stringtranslate.com

Цветные полосы SMPTE

Воспроизведение цветных полос SD ECR-1-1978. Цвета являются приблизительными из-за различных передач и цветовых пространств, используемых на веб-страницах ( sRGB ) и видео ( BT.601 или BT.709 ) .

Цветные полосы SMPTE — это телевизионная тестовая таблица , используемая там, где используется видеостандарт NTSC , включая страны Северной Америки . Общество инженеров кино и телевидения (SMPTE) называет этот образец инженерным руководством (EG) 1-1990 . [1] Его компоненты являются известным стандартом и созданы генераторами тестовых шаблонов. [2] [3] [4] Сравнение полученного сигнала с известным стандартом дает видеоинженерам представление о том, как видеосигнал NTSC был изменен при записи или передаче и какие корректировки необходимо внести, чтобы вернуть его в соответствие со спецификацией. Он также используется для настройки телевизионного монитора или приемника на правильное воспроизведение информации о цветности и яркости NTSC .

Предшественник тестовой схемы SMPTE был задуман Норбертом Д. Ларки (1927–2018) [5] [6] и Дэвидом Д. Холмсом (1926–2006) [7] [8] из RCA Laboratories и впервые опубликован в журнале RCA Licensee. Бюллетень LB-819 от 7 февраля 1951 года. Патент США 2 742 525 на генератор цветных тестовых шаблонов (срок действия которого истек) был выдан 17 апреля 1956 года Ларки и Холмсу. [9] Позже EIA опубликовало стандарт RS-189A , который в 1976 году стал EIA-189A , в котором описывался стандартный сигнал цветной полосы, предназначенный для использования в качестве тестового сигнала для настройки цветных мониторов, настройки кодировщиков и быстрого проверки систем передачи цветного телевидения. [10] В 1977 году А. А. Голдберг из Технологического центра CBS описал улучшенный тестовый сигнал цветной полосы, разработанный в центре Хэнком Малером (1936–2021) [11] [12] , который затем был представлен в SMPTE TV Video Technology. Комитетом для рассмотрения в качестве рекомендуемой практики SMPTE. [13] Этот улучшенный тестовый сигнал был опубликован как стандарт SMPTE ECR 1-1978 . Его разработка, разработанная CBS, была удостоена премии «Эмми» в области технологий и инженерии в 2002 году. [14] CBS не подала патентную заявку на тестовый сигнал, тем самым передав его в общественное достояние для общего использования в отрасли.

Ранняя концепция тестового шаблона цветных полос.
Воссоздание цветных полос EIA-189A без зубцов.

Расширенная версия цветных полос SMPTE, SMPTE RP 219:2002 [15], была представлена ​​для тестирования сигналов HDTV (см. подраздел). [16]

Хотя цветные полосы изначально были разработаны для калибровки аналогового оборудования NTSC, они по-прежнему широко используются при передаче и в современных средствах цифрового телевидения. В современном контексте цветные полосы используются для поддержания точных уровней цветности и яркости в ЭЛТ, ЖК-, светодиодных, плазменных и других видеодисплеях, а также в оборудовании для дублирования, спутниковой, оптоволоконной и микроволновой передачи, а также в оборудовании для телевидения и интернет-вещания.

В обзоре лучших стандартов за первые 100 лет существования организаций SMPTE EG-1 был признан пятым по значимости стандартом SMPTE. [17]

SMPTE ECR 1-1978 (SDTV)

Дисплей вектороскопа NTSC , показывающий целевые цветные полосы 75% и правильно настроенный сигнал.
Воспроизведение цветных полос ECR-1-1978 с синусоидальным тоном 1 кГц.

В изображении цветных полос SMPTE верхние две трети телевизионного изображения содержат семь вертикальных полос с интенсивностью 75%. В порядке слева направо цвета: белый или серый , желтый , голубой , зеленый , пурпурный , красный и синий . [18] Выбор белого или серого цвета зависит от того, равна ли яркость этой полосы 100 % или нет. Эта последовательность проходит через все семь возможных комбинаций, в которых используется хотя бы один из трех основных цветовых компонентов: зеленого, красного и синего, при этом синий циклически включается и выключается между каждым столбцом, красный включается и выключается каждые два столбца, а зеленый включается для каждого столбца. четыре крайних левых такта и три крайних правых отключены. Поскольку наибольшая доля яркости приходится на зеленый цвет, за ним следует красный, а затем синий, эта последовательность полосок отображается на мониторе формы сигнала в режиме яркости в виде нисходящей лестницы слева направо. На сетке вектороскопа выгравированы прямоугольники, показывающие допустимые области, куда должны попадать трассы из этих семи полосок, если сигнал правильно настроен .

Под основным набором из семи полосок находится полоса синих , пурпурных , голубых и белых или серых зубцов. Когда телевизионный приемник настроен на фильтрацию всех цветов, кроме синего, эти зубцы в сочетании с основным набором цветных полос используются для настройки элементов управления цветом; они отображаются в виде четырех сплошных синих полос без видимого различия между полосами и зубцами, если элементы управления цветом настроены правильно.

Нижняя часть содержит квадрат с интенсивностью белого 100 % и прямоугольник с интенсивностью черного 7,5 % для использования в настройке диапазона яркости. Более современные версии паттерна имеют импульс PLUGE . Белый квадрат располагается ниже желтой и голубой полос, а на мониторе формы сигнала это будет отображаться как белая полоса, перекрывающая пик желтой и голубой цветности при 100 единицах IRE . Импульс плагина ( сокращение от «оборудование для генерации изображения») расположен внутри черного прямоугольника под красной полосой (он присутствует на иллюстрации, но может быть трудно различим). Он состоит из трех маленьких вертикальных полос: самой правой с интенсивностью на 4 % выше уровня черного (11,5 IRE), средней с интенсивностью, точно равной черному (7,5 IRE), и самой левой с интенсивностью на 4 % ниже уровня черного (суперчерный или чернее черного , 3,5 IRE). Импульс плагина помогает отрегулировать нижнюю часть диапазона яркости, чтобы избежать либо размывания черных тонов до серых, либо сжатия информации изображения в клиппирование сигнала, которое происходит на небольшом расстоянии ниже уровня черного (так называемое дробление черного ). Если монитор правильно настроен, крайняя правая полоса разъема должна быть едва видна, а две левые должны быть неотличимы друг от друга и полностью черными. Также в нижней части находятся две секции, которые содержат сигналы -синфазный и +квадратурный (см. YIQ ), центрированные по уровню черного и имеющие то же усиление, что и сигнал цветовой синхронизации; на узоре они отображаются в виде квадрата очень темно-синего и квадрата очень темно-фиолетового цвета. На вектороскопе они выглядят как две короткие линии, расположенные на расстоянии девяноста градусов друг от друга. Они используются для обеспечения правильной демодуляции телевизионным приемником части цветовой поднесущей сигнала частотой 3,58 МГц . Векторы для блоков -I и +Q должны располагаться точно на осях I и Q вектороскопа, если сигнал цветности демодулируется правильно.

Эти такты дают начало первой части случайных терминов тактов и тона . Обычно телевизионная сеть , телевизионная станция или другой создатель видеопрограмм передает цветные полосы SMPTE вместе с непрерывной синусоидальной волной частотой 1000 Гц перед отправкой программного материала, чтобы подтвердить право собственности на линию передачи или среду передачи, и чтобы принимающие станции и промежуточные поставщики телекоммуникационных услуг могут корректировать свое оборудование. Аналогично, продюсеры телевизионных программ обычно записывают такты и тон в начале видеокассеты или другого носителя записи, чтобы можно было откалибровать воспроизводящее оборудование . Часто название или позывной телестанции, другая информация, например часы реального времени или другой источник сигнала, графически накладываются на полосы.

Аналоговый NTSC

Значения 75% (75/7,5/75/7,5) цветных полос SMPTE ECR 1-1978 в качестве аналоговых сигналов NTSC: [19] [20] [21] [22]

Примечание. Единицы IRE применяются как к композитному видеосигналу NTSC , так и к сигналам вещания, тогда как значения мВ применяются только к композитному видеосигналу NTSC.
Значения взяты из руководства по генератору тестовых таблиц Tektronix TSG95 [22].

Цифровое видео

Для источников цифрового видео 10-битные значения YCbCr для цветных полос SD [23] основаны на формуле SMPTE для Y из системы NTSC (Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B). [24] В следующей таблице показаны ожидаемые цифровые значения, например, при измерении с помощью анализатора сигналов . [25]

Примечание. Значения взяты из « Тест лидера телепроизводства, том 3, номер 4 – Уровни цифрового видео » [24]


Цвета ниже представлены с использованием передачи CSS sRGB . Поскольку sRGB является стандартным цветовым пространством для веб-страниц и экранов компьютеров, оно дает лишь представление о предполагаемых цветах. Они не полностью отражают то, как они выглядят на телевизионных дисплеях, поскольку соответствуют стандарту ITU-R BT.1886 , определяющему другое значение гамма-коррекции , и поэтому цвета ниже на таком дисплее будут выглядеть темнее, и эти более темные цвета будут эталонные. Ошибки отклонения на единицу (например, 254 вместо 255 и 1 вместо 0) возникают из-за того, что при декодировании в R'G'B использовались 8-битные значения Y'PbPr, если вы используете 10-битный Y'PbPr. этого не происходит.

Значения Y'PbPr (и Y'CbCr ) 75% (100/0/75/0) Цветные полосы SMPTE ECR 1-1978 (0,75 * 219 + 16 = 180) с использованием матричных коэффициентов BT.709-2, как записано в RP 219:2002: [26] [27]

Исходными данными для 10-битного и 12-битного Y'PbPr является 8-битный Studio R'G'B', поэтому 10-битные данные - это не просто операция побитового сдвига (то есть умножение на 4) из 8-битного Y'. ПбПр, как обычно. Например, для 75% синих 28-212-120 будет просто 112-848-480, но на самом деле это 111-848-481. [27]

Согласно ITU-R BT.2111-2 ТАБЛИЦА 2

SMPTE RP 219:2002 (версия HDTV)

Воспроизведение цветных полос HD SMPTE RP 219:2002. Цвета являются приблизительными из-за разной передачи, используемой на веб-страницах ( sRGB ) и видео ( BT.709 использует BT.1886).

Была представлена ​​расширенная версия сигнала цветных полос SMPTE, разработанная Японской ассоциацией радиопромышленности и бизнеса как ARIB STD-B28 и стандартизированная как SMPTE RP 219:2002 [15] (сигнал цветной полосы высокой четкости, совместимый со стандартной четкостью). для тестирования сигнала HDTV с соотношением сторон 16:9, который можно преобразовать с понижением частоты в сигнал цветных полос SDTV с соотношением сторон 4:3 или 16:9. Сигнал цветовой полосы генерируется с необычно медленным временем нарастания и спада, что облегчает управление уровнем видео и отслеживание регулировки цвета оборудования HDTV и SDTV.

Цифровые тестовые изображения, созданные в соответствии со спецификациями RP 219:2002 и адаптированные для идеального соответствия 114 стандартным и нестандартным разрешениям как для 16 бит на пиксель, так и для 8 бит на пиксель, находятся в свободном доступе в наборе данных COLOR архива TESTIMAGES. [16]

Позже RP 219:2002 стал RP 219-1:2014 , а RP 219-2:2016 [28] и ARIB STD-B66 [29] добавили детали для UHD. Рек. МСЭ-R. В BT.2111 [30] и ARIB STD-B72 [31] дополнительно добавлены функции передачи PQ и HLG HDR .

Ценности

Значения 100% (100/0/100/0) цветных полос SMPTE RP 219:2002 (1,00 * 219 + 16 = 235) с использованием коэффициентов матрицы BT.709 (при использовании матрицы BT.601 одинаковы только белый и черный) , взято из стандарта:

Рек . МСЭ-R . В BT.1729 [32] указаны два последних 100% цвета: зеленый и пурпурный. Также указаны все 100% цвета для матрицы BT.601, а не только BT.709. [22]

Смотрите также

Викискладе есть медиафайлы, связанные с цветными полосами SMPTE .

Рекомендации

  1. ^ EG 1:1990 — Инженерное руководство SMPTE — Тестовый сигнал цветовой полосы выравнивания для телевизионных мониторов. Март 1990 г. стр. 1–3. doi :10.5594/SMPTE.EG1.1990. ISBN 978-1-61482-000-0.
  2. ^ Генераторы тестирования/синхронизации NTSC и NTSC/PAL/SECAM (PDF) . Лидер.
  3. ^ Модель 408NPS РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ (PDF) . Лидер. п. 5.2.
  4. ^ CG-931/2 - Генератор цветовых шаблонов (PDF) . Кенвуд. п. 16.
  5. ^ "Некролог Норберта Дэвида Ларки (1927–2018) Los Angeles Times" . Legacy.com .
  6. ^ «История цветных телевизионных полос, одной из первых когда-либо созданных электронных графиков» . www.vice.com . 20 июля 2020 г.
  7. ^ "Некролог Дэвида Д. Холмса (2006) The Times, Трентон" . Legacy.com .
  8. ^ «Электронное письмо от изобретателя цветных полос» . 30 марта 2009 г.
  9. ^ Патент США 2742525, Норберт Д. Ларки, Сомервилл и Дэвид И. Холмс, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, «Генератор цветовых тестовых шаблонов», выдан 27 апреля 1956 г., передан Радио Корпорации Америки. 
  10. ^ «CTA - Сигнал цветной полосы, закодированный EIA-189» . Standards.globalspec.com .
  11. ↑ Скончался Хэнк Малер, разработчик цветных полос SMPTE, с сайта TVTechnology.com, 13 октября 2021 г.
  12. ^ «Похоронное бюро и центр кремации Дэнбери, штат Коннектикут | ООО Мемориальное похоронное бюро и служба кремации Дэнбери» .
  13. ^ Гольдберг, А.А. (30 июня 1977 г.). «Тестовый сигнал цветовой полосы выравнивания монитора» (PDF) . Материалы 31-й ежегодной конференции по вещанию, Национальная ассоциация вещателей . 31 : 84–85.
  14. ^ «Награды за выдающиеся достижения в области технического/инженерного развития» (PDF) . Национальная академия телевизионных искусств и наук . 26 марта 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2009 г. Проверено 25 мая 2018 г.
  15. ^ ab Сигнал цветной полосы высокой четкости, совместимый со стандартной четкостью. Июнь 2002 г., стр. 1–15. doi :10.5594/SMPTE.RP219.2002. ISBN 978-1-61482-230-1.
  16. ^ ab "ТЕСТОВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ". Testimages.org .
  17. ^ Говард Лукк. «Обратный отсчет до истории – 100 лет разработки стандартов SMPTE». Us9.campaign-archive.com .
  18. ^ Тестовый сигнал цветовой полосы выравнивания для телевизионных мониторов. Март 1990 г. стр. 1–3. doi :10.5594/SMPTE.EG1.1990. ISBN 978-1-61482-000-0.
  19. ^ «SMPTE 170M-2004 - Телевидение - Композитный аналоговый видеосигнал - NTSC для студийных приложений» . Standards.globalspec.com . СМПТЭ. п. 18.
  20. ^ Джек, Кейт (2005). «Глава 8: Обзор NTSC, PAL и SECAM». Видео демистифицировано: Справочник для цифрового инженера (4-е изд.). Амстердам: Эльзевир. стр. 321–331. ISBN 0-7506-7822-4.
  21. ^ «Генераторы цветовых шаблонов серий Kenwood CG-960, CG-950 и CG-930» (PDF) . Кенвуд. п. 171 . Проверено 28 февраля 2022 г.
  22. ^ abc «Генератор сигналов Tektronix TSG95 Pathfinder PAL-NTSC» (PDF) . п. 39 . Проверено 28 февраля 2022 г.
  23. ^ УРОВНИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО (PDF) . Корпорация Лидер Инструментс. Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2022 г.
  24. ^ ab Тест телепроизводства, Том 3, номер 4 — УРОВНИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО (PDF) . Корпорация Лидер Инструментс. п. 6. Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2022 г.
  25. ^ «LV 5100D/LV 5100D — КОМПОНЕНТНЫЙ ЦИФРОВОЙ МОНИТОР ВОЛН» (PDF) .
  26. ^ «Калькулятор цвета». Res18h39.netlify.app . Проверено 15 апреля 2021 г.
  27. ^ ab «Цветные полосы – Эталонные уровни – Технический блог VideoQ». Блог.videoq.com . 28 октября 2018 г. Проверено 11 мая 2021 г.
  28. ^ RP 219-2:2016 - Рекомендуемая практика SMPTE - сигнал цветной полосы сверхвысокой четкости, совместимый с разрешением 2048 × 1080 и 4096 × 2160. 2016. стр. 1–21. doi :10.5594/SMPTE.RP219-2.2016. ISBN 978-1-68303-057-7.
  29. ^ «Обзор стандартов ARIB (STD-B66) ｜Ассоциация радиопромышленности и бизнеса» . www.arib.or.jp. _ Проверено 21 июля 2023 г.
  30. ^ Рекомендация МСЭ-R BT.2111-2 (PDF) . МСЭ-Р. 2020.
  31. ^ Тестовая таблица цветных полос для гибридной лог-гамма-системы (HLG) телевидения с расширенным динамическим диапазоном (HDR-TV) — ARIB STD-B72 (PDF) . АРИБ. 2021.
  32. ^ Рекомендация ITU-R BT.1729 - Стандартная эталонная тестовая таблица цифрового телевидения с соотношением сторон 16:9 или 4:3 (PDF) . МСЭ-Р. 2005.