma-Subsampling . Es unterstützt zwei Arten von Luma-Chroma-Signalen, YCbCr und YcCbcCrc genannt.

YCbCr kann verwendet werden, wenn die Kompatibilität mit bestehenden SDTV- und HDTV- Betriebsverfahren oberste Priorität hat. Das Luma- (Y′)-Signal für YCbCr wird als gewichteter Durchschnitt Y′ = K R ⋅R′ + K G ⋅G′ + K B ⋅B′ unter Verwendung der gammakorrigierten RGB-Werte (bezeichnet als R′G′B ′) und die Gewichtungskoeffizienten K R = 0,2627, K G = 1−K R −K B = 0,678 und K B = 0,0593. Wie in ähnlichen Schemata werden die Chromakomponenten in YCbCr berechnet als C′ B = 0.5⋅(B′−Y′)/(1−K B ) = (B'−Y′)/1.8814 und C′ R = 0.5⋅ (R′−Y′)/(1−K R ) = (R′−Y′)/1.4746, und für die digitale Darstellung werden die Signale Y′, C′ B und C′ R skaliert, um Konstanten versetzt, und auf ganze Zahlen gerundet.

Das YcCbcCrc-Schema ist eine Luma-Chroma-Darstellung mit "konstanter Luminanz". YcCbcCrc kann verwendet werden, wenn die höchste Priorität die genaueste Beibehaltung der Luminanzinformationen ist. Die Luma-Komponente in YcCbcCrc wird mit den gleichen Koeffizientenwerten wie für YCbCr berechnet, aber sie wird aus linearem RGB berechnet und dann gamma-korrigiert, anstatt aus gamma-korrigiertem R′G′B′ und wird wie folgt berechnet: Y′ = (K R ⋅R + K G ⋅G + K B ⋅B) '. Die Chrominanzkomponenten in YcCbcCrc werden aus den Y′-, B′- und R′-Signalen mit Gleichungen berechnet, die vom Wertebereich von B′−Y′ und R′−Y′ abhängen.

Farbmanagement

Genau wie Standardauflösungsinhalte, die SMPTE C oder NTSC 1953 verwenden , sollten BT.2020-Primärfarben für die Primärfarben der Anzeige verwaltet werden. Das unterscheidet sich vom Ändern der YCbCr-Matrix. SD-Inhalte werden mit BT.709-Primärfarben auf linearen Werten verwaltet. BT.2020 und BT.2100 sind normalerweise farbgesteuert nach DCI-D65 (auch bekannt als Display P3). Die Referenzfarbbalken für BT.2020 sind ARIB STD-B66.

Implementierungen

HDMI 2.0 unterstützt die Rec. Farbraum 2020. HDMI 2.0 kann 12 Bit pro Sample RGB mit einer Auflösung von 2160p und einer Bildrate von 24/25/30 fps übertragen oder es kann 12 Bit pro Sample 4:2:2/4:2:0 YCbCr mit einer Auflösung von 2160p . übertragen und eine Bildrate von 50/60 fps.

Die Rec. 2020-Farbraum wird von H.264/MPEG-4 AVC und H.265/ High Efficiency Video Coding (HEVC) unterstützt. Das Main 10-Profil in HEVC wurde basierend auf dem Vorschlag JCTVC-K0109 hinzugefügt, der vorschlug, HEVC ein 10-Bit-Profil für Verbraucheranwendungen hinzuzufügen. Der Vorschlag besagte, dass dies eine verbesserte Videoqualität ermöglichen und die Rec. 2020-Farbraum, der von UHDTV verwendet wird.

Am 11. September 2013 kündigte ViXS Systems den XCode 6400 SoC an, der 4K-Auflösung bei 60 fps, das Main 10-Profil von HEVC und den Rec. Farbraum 2020.

2014

Am 22. Mai 2014 gab Nanosys bekannt, dass ein aktueller LCD-Fernseher mit einem Quantum Dot Enhancement Film (QDEF) so modifiziert wurde, dass er 91 % des Rec. Farbraum 2020. Die Ingenieure von Nanosys glauben, dass es mit verbesserten LCD-Farbfiltern möglich ist, ein LCD herzustellen, das 97% des Rec. Farbraum 2020.

Am 4. September 2014 hat Canon Inc. ein Firmware-Upgrade veröffentlicht, das Unterstützung für die Rec. 2020-Farbraum zu ihren Kameramodellen EOS C500 und EOS C500 PL und ihrem DP-V3010 4K-Display.

Am 5. September 2014 gab die Blu-ray Disc Association bekannt, dass das zukünftige 4K Blu-ray Disc- Format 4K UHD-Videos (3840 x 2160 Auflösung) mit Bildraten von bis zu 60 Bildern pro Sekunde unterstützen wird. Der Standard kodiert Videos nach dem High Efficiency Video Coding Standard. 4K-Blu-ray-Discs unterstützen sowohl einen höheren Dynamikbereich durch Erhöhung der Farbtiefe auf 10 Bit pro Farbe als auch einen größeren Farbraum durch Verwendung des Rec. Farbraum 2020. Die 4K-Blu-ray-Spezifikation erlaubt drei Disk-Größen mit jeweils eigener Datenrate: 50 GB mit 82 Mbit/s, 66 GB mit 108 Mbit/s und 100 GB mit 128 Mbit/s. Die ersten Ultra HD Blu-ray- Titel wurden am 1. März 2016 offiziell von vier Studios veröffentlicht.

Am 6. November 2014 hat Google die Unterstützung für die Rec. 2020 Farbraum auf VP9 .

Am 7. November 2014 gaben DivX-Entwickler bekannt, dass DivX265 Version 1.4.21 Unterstützung für das Main 10-Profil von HEVC und die Rec. Farbraum 2020.

Am 22. Dezember 2014 hat Avid Technology ein Update für Media Composer veröffentlicht , das Unterstützung für 4K-Auflösung, den Rec. 2020 Farbraum und einer Bitrate von bis zu 3.730 Mbit/s mit dem DNxHD-Codec .

2015

Am 6. Januar 2015 gab das MHL-Konsortium die Veröffentlichung der superMHL- Spezifikation bekannt, die 8K-Auflösung bei 120 fps und 48-Bit-Video unterstützt, die Rec. 2020-Farbraum, Unterstützung für hohen Dynamikbereich, einen 32-poligen reversiblen SuperMHL-Anschluss und Aufladen mit bis zu 40 Watt.

Am 7. Januar 2015 fügte Ateme Unterstützung für die Rec hinzu. 2020-Farbraum zu ihrer TITAN File-Videoplattform.

Am 18. März 2015 kündigte Arri die SXT-Reihe von Arri Alexa- Kameras an, die Apple ProRes- Aufnahmen mit 4K-Auflösung und die Rec. Farbraum 2020.

Am 8. April 2015 kündigte Canon Inc. das DP-V2410 4K Display und die EOS C300 Mark II Kamera mit Unterstützung für den Rec. Farbraum 2020.

Am 26. Mai 2015 kündigte die NHK ein 4K-LCD mit einer Laserdioden- Hintergrundbeleuchtung an, das 98% des Rec. Farbraum 2020. Die Verwendung eines Lasers ermöglicht die Erzeugung von nahezu monochromatischem Licht. Die NHK gab an, dass dieses 4K-LCD zum Zeitpunkt der Ankündigung den breitesten Farbraum aller Displays der Welt aufweist.

Am 17. Juni 2015 präsentierte Digital Projection International einen 4K-LED-Projektor mit Unterstützung für den Rec. Farbraum 2020.

2016

Am 4. Januar 2016 gab die UHD Alliance ihre Spezifikationen für Ultra HD Premium bekannt, die Unterstützung für die Rec. Farbraum 2020.

Am 27. Januar 2016 gab VESA bekannt, dass DisplayPort Version 1.4 die Rec. Farbraum 2020.

Am 17. April 2016 präsentierte Sony ein 55 Zoll (140 cm) 4K OLED Display mit Unterstützung von Rec. Farbraum 2020.

Am 18. April 2016 kündigte das Ultra HD Forum Branchenrichtlinien für UHD Phase A an, die die Unterstützung des Rec. Farbraum 2020.

2017

Auf der SID Display Week 2017 zeigte AUO ein 5" faltbares 720p HD AMOLED Display, das 95 % des Rec. 2020 Farbraums darstellen kann. Obwohl 720p von Rec. 2020 nicht spezifiziert ist, ist die Farbraumabdeckung bemerkenswert.

Die Richtlinien des Ultra HD Forums für UHD Phase A beinhalten die Unterstützung von SDR-Formaten mit 10 Bit Farbtiefe basierend auf Rec. 709 und Empf. 2020-Farbskalen und auch die beiden Formate HDR10 und HLG10 von Rec. 2100, die bis 2017 starten sollen.

2018

Auf der SID Display Week 2018 präsentierten verschiedene Unternehmen Displays, die über 90 % des Rec.2020-Farbraums abdecken können. JDI präsentierte eine Verbesserung seines 17,3-Zoll-LCD-8k-Broadcast-Monitors, der von einem RGB-Laser-Hintergrundbeleuchtungssystem betrieben wird. Dadurch kann das Display 97% des Rec. 2020-Farbraums reproduzieren.

Empf. 2100

Empf. 2100 ist eine im Juli 2016 veröffentlichte ITU-R-Empfehlung, die HDR-Formate ( High Dynamic Range ) für HDTV 1080p und 4K/8K UHDTV-Auflösungen definiert. Diese Formate verwenden die gleichen Farbprimärfarben wie Rec. 2020, jedoch mit anderen Übertragungsfunktionen für die HDR-Nutzung. Empf. 2100 unterstützt nicht das YcCbcCrc-Schema von Rec. 2020.

Siehe auch

  • UHDTV – Digitale Videoformate mit Auflösungen von 4K (3840 × 2160) und 8K (7680 × 4320)
  • High Efficiency Video Coding (HEVC) – Videostandard, der 4K/8K UHDTV und Auflösungen bis zu 8192 × 4320 . unterstützt
  • Empf. 709 – ITU-R-Empfehlung für HDTV
  • Empf. 601 – ITU-R-Empfehlung für SDTV
  • Empf. 2100 – ITU-R-Empfehlung für HDR-TV (mit FHD- und UHD-Auflösung)

Verweise

Externe Links