stringtranslate.com

Цветовые полосы SMPTE

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

Цветовые полосы SMPTE — это телевизионный тестовый шаблон , используемый там, где используется видеостандарт NTSC , включая страны Северной Америки . Общество инженеров кино и телевидения (SMPTE) называет шаблон Engineering Guideline (EG) 1-1990 . [1] Его компоненты являются известным стандартом и создаются генераторами тестовых шаблонов. [2] [3] [4] Сравнение его в полученном виде с известным стандартом дает видеоинженерам указание на то, как видеосигнал NTSC был изменен при записи или передаче и какие корректировки необходимо сделать, чтобы вернуть его к спецификации. Он также используется для настройки телевизионного монитора или приемника для правильного воспроизведения информации о цветности и яркости NTSC.

Предшественник тестового шаблона 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 бюллетене RCA Licensee Bulletin LB-819 7 февраля 1951 года. Патент США 2 742 525 Color Test Pattern Generator (в настоящее время истек) был выдан 17 апреля 1956 года Ларки и Холмсу. [9] Позже EIA опубликовала стандарт RS-189A , который в 1976 году стал EIA-189A , в котором описывался стандартный сигнал цветовой полосы, предназначенный для использования в качестве тестового сигнала для настройки цветных мониторов, настройки кодеров и быстрой 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 Комитет по телевизионным видеотехнологиям SMPTE для рассмотрения в качестве рекомендуемой практики SMPTE. [13] Этот улучшенный тестовый сигнал был опубликован как стандарт SMPTE ECR 1-1978 . Его разработка CBS была удостоена премии «Эмми» в области технологий и инжиниринга 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 цветной полосы
Воссоздание цветных полос EIA-189A без зубцов

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

Хотя цветные полосы изначально были разработаны для калибровки аналогового оборудования NTSC, они по-прежнему широко используются в передаче и в современных цифровых телевизионных установках. В текущем контексте цветные полосы используются для поддержания точных уровней цветности и яркости в ЭЛТ, ЖК-дисплеях, светодиодах, плазменных и других видеодисплеях, а также в дублировании, спутниковой, волоконно-оптической и микроволновой передаче, а также в телевизионном и веб-трансляционном оборудовании.

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

SMPTE ECR 1-1978 (SDTV)

Дисплей вектороскопа NTSC , показывающий 75% цветных полосовых целей и правильно настроенный сигнал
Воспроизведение цветных полос ECR-1-1978 с синусоидальным тоном 1 кГц

В изображении цветной полосы SMPTE верхние две трети телевизионного изображения содержат семь вертикальных полос интенсивностью 75%. Слева направо цвета следующие: белый или серый , желтый , голубой , зеленый , пурпурный , красный и синий . [18] Выбор белого или серого зависит от того, составляет ли яркость этой полосы 100% или нет. Эта последовательность проходит через все семь возможных комбинаций, которые используют по крайней мере один из трех основных цветовых компонентов: зеленый, красный и синий, причем синий циклически включается и выключается между каждой полосой, красный циклически включается и выключается каждые две полосы, а зеленый включается для четырех крайних левых полос и выключается для трех крайних правых. Поскольку зеленый вносит наибольшую долю яркости, за ним следует красный, затем синий, эта последовательность полос, таким образом, отображается на мониторе формы сигнала в режиме яркости как нисходящая лестница слева направо. На сетке вектороскопа выгравированы прямоугольники, показывающие допустимые области, куда должны попадать следы от этих семи полос, если сигнал настроен правильно .

Под основным набором из семи полос 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 управления цветом; они выглядят как четыре сплошные синие полосы, без видимого различия между полосами и зубцами, если управление цветом настроено правильно.

Нижняя часть содержит квадрат 100% интенсивности белого и прямоугольник 7,5% интенсивности черного для использования при настройке диапазона яркости. Более современные версии шаблона имеют импульс PLUGE . Белый квадрат выстраивается так, чтобы он находился под желтыми и голубыми полосами, и на мониторе формы сигнала это будет отображаться с белой полосой, перекрывающей пик желтой и голубой цветности на 100 единицах IRE . Импульс pluge (сокращение от picture line-up generation equipment) расположен внутри черного прямоугольника, под красной полосой (он присутствует на иллюстрации, но его может быть трудно увидеть). Он состоит из трех небольших 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 черного (суперчерный или чернее черного , 3,5 IRE). Импульс pluge помогает в регулировке нижней части диапазона яркости, чтобы избежать либо размывания черных тонов в серые, либо схлопывания информации об изображении в обрезание сигнала, которое происходит на небольшом расстоянии ниже уровня черного (известное как сжатие черного ). Когда монитор правильно настроен, самая правая полоса pluge должна быть едва видна, в то время как две левые должны казаться неотличимыми друг от друга и полностью черными. Также в нижней части находятся две секции, которые содержат сигналы -In-phase и +Quadrature (см. YIQ ), центрированные на уровне черного и имеющие такое же усиление, как сигнал цветовой синхронизации; они отображаются на шаблоне как квадрат очень темно-синего цвета и квадрат очень темно-фиолетового цвета. На вектороскопе они отображаются как две короткие линии, расположенные на девяносто градусов друг от друга. Они используются для того, чтобы гарантировать, что телевизионный приемник правильно демодулирует часть сигнала цветовой поднесущей 3,58 МГц . Векторы для блоков -I и +Q должны точно попадать на оси I и Q вектороскопа, если сигнал цветности демодулирован правильно.

Эти полосы дают начало первой части неформального термина полосы и тон . Обычно телевизионная сеть , телевизионная станция или другой создатель видеопрограммы передает цветные полосы SMPTE вместе с непрерывной синусоидальной волной частотой 1000 Гц перед отправкой программного материала, чтобы заявить о праве собственности на линию передачи или среду, и чтобы принимающие станции и промежуточные поставщики телекоммуникационных услуг могли настроить свое оборудование. Аналогичным образом, производители телевизионных программ обычно записывают полосы и тон в начале видеокассеты или другого носителя записи, чтобы можно было откалибровать воспроизводящее оборудование . Часто название или позывной телевизионной станции, другая информация, такая как 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 как аналоговых сигналов NTSC: [19] [20] [21] [22]

Примечание: единицы IRE применяются как к композитному видео NTSC , так и к вещательным сигналам, тогда как значения мВ применяются только к композитному видео NTSC.
Значения взяты из руководства по генератору тестовых шаблонов Tektronix TSG95 [22]

Цифровое видео

Для цифровых видеоисточников 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 сигнала . [25]

Примечание: Значения взяты из « Leader Teleproduction Test Volume 3 Number 4 – Digital Video Levels » [24]

Цвета ниже представлены с использованием передачи sRGB CSS . Поскольку sRGB является стандартным цветовым пространством для веб-страниц и компьютерных экранов, это дает только представление о предполагаемых цветах. Они не полностью отражают то, как они выглядят на телевизионных дисплеях, поскольку они следуют стандарту ITU-R BT.1886 , определяющему другое значение гамма-коррекции , и, таким образом, цвета ниже будут выглядеть темнее на таком дисплее, и эти более темные цвета будут эталонными. Ошибки на единицу (например, 254 вместо 255 и 1 вместо 0) происходят 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) цветных полос SMPTE ECR 1-1978 (0,75 * 219 + 16 = 180) с использованием коэффициентов матрицы BT.709-2 , как написано в RP 219:2002: [26] [27]

Исходные данные для 10-битного и 12-битного Y'PbPr — это 8-битный Studio R'G'B', поэтому 10-битные данные — это не просто операция сдвига битов (то есть умножение на 4) из 8-битного Y'PbPr, как это обычно бывает. Например, для 75% синего 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 различий в передаче, используемой на веб-страницах ( sRGB ) и видео ( BT.709 использует характеристики передачи BT.1886)

Расширенная версия сигнала SMPTE Color Bars, разработанная Японской ассоциацией радиопромышленности и бизнеса как ARIB STD-B28 и стандартизированная как SMPTE RP 219:2002 [15] (High-Definition, Standard-Definition Compatible Color Bar Signal), была введена для тестирования сигнала HDTV с соотношением сторон 16:9, который может быть преобразован в сигнал цветных полос SDTV с соотношением сторон 4:3 или 16:9. Сигнал цветных полос генерируется с нетрадиционно медленным значением времени нарастания и спада для облегчения управления уровнем видео и регулировки цвета монитора 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 16bpp, так и для 8bpp, 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 подробности для UHD. ITU-R Rec. BT.2111 [30] и ARIB STD-B72 [31] дополнительно добавили версии с функциями передачи PQ / HLG HDR и широкой цветовой гаммой (BT.2020), которые дополнительно имеют 100% насыщенные цвета вверху и полосы BT.709 справа внизу и слева внизу; 75% серая горизонтальная полоса в середине изменена на ступеньки серой шкалы.

Ценности

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

Рекомендация ITU-R BT.1729 [32] определила последние два 100% цвета, зеленый и пурпурный. Она также определила все 100% цвета для матрицы BT.601, а не только BT.709. [22]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме « Цветовые полосы SMPTE» .

Ссылки

  1. ^ EG 1:1990 - Руководство по проектированию SMPTE - Тестовый сигнал выравнивания цветных полос для телевизионных мониторов. Март 1990 г. С. 1–3. doi :10.5594/SMPTE.EG1.1990. ISBN 978-1-61482-000-0. Архивировано из оригинала 14 апреля 2017 года.
  2. ^ Тестовые/синхронизирующие генераторы NTSC и NTSC/PAL/SECAM (PDF) . Лидер.
  3. ^ Модель 408NPS РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ (PDF) . Лидер. стр. 5.2.
  4. ^ CG-931/2 - Генератор цветовых узоров (PDF) . Kenwood. стр. 16. Архивировано из оригинала (PDF) 2022-07-27 . Получено 2022-07-27 .
  5. ^ "Некролог Норберта Дэвида Ларки (1927–2018) Los Angeles Times" . Legacy.com .
  6. ^ «История цветных телевизионных полос, одной из первых когда-либо созданных электронных графических систем». 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, штат Нью-Джерси, «Генератор тестовых цветовых шаблонов», выдан 27 апреля 1956 г., передан Radio Corporation of America 
  10. ^ "CTA - EIA-189 Кодированный сигнал цветной полосы". Standards.globalspec.com .
  11. ^ Умер Хэнк Малер, разработчик цветных полос SMPTE, TVTechnology.com, 13 октября 2021 г.
  12. ^ "Похоронный дом и кремационный центр Дэнбери, штат Коннектикут | Danbury Memorial Funeral Home and Cremation Service LLC".
  13. ^ Голдберг, А.А. (30 июня 1977 г.). "Тестовый сигнал цветовой полосы выравнивания монитора" (PDF) . Труды 31-й ежегодной конференции по инжинирингу вещания, Национальная ассоциация вещателей . 31 : 84–85.
  14. ^ "Премии за выдающиеся достижения в области технического/инженерного развития" (PDF) . Национальная академия телевизионных искусств и наук . 2009-03-26. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2009 года . Получено 2018-05-25 .
  15. ^ ab Сигнал цветной полосы высокой четкости, совместимый со стандартной четкостью. Июнь 2002 г. С. 1–15. doi :10.5594/SMPTE.RP219.2002. ISBN 978-1-61482-230-1. Архивировано из оригинала 15 июня 2018 года.
  16. ^ ab "TESTIMAGES". Testimages.org .
  17. ^ Говард Лакк. «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. С. 1–3. doi :10.5594/SMPTE.EG1.1990. ISBN 978-1-61482-000-0. Архивировано из оригинала 14 апреля 2017 года.
  19. ^ "SMPTE 170M-2004 - Телевидение - Композитный аналоговый видеосигнал - NTSC для студийных приложений". standards.globalspec.com . SMPTE. стр. 18.
  20. ^ Джек, Кит (2005). "Глава 8: Обзор NTSC, PAL и SECAM". Видео Demystified: Справочник для цифрового инженера (4-е изд.). Амстердам: Elsevier. С. 321–331. ISBN 0-7506-7822-4.
  21. ^ "Kenwood CG-960, CG-950 и CG-930 Series Color Pattern Generators" (PDF) . Kenwood. стр. 171 . Получено 28 февраля 2022 г. .
  22. ^ abc "Tektronix TSG95 Pathfinder PAL-NTSC Signal Generator" (PDF) . стр. 39 . Получено 28 февраля 2022 г. .
  23. ^ УРОВНИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО (PDF) . Leader Instruments Corporation. Архивировано из оригинала (PDF) 2022-02-22.
  24. ^ ab Teleproduction Test Volume 3 Number 4 - УРОВНИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО (PDF) . Leader Instruments Corporation. стр. 6. Архивировано из оригинала (PDF) 2022-02-22.
  25. ^ "LV 5100D/LV 5100D - КОМПОНЕНТНЫЙ ЦИФРОВОЙ МОНИТОР ФОРМЫ СИГНАЛА" (PDF) .
  26. ^ "Color Calculator". Res18h39.netlify.app . Получено 2021-04-15 .
  27. ^ ab "Цветные полосы – Референтные уровни – Технический блог VideoQ". Blog.videoq.com . 28 октября 2018 г. Получено 11 мая 2021 г.
  28. ^ RP 219-2:2016 — Рекомендуемая практика SMPTE — сверхвысокое разрешение, совместимый сигнал цветных полос 2048 × 1080 и 4096 × 2160. 2016. стр. 1–21. doi :10.5594/SMPTE.RP219-2.2016. ISBN 978-1-68303-057-7. Архивировано из оригинала 6 июня 2018 года.
  29. ^ «Обзор стандартов ARIB (STD-B66)｜Ассоциация радиопромышленности и бизнеса». www.arib.or.jp . Получено 21 июля 2023 г.
  30. ^ Рекомендация МСЭ-R BT.2111-2 (PDF) . МСЭ-Р. 2020.
  31. ^ Тестовый шаблон цветных полос для гибридной системы телевидения с высоким динамическим диапазоном (HDR-TV) Log-Gamma (HLG) - ARIB STD-B72 (PDF) . ARIB. 2021.
  32. ^ Рекомендация МСЭ-Р BT.1729 — Общий эталонный тестовый шаблон цифрового телевидения с соотношением сторон 16:9 или 4:3 (PDF) . МСЭ-Р. 2005.