Rec. 2020

Рекомендация МСЭ-R BT.2020, более известная аббревиатурам Рек. 2020 или BT.2020, определяет различные аспекты телевидения сверхвысокого разрешения (UHDTV) со стандартным динамическим диапазоном (SDR) и широкой цветовой гаммой (WCG), включая разрешение изображений, частоту кадров с прогрессивной разверткой, глубину бит, основные цвета, Цветовые представления RGB и ярко-цветные цвета, субстраты цветности и функция оптоэлектронной передачи. Первая версия Рек. 2020 был размещен на веб-сайте Международного союза электросвязи (МСЭ) 23 августа 2012 года, и с тех пор были изданы еще два издания. Он расширился несколькими способами с помощью Rec. 2100.

Технические подробности
разрешение
Rec. 2020 определяет два разрешения 3840 × 2160 («4K») и 7680 × 4320 («8K»). Эти разрешения имеют соотношение сторон 16: 9 и используют квадратные пиксели.

Частота кадров
Rec. 2020 определяет следующие частоты кадров: 120p, 119.88p, 100p, 60p, 59.94p, 50p, 30p, 29.97p, 25p, 24p, 23.976p. Разрешены только частоты кадров с прогрессивной разверткой.

Цифровое представление
Rec. 2020 определяет бит глубины либо 10 бит на выборку, либо 12 бит на образец.

10 бит на образец. 2020 использует уровни видео, где уровень черного определяется как код 64, а номинальный пик определяется как код 940. Коды 0-3 и 1,020-1,023 используются для задания времени. Коды с 4 по 63 предоставляют видеоданные ниже уровня черного, тогда как коды с 941 по 1019 обеспечивают видеоданные выше номинального пика.

12 бит на образец Rec. 2020 использует уровни видео, где уровень черного определяется как код 256, а номинальный пик определяется как код 3760. Коды 0-15 и 4080-4,095 используются для задания времени. Коды с 16 по 255 предоставляют видеоданные ниже уровня черного, тогда как коды 3,761-4,079 предоставляют видеоданные выше номинального пика.

Системная колориметрия

Рек. 2020 (UHDTV / UHD-1 / UHD-2) может воспроизводить цвета, которые не могут быть показаны с помощью Rec. 709 (HDTV). Праймеры RGB, используемые Rec. 2020 эквивалентны монохроматическим источникам света на спектральном локусе CIE 1931. Длина волны Рек. 2020 основной цвет составляет 630 нм для красного основного цвета, 532 нм для зеленого основного цвета и 467 нм для голубого основного цвета. В покрытии цветного пространства CIE 1931 Rec. Цветное пространство 2020 года составляет 75,8%, цветное пространство цифрового кинотеатра DCI-P3 — 53,6%, цветовое пространство Adobe RGB — 52,1%, а Rec. 709 цветовое пространство покрывает 35,9%.

Во время разработки Рек. 2020 было принято решение, что оно будет использовать реальные цвета вместо воображаемых цветов, чтобы можно было показать Rec. 2020 на дисплее без необходимости преобразования схем. Поскольку большее цветовое пространство увеличивает разницу между цветами, для Rec требуется увеличение 1 бит на образец. 2020, чтобы соответствовать или превышать точность цвета Rec. 709.

NHK измеряет контрастную чувствительность для Rec. 2020, используя уравнение Бартена, которое ранее использовалось для определения глубины бит для цифрового кино. 11 бит на образец для Rec. 2020 цветовое пространство ниже порога визуальной модуляции, способность различать одно значение разности яркости для всего диапазона яркости. NHK планирует использовать свою систему UHDTV, Super Hi-Vision, для использования 12 бит на выборку RGB.

Характеристики переноса
Rec. 2020 определяет нелинейную передаточную функцию для гамма-коррекции, которая является той же нелинейной передаточной функцией, которая используется Rec. 709, за исключением того, что его параметры заданы с большей точностью:

где E — сигнал, пропорциональный интенсивности света на входе камеры, а E ‘- соответствующий нелинейный сигнал
где α ≈ 1,09929682680944 и β ≈ 0,018053968510807 (значения, выбранные для достижения непрерывной функции с непрерывным наклоном)
В стандарте указано, что для практических целей могут использоваться следующие значения α и β:

α = 1,099 и β = 0,018 для 10-разрядных выборок (значения, приведенные в Рекомендации 709)
α = 1,0993 и β = 0,0181 для 12 бит на систему образцов
Хотя Рек. Предполагается, что для кодирования может использоваться функция передачи 2020 года, ожидается, что в большинстве производств будет использоваться контрольный монитор, который имеет вид использования передаточной функции Gamma 2.4, как определено в Рек. МСЭ-R BT.1886 и что контрольный монитор будет оцениваться, как определено в Рек. МСЭ-R BT.2035.

Форматы RGB и luma-chroma
Rec. 2020 позволяет использовать форматы сигналов RGB и luma-chroma с форматами 4: 4: 4 с полным разрешением и форматом ярко-цветного сигнала с передискретизацией цветности 4: 2: 2 и 4: 2: 0. Он поддерживает два типа сигналов яркостной цветности, называемых YCbCr и YcCcccrc.

YCbCr может использоваться, когда приоритетом является совместимость с существующими практиками SDTV и HDTV. Сигнал яркости (Y ‘) для YCbCr рассчитывается как взвешенное среднее Y’ = K _R ⋅R ‘+ (1-K _R -K _B ) ⋅G’ + K _B ⋅B ‘, используя гамма-скорректированные значения RGB ( обозначают R’G’B ‘) и весовые коэффициенты K _R = 0,2627, K _G = 0,678 и K _B = 0,0593. Как и в аналогичных схемах, компоненты цветности в YCbCr вычисляются как C ‘ _B = 2⋅ (B’-Y’) / (1-K _B ) и C ‘ _R = 2⋅ (R’-Y’) / (1 -K _R ), а для цифрового представления сигналы Y ‘, C’ _B и C ‘ _R масштабируются, смещаются по константам и округляются до целых чисел.

Схема YcCbcCrc является представлением яркостной яркости «постоянной яркости». YcCbcCrc может использоваться, когда верхний приоритет является наиболее точным сохранением информации о яркости. Компонент яркости в YcCbcCrc рассчитывается с использованием тех же значений коэффициентов, что и для YCbCr, но он рассчитывается из линейного RGB и затем корректируется гаммам, а не рассчитывается из гамма-исправленного R’G’B ‘. Компоненты цветности в YcCbcCrc рассчитываются по сигналам Y ‘, B’ и R ‘с уравнениями, которые зависят от диапазона значений B’-Y’ и R’-Y ‘.

Реализации
HDMI 2.0 поддерживает функцию Rec. 2020 цветовое пространство. HDMI 2.0 может передавать 12 бит на образец RGB с разрешением 2160p и частотой кадров 24/25/30 fps или может передавать 12 бит на выборку 4: 2: 2/4: 2: 0 YCbCr с разрешением от 2160p и частотой 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 предлагается добавить 10-битный профиль в HEVC для потребительских приложений. В заявлении говорилось, что это должно обеспечить улучшенное качество видео и поддерживать Rec. 2020, которое будет использоваться UHDTV.

11 сентября 2013 года ViXS Systems анонсировала XCode 6400 SoC, которая поддерживает разрешение 4K со скоростью 60 кадров в секунду, основной профиль HEVC и Rec. 2020 цветовое пространство.

2014
22 мая 2014 года Nanosys объявила, что с использованием пленки для улучшения квантовой точки (QDEF) текущий ЖК-телевизор был изменен таким образом, чтобы он мог покрыть 91% Rec. 2020 цветовое пространство. Инженеры Nanosys считают, что с улучшенными цветными ЖК-фильтрами можно сделать ЖК-дисплей, который покрывает 97% Rec. 2020 цветовое пространство.

4 сентября 2014 года компания Canon Inc. выпустила обновление прошивки, которое добавило поддержку Rec. 2020, к их камерам EOS C500 и EOS C500 PL и их дисплею DP-V3010 4K.

5 сентября 2014 года Ассоциация дисков Blu-ray Disc Discovery показала, что будущий формат 4K Blu-ray Disc будет поддерживать видео 4H UHD (разрешение 3840 × 2160) со скоростью кадров до 60 кадров в секунду. Стандарт будет кодировать видео в соответствии с высоким стандартом кодирования видео. Диски Blu-ray 4K будут поддерживать как более высокий динамический диапазон, увеличив глубину цвета до 10 бит на цвет, так и большую цветовую гамму, используя Rec. 2020 цветовое пространство. Спецификация 4K-Blu-ray позволяет использовать три размера диска, каждый со своей скоростью передачи данных: 50 ГБ с 82 Мбит / с, 66 ГБ с 108 Мбит / с и 100 ГБ со скоростью 128 Мбит / с. Первые фильмы Ultra HD Blu-ray были официально выпущены из четырех студий 1 марта 2016 года.

6 ноября 2014 года Google добавила поддержку Rec. 2020 до VP9.

7 ноября 2014 года разработчики DivX объявили, что версия DivX265 версии 1.4.21 добавила поддержку профиля Main 10 HEVC и Rec. 2020 цветовое пространство.

22 декабря 2014 года Avid Technology выпустила обновление для Media Composer, которое добавило поддержку разрешения 4K, Rec. 2020, а битовая скорость до 3,730 Мбит / с с кодеком DNxHD.

2015
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 высокого динамического диапазона, 32-контактный реверсивный разъем SuperMHL и зарядка мощностью до 40 Вт.

7 января 2015 года Ateme добавила поддержку Rec. 2020 к их платформе видеофайлов TITAN.

18 марта 2015 года Arri объявила о выпуске SXT-линейки камер Arri Alexa, которые будут поддерживать запись Apple ProRes с разрешением 4K и Rec.2020 цветовое пространство.

8 апреля 2015 года Canon Inc. объявила о выпуске дисплея DP-V2410 4K и камеры EOS C300 Mark II с поддержкой Rec. 2020 цветовое пространство.

26 мая 2015 года NHK объявила о 4K LCD-подсветке с лазерной диодной подсветкой, которая охватывает 98% Rec. 2020 цветовое пространство. NHK заявила, что в то время было объявлено, что этот 4K LCD имеет самую широкую цветовую гамму любого дисплея в мире.

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

2016
4 января 2016 года UHD Alliance объявил о своих спецификациях для Ultra HD Premium, который включает поддержку Rec. 2020 цветовое пространство.

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

17 апреля 2016 года Sony представила OLED-дисплей на 55 дюймов (140 см) с поддержкой Rec. 2020 цветовое пространство.

18 апреля 2016 года форум Ultra HD объявил отраслевые рекомендации для фазы UHD A, которая включает поддержку Rec. 2020 цветовое пространство.

Rec. 2100
Rec. 2100 — Рекомендация МСЭ-R, выпущенная в июле 2016 года, которая определяет форматы с высоким динамическим диапазоном (HDR) для разрешения HDTV 1080p и 4K / 8K UHDTV. В этих форматах используются те же основные цвета, что и Rec. 2020, но с различными функциями передачи для использования HDR. Rec. 2100 включает в себя два таких определения функции передачи, которые могут использоваться для HDR:

Perceptual Quantizer (PQ), ранее стандартизованный как SMPTE ST 2084, и
Гибридная логическая гамма (HLG), ранее стандартизованная как ARIB STD-B67.
Схема PQ с 10 бит битовой глубины цвета также называлась HDR10. Аналогичным образом, схема HLG с 10 бит битовой глубины цвета называется HLG10. Рекомендации Ultra HD Forum для UHD Phase A включают поддержку форматов SDR с 10 бит битовой глубины цвета на основе как Rec. 709 и Рек. 2020, а также форматы HDR10 и HLG10 Rec. 2100.

В дополнение к определению цветовых представлений RGB и YCbCr, которые являются такими же, как в Rec. 2020, за исключением передаточных функций, Рек. 2100 также определяет постоянную схему яркости, известную как ICtCp. Rec. 2100 не поддерживает схему YcCccCrc Rec. 2020.