Рекомендация ITU-R BT.2020 , более известная под сокращениями Rec. 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 , Цветовые представления RGB и ярко-цветности , подвыборка цветности и оптоэлектронная передаточная функция . [2] Первая версия Рек. 2020 был размещен на веб-сайте Международного союза электросвязи (ITU) 23 августа 2012 года, и с тех пор были опубликованы еще два выпуска. [2] [1] [3] [4] [5]
Рек. 2020 расширен для расширенного динамического диапазона (HDR) согласно Rec. 2100 , который использует те же основные цвета, что и Rec. 2020.
Рек. 2020 определяет два стандартных формата изображений: 3840 × 2160 («4K») и 7680 × 4320 («8K»). [2] Оба имеют соотношение сторон 16:9 и используют квадратные пиксели . [2]
Рек. В 2020 году указаны следующие частоты кадров: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p. [2] Допускаются только частоты кадров с прогрессивной разверткой . [2]
Рек. 2020 определяет разрядность либо 10 бит на выборку, либо 12 бит на выборку. [2]
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 для эталона синхронизации. Коды с 4 по 63 предоставляют видеоданные ниже уровня черного, а коды с 941 по 1019 предоставляют видеоданные выше номинального пика. [2]
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 4080–4095 используются для эталона синхронизации. Коды с 16 по 255 предоставляют видеоданные ниже уровня черного, а коды с 3761 по 4079 предоставляют видеоданные выше номинального пика. [2]
Рек. 2020 (UHDTV/UHD-1/UHD-2) цветовое пространство может воспроизводить цвета, которые невозможно отобразить с помощью Rec. Цветовое пространство 709 (HDTV). [6] [7] Первичные цвета RGB, используемые в Рек. 2020 эквивалентны монохроматическим источникам света в спектральном локусе CIE 1931 . [7] [8] [9] Длина волны Рек. Основные цвета 2020 года составляют 630 нм для основного красного цвета, 532 нм для основного зеленого цвета и 467 нм для основного синего цвета. [8] [10] [11] В отношении цветового пространства CIE 1931 , Rec. 2020 охватывает 75,8%, цветовое пространство цифрового кино DCI-P3 — 53,6%, цветовое пространство Adobe RGB — 52,1%, а цветовое пространство Rec. Цветовое пространство 709 покрывает 35,9%. [6]
Во время разработки Rec. В цветовом пространстве 2020 года было решено использовать реальные цвета вместо воображаемых , чтобы можно было отображать формат Rec. Цветовое пространство 2020 на дисплее без необходимости использования схем преобразования. [12] Поскольку увеличение цветового пространства увеличивает разницу между цветами, для Rec. 2020, чтобы соответствовать или превосходить точность цветопередачи Rec. 709. [12]
NHK измерила контрастную чувствительность для Rec. Цветовое пространство 2020 года с использованием уравнения Бартена, которое ранее использовалось для определения битовой глубины в цифровом кино. [6] 11 бит на выборку для Рек. Цветовое пространство 2020 находится ниже порога визуальной модуляции, способности различать однозначную разницу яркости для всего диапазона яркости. [6] NHK планирует в своей системе UHDTV Super Hi-Vision использовать 12 бит на выборку RGB . [6] [13]
Рек. 2020 определяет нелинейную передаточную функцию для гамма-коррекции , которая представляет собой ту же нелинейную передаточную функцию, которая используется в Рек. 709 , за исключением того, что его параметры (только для 12 бит) задаются с более высокой точностью: [2] [14]
В стандарте сказано, что для практических целей можно использовать следующие значения α и β :
В то время как Рек. Для кодирования можно использовать передаточную функцию 2020. Ожидается, что в большинстве постановок будет использоваться эталонный монитор, который выглядит как эквивалент передаточной функции гамма 2.4 , как определено в ITU-R BT.1886 , и что эталонный монитор будет оцениваться в соответствии с условия просмотра, как определено в Рек. МСЭ-R BT.2035. [2] [15] [16]
Рек. 2020 поддерживает форматы сигналов RGB и яркости-цветности с дискретизацией с полным разрешением 4:4:4, а также форматы сигналов яркости-цветности с субдискретизацией цветности 4:2:2 и 4:2:0 . [2] Он поддерживает два типа сигналов яркости и цветности, называемые YCbCr и YcCbcCrc.
YCbCr можно использовать, когда главным приоритетом является совместимость с существующими методами работы SDTV и HDTV . [2] [12] 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 ( обозначается R’G’B’) и весовые коэффициенты K R = 0,2627, K G = 1−K R −K B = 0,678 и KB = 0,0593. [2] 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 со смещением на константы и округляются до целых чисел.
Схема YcCbcCrc представляет собой представление яркости-цветности с «постоянной яркостью». [2] YcCbcCrc может использоваться, когда высшим приоритетом является наиболее точное сохранение информации о яркости. [2] Компонент яркости в YcCbcCrc рассчитывается с использованием тех же значений коэффициентов, что и для YCbCr, но он рассчитывается на основе линейного RGB с последующей гамма-коррекцией, а не рассчитывается на основе гамма-корректированного R'G'B' и выполняется следующим образом. : Y′ = (KR ⋅R + KG ⋅G + KB ⋅B )′. [12] Компоненты цветности в YcCbcCrc рассчитываются на основе сигналов Y', B' и R' с помощью уравнений, которые зависят от диапазона значений B'-Y' и R'-Y'.
Как и контент стандартной четкости, использующий SMPTE C или NTSC 1953 , основные цвета BT.2020 должны управляться цветом по основным цветам дисплея. Это отличается от изменения матрицы YCbCr. Контент HD — это цвет, управляемый основными цветами BT.709 по линейным значениям. BT.2020 и BT.2100 обычно управляются по цвету P3-D65. [17] [18] [19] Эталонными цветными полосами для BT.2020 являются ARIB STD-B66. [20]
HDMI 2.0 поддерживает Rec. Цветовое пространство 2020 года. [21] 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 частотой разрешение 2160p и частота кадров 50/60 кадров в секунду. [21]
Рек. Цветовое пространство 2020 поддерживается H.264/MPEG-4 AVC и H.265/ High Efficiency Video Coding (HEVC). [22] [23] [24] Профиль Main 10 в HEVC был добавлен на основе предложения JCTVC-K0109, в котором предлагалось добавить 10-битный профиль в HEVC для потребительских приложений. [25] В предложении говорилось, что это должно позволить улучшить качество видео и поддержать Rec. Цветовое пространство 2020 года, которое будет использоваться UHDTV. [25]
11 сентября 2013 года ViXS Systems анонсировала SoC XCode 6400, который поддерживает разрешение 4K со скоростью 60 кадров в секунду, профиль Main 10 HEVC и Rec. Цветовое пространство 2020 года. [26]
22 мая 2014 года компания Nanosys объявила, что с помощью пленки с квантовыми точками (QDEF) современный ЖК-телевизор был модифицирован таким образом, чтобы он мог покрывать 91% экрана Rec. Цветовое пространство 2020 года. [27] Инженеры Nanosys полагают, что с улучшенными цветными фильтрами ЖК-дисплея можно создать ЖК-дисплей, покрывающий 97% экрана Rec. Цветовое пространство 2020 года. [27]
4 сентября 2014 г. компания Canon Inc. выпустила обновление прошивки, в котором добавлена поддержка Rec. 2020 для моделей камер EOS C500 и EOS C500 PL и дисплея DP-V3010 4K. [28] [29]
5 сентября 2014 года Ассоциация Blu-ray Disc объявила, что будущий формат дисков Blu-ray 4K будет поддерживать видео 4K UHD (разрешение 3840x2160) с частотой кадров до 60 кадров в секунду. [30] Этот стандарт будет кодировать видео в соответствии со стандартом высокоэффективного кодирования видео . [30] Диски Blu-ray 4K поддерживают как более высокую точность цветопередачи за счет увеличения глубины цвета до 10 бит на цвет, так и большую цветовую гамму за счет использования стандарта Rec. Цветовое пространство 2020 года. [30] Спецификация 4K-Blu-ray допускает использование дисков трех размеров: 50 ГБ, 66 ГБ и 100 ГБ. В зависимости от размера диска и физической конфигурации скорость передачи данных может достигать 128 Мбит/с. [30] Первые фильмы Ultra HD Blu-ray были официально выпущены четырьмя студиями 1 марта 2016 года. [31]
6 ноября 2014 г. Google добавил поддержку Rec. Цветовое пространство 2020 года до VP9 . [32]
7 ноября 2014 года разработчики DivX объявили, что в DivX265 версии 1.4.21 добавлена поддержка профиля Main 10 HEVC и Rec. Цветовое пространство 2020 года. [33]
22 декабря 2014 г. компания Avid Technology выпустила обновление для Media Composer , в котором добавлена поддержка разрешения 4K — Rec. 2020 и скоростью передачи данных до 3730 Мбит/с с кодеком DNxHD . [34] [35]
6 января 2015 года Консорциум MHL объявил о выпуске спецификации superMHL , которая будет поддерживать разрешение 8K со скоростью 120 кадров в секунду, 48-битное видео, Rec. Цветовое пространство 2020, поддержка расширенного динамического диапазона, 32-контактный двусторонний разъем SuperMHL и зарядка мощностью до 40 Вт. [36] [37] [38]
7 января 2015 г. компания Ateme добавила поддержку Rec. 2020 на видеоплатформу TITAN File. [39]
18 марта 2015 года Arri анонсировала линейку камер Arri Alexa SXT , которые будут поддерживать запись Apple ProRes с разрешением 4K и Rec. Цветовое пространство 2020 года. [40] [41]
8 апреля 2015 г. компания Canon Inc. анонсировала дисплей DP-V2410 4K и камеру EOS C300 Mark II с поддержкой стандарта Rec. Цветовое пространство 2020 года. [42] [43]
26 мая 2015 года NHK анонсировала ЖК-дисплей 4K с лазерной диодной подсветкой, которая покрывает 98% площади экрана Rec. Цветовое пространство 2020 года. Использование лазера позволяет генерировать практически монохроматический свет. [44] [45] В NHK заявили, что на момент анонса этот ЖК-дисплей 4K имел самую широкую цветовую гамму среди всех дисплеев в мире. [46]
17 июня 2015 года компания Digital Projection International представила светодиодный проектор 4K с поддержкой стандарта Rec. Цветовое пространство 2020 года. [47]
4 января 2016 года UHD Alliance объявил свои спецификации Ultra HD Premium, которые включают поддержку Rec. Цветовое пространство 2020 года. [48]
27 января 2016 года VESA объявила, что DisplayPort версии 1.4 будет поддерживать Rec. Цветовое пространство 2020 года. [49]
17 апреля 2016 года Sony представила OLED- дисплей 4K с диагональю 55 дюймов (140 см) и поддержкой Rec. Цветовое пространство 2020 года. [50]
18 апреля 2016 года Форум Ultra HD объявил отраслевые рекомендации для UHD Phase A, которые включают поддержку Rec. Цветовое пространство 2020 года. [51] [52]
На неделе дисплеев SID 2017 компания AUO представила 5-дюймовый складной дисплей HD AMOLED с разрешением 720p, способный отображать 95% цветового пространства Rec. 2020. Хотя 720p не указано в Rec. 2020, следует отметить охват цветового пространства.
Рекомендации форума Ultra HD для фазы A UHD включают поддержку форматов SDR с глубиной цвета 10 бит на основе как Rec. 709 и Рек. 2020, а также форматы HDR10 и HLG Rec. 2100, которые должны начаться к 2017 году. [51]
На неделе дисплеев SID 2018 различные компании продемонстрировали дисплеи, способные покрыть более 90% цветового пространства Rec.2020. JDI продемонстрировала усовершенствованный 17,3-дюймовый вещательный ЖК-монитор с разрешением 8k, оснащенный системой лазерной подсветки RGB. Это позволяет дисплею воспроизводить 97% цветового пространства Rec. 2020.
Рек. 2100 — это рекомендация ITU-R, выпущенная в июле 2016 года, которая определяет форматы расширенного динамического диапазона (HDR) для разрешений HDTV 1080p и 4K/8K UHDTV. [53] В этих форматах используются те же основные цвета, что и в Rec. 2020, но с другими функциями передачи для использования HDR. Рек. 2100 не поддерживает схему YcCbcCrc Rec. 2020.