Rec. 2020

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 SDR (Standard Dynamic Range) und Wide Color Gamut (WCG), einschließlich Bildauflösungen, Bildraten mit progressivem Scan, Bittiefen, Farbvorwahlen, RGB- und Luma-Chroma-Farbdarstellungen, Chroma-Subsamplings und eine opto-elektronische Übertragungsfunktion. Die erste Version von Rec.2020 wurde am 23. August 2012 auf der Website der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) veröffentlicht, und zwei weitere Ausgaben wurden seither veröffentlicht.Es wird auf verschiedene Arten durch Rec erweitert. 2100.

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

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

Digitale Darstellung
Empf. 2020 definiert eine Bittiefe von entweder 10 Bits pro Abtastung oder 12 Bits pro Abtastung.

10 Bits pro Sample 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 für die Timing-Referenz verwendet. Die Codes 4 bis 63 liefern Videodaten unterhalb des Schwarzpegels, während die Codes 941 bis 1019 Videodaten oberhalb des nominalen Maximums liefern.

12 Bits pro Sample Rec. 2020 verwendet Videopegel, bei denen der Schwarzpegel als Code 256 definiert ist und der Nennwert als Code 3760 definiert ist. Die Codes 0-15 und 4.080-4.095 werden für die Timing-Referenz verwendet. Die Codes 16 bis 255 liefern Videodaten unter dem Schwarzpegel, während die Codes 3.761 bis 4.079 Videodaten über dem Nennwert bereitstellen.

System Farbmetrik

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

Während der Entwicklung des Rec. 2020 Farbraum wurde entschieden, dass anstelle von imaginären Farben echte Farben verwendet würden, um den Rec zu zeigen. 2020 Farbraum auf einem Display ohne die Notwendigkeit einer Umwandlung Schaltung. Da ein größerer Farbraum den Unterschied zwischen den Farben erhöht, wird für Rec eine Zunahme von 1 Bit pro Probe benötigt. 2020, um die Farbgenauigkeit von Rec zu erreichen oder zu übertreffen. 709.

Der NHK hat die Kontrastempfindlichkeit für den Rec gemessen. 2020 Farbraum mit Hilfe der Barten-Gleichung, die zuvor zur Bestimmung der Bittiefe für digitales Kino verwendet wurde. 11 Bits pro Sample für den Rec. Der Farbraum 2020 ist unterhalb der Schwelle für die visuelle Modulation, dh die Fähigkeit, einen Helligkeitsunterschied von einem Wert für den gesamten Luminanzbereich zu erkennen. Der NHK plant für sein UHDTV-System, Super Hi-Vision, 12 Bit pro Sample RGB zu verwenden.

Übertragungseigenschaften
Empf. 2020 definiert eine nichtlineare Übertragungsfunktion für die Gammakorrektur, die dieselbe nichtlineare Übertragungsfunktion ist, die von Rec verwendet wird. 709, außer dass seine Parameter mit höherer Genauigkeit angegeben werden:

wobei E das Signal ist, das proportional zur Intensität des Kameraeingangs ist, und E ‚das entsprechende nichtlineare Signal ist
wobei α 1,09929682680944 und β 0 018053968510807 (Werte gewählt, um eine kontinuierliche Funktion mit einer kontinuierlichen Steigung zu erreichen)
Der Standard besagt, dass für praktische Zwecke die folgenden Werte von α und β verwendet werden können:

α = 1,099 und β = 0,018 für 10 Bits pro Abtastsystem (die in Rec. 709 angegebenen Werte)
α = 1,0993 und β = 0,0181 für 12 Bits pro Abtastsystem
Während der Rec. 2020-Übertragungsfunktion kann für die Codierung verwendet werden, es wird erwartet, dass die meisten Produktionen einen Referenzmonitor verwenden, der die Gamma 2.4-Übertragungsfunktion wie 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 Full-Resolution-Sampling- und Luma-Chroma-Signalformaten 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 oberste Priorität die Kompatibilität mit vorhandenen SDTV- und HDTV-Betriebspraktiken ist. Das Luma (Y ‚) Signal für YCbCr wird berechnet als der gewichtete Durchschnitt Y‘ = K _R | _R ‚+ (1 – K _R – K _B ) | G‘ + K _B | _B ‚unter Verwendung der gammakorrigierten RGB-Werte ( mit R’G’B ‚bezeichnet) und die Gewichtungskoeffizienten K _R = 0,2627, K _G = 0,678 und K _B = 0,0593. Wie in ähnlichen Schemata werden die Chrominanzkomponenten in YCbCr berechnet als C ‚ _B = 2 (B‘-Y‘) / (1-KB) und C ‚ _R = 2 (R‘-Y‘) / (1 -K _R ), 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 Luminanzinformation ist. Die Luminanzkomponente in YcCbcCrc wird unter Verwendung der gleichen Koeffizientenwerte wie für YCbCr berechnet, aber sie wird aus linearem RGB berechnet und dann gammakorrigiert, anstatt aus gammakorrigiertem R’G’B ‚berechnet zu werden. Die Chrominanzkomponenten in YcCbcCrc werden aus den Signalen Y ‚, B‘ und R ‚mit Gleichungen berechnet, die vom Bereich der Werte von B‘-Y‘ und R‘-Y ‚abhängen.

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

Die Aufnahme Der Farbraum 2020 wird von H.264 / MPEG-4 AVC und H.265 / High Efficiency Video Coding (HEVC) unterstützt. Das Main-10-Profil in HEVC wurde auf der Grundlage des Vorschlags JCTVC-K0109 hinzugefügt, der vorschlug, dass HEVC ein 10-Bit-Profil für Verbraucheranwendungen hinzugefügt werden soll. Der Vorschlag sah vor, dass dies eine verbesserte Videoqualität ermöglichen und die Aufnahme unterstützen sollte. 2020 Farbraum, der von UHDTV genutzt 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 unterstützt.2020 Farbraum.

2014
Am 22. Mai 2014 gab Nanosys bekannt, dass ein aktueller LCD-Fernseher mit Hilfe eines Quantenpunktverstärkungsfilms (QDEF) so modifiziert wurde, dass er 91% des Rec aufnahm. 2020 Farbraum. Nanosys Ingenieure glauben, dass es mit verbesserten LCD-Farbfiltern möglich ist, ein LCD zu machen, das 97% des Rec überdeckt. 2020 Farbraum.

Am 4. September 2014 hat Canon Inc. ein Firmware-Upgrade veröffentlicht, das die Unterstützung für den Rec ergänzt. 2020 Farbraum, zu ihren EOS C500 und EOS C500 PL-Kameramodellen 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 (3840 × 2160 Auflösung) Video mit Bildraten von bis zu 60 Bildern pro Sekunde unterstützt. Der Standard codiert Videos unter dem Standard High Efficiency Video Coding. 4K Blu-ray Discs unterstützen sowohl einen höheren Dynamikbereich durch Erhöhung der Farbtiefe auf 10 Bit pro Farbe als auch eine größere Farbskala durch Verwendung des Rec. 2020 Farbraum. Die 4K-Blu-ray-Spezifikation ermöglicht drei Diskgrößen mit jeweils eigener Datenrate: 50 GByte mit 82 Mbit / s, 66 GByte mit 108 Mbit / s und 100 GByte mit 128 Mbit / s. Die ersten Ultra HD Blu-ray Titel wurden am 1. März 2016 offiziell in vier Studios veröffentlicht.

Am 6. November 2014 hat Google die Unterstützung für den Rec hinzugefügt. 2020 Farbraum zu VP9.

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

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

2015
Am 6. Januar 2015 gab das MHL Consortium die Veröffentlichung der SuperMHL-Spezifikation bekannt, die eine 8K-Auflösung bei 120 fps, 48-Bit-Video, dem Rec.Farbraum 2020, Unterstützung für hohen Dynamikbereich, reversierbarer 32-poliger SuperMHL-Anschluss und Aufladung von 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-Arri-Alexa-Kameras an, die Apple ProRes-Aufnahmen in 4K-Auflösung und dem Rec unterstützen werden. 2020 Farbraum.

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

Am 26. Mai 2015 kündigte der NHK ein 4K-LCD mit einer Laserdioden-Hintergrundbeleuchtung an, die 98% des Rec deckt. 2020 Farbraum. Der NHK gab an, dass dieses 4K-LCD zu der Zeit, als es angekündigt wurde, die größte Farbskala von jedem Display der Welt hat.

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

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

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

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

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

Empf. 2100
Empf. 2100 ist eine ITU-R-Empfehlung, die im Juli 2016 veröffentlicht wurde und HDR-Formate (High Dynamic Range) für HDTV 1080p- und 4K / 8K UHDTV-Auflösungen definiert. Diese Formate verwenden die gleichen Primärfarben wie Rec. 2020, aber mit verschiedenen Übertragungsfunktionen für den HDR-Einsatz.Empf. 2100 enthält zwei solche Übertragungsfunktionsdefinitionen, die für HDR verwendet werden können:

Perceptual Quantizer (PQ), der zuvor als SMPTE ST 2084 standardisiert wurde, und
Hybrid Log-Gamma (HLG), die zuvor als ARIB STD-B67 standardisiert wurde.
Das PQ-Schema mit 10 Bit Farbtiefe wurde auch HDR10 genannt. In ähnlicher Weise wurde das HLG-Schema mit 10 Bit Farbtiefe als HLG10 bezeichnet. Die Richtlinien des Ultra HD Forums für UHD Phase A umfassen die Unterstützung von SDR-Formaten mit 10 Bit Farbtiefe basierend auf Rec. 709 und Rec. 2020 Farbräume und auch die Formate HDR10 und HLG10 von Rec. 2100.

Zusätzlich zur Definition von RGB- und YCbCr-Farbdarstellungen, die denen in Rec entsprechen. 2020 bis auf die Übertragungsfunktionen, Rec. 2100 definiert auch ein Konstantluminanzschema, das als ICtCp bekannt ist. Empf. 2100 unterstützt das YcCbcCrc-Schema von Rec nicht. 2020.