Rec. 2020

Rec. 2020

CIE 1931 kromaticitetsdiagram som visar Rec. 2020 (UHDTV) färgrymd i triangeln och platsen för primärfärgerna . Rec. 2020 använder Illuminant D65 för vitpunkten .
Status	Godkänd
Först publicerad	23 augusti 2012 ( 2012-08-23 )
Senaste versionen	BT.2020-2 14 oktober 2015 ( 2015-10-14 )
Författare	ITU-R
Basstandarder	Rec. 2020, BT.2020
Domän	Digital bildbehandling
Hemsida	www .itu .int /rec /R-REC-BT .2020 /

ITU-R Rekommendation BT.2020 , mer känd under förkortningarna Rec. 2020 eller BT.2020 , definierar olika aspekter av ultrahögupplöst TV (UHDTV) med standard dynamiskt omfång (SDR) och brett färgomfång (WCG), inklusive bildupplösningar , bildhastigheter med progressiv skanning , bitdjup , primärfärger , RGB och luma-chroma färgrepresentationer , chroma subsamplings och en opto-elektronisk överföringsfunktion . Den första versionen av Rec. 2020 publicerades på International Telecommunication Unions (ITU) webbplats den 23 augusti 2012, och ytterligare två utgåvor har publicerats sedan dess.

Rec. 2020 förlängs för högt dynamiskt omfång (HDR) av Rec. 2100 , som använder samma primärfärger som Rec. 2020.

Tekniska detaljer

Upplösning

Rec. 2020 definierar två standardbildformat på 3840 × 2160 ("4K") och 7680 × 4320 ("8K"). Dessa båda har ett bildförhållande på 16:9 och använder kvadratiska pixlar .

Bildhastighet

Rec. 2020 anger följande bildhastigheter: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p. Endast progressiva skanningsbildhastigheter är tillåtna.

Digital representation

Rec. 2020 definierar ett bitdjup på antingen 10 bitar per sampel eller 12 bitar per sampel.

10 bitar per prov Rec. 2020 använder videonivåer där svartnivån definieras som kod 64 och den nominella toppen definieras som kod 940. Koderna 0–3 och 1 020–1 023 används för tidsreferensen. Koderna 4 till 63 tillhandahåller videodata under svartnivån medan koderna 941 till 1 019 tillhandahåller videodata över den nominella toppen.

12 bitar per prov Rec. 2020 använder videonivåer där svartnivån definieras som kod 256 och den nominella toppen definieras som kod 3760. Koderna 0–15 och 4 080–4 095 används för tidsreferensen. Koderna 16 till 255 tillhandahåller videodata under svartnivån medan koderna 3 761 till 4 079 tillhandahåller videodata över den nominella toppen.

BT.2020 RGB färgkub (bild kodad med en ICC-profil)

Systemets kolorimetri

- färgrymdsparametrar

Färg rymd	Vit punkt		Primärer
	x W	y W	x R	y R	x G	y G	x B	y B
ITU-R BT.2020	0,3127	0,3290	0,708	0,292	0,170	0,797	0,131	0,046

Rec. 2020 (UHDTV/UHD-1/UHD-2) färgrymd kan återge färger som inte kan visas med Rec. 709 (HDTV) färgrymd. RGB-primärerna som används av Rec. 2020 är likvärdiga med monokromatiska ljuskällor på CIE 1931 spektral locus . Våglängden för Rec . 2020 primärfärger är 630 nm för den röda primärfärgen, 532 nm för den gröna primärfärgen och 467 nm för den blå primärfärgen. I täckning av CIE 1931 färgrymden , Rec. Färgrymden 2020 täcker 75,8 %, DCI-P3 digital biograffärgrymd täcker 53,6 %, Adobe RGB-färgrymden täcker 52,1 % och Rec. 709 färgrymd täcker 35,9%.

Under utvecklingen av Rec. 2020 färgrymd beslutades att den skulle använda riktiga färger, istället för imaginära färger , så att det skulle vara möjligt att visa Rec. 2020 färgrymd på en skärm utan behov av konverteringskretsar. Eftersom en större färgrymd ökar skillnaden mellan färger, behövs en ökning med 1 bit per sampel för Rec. 2020 för att motsvara eller överträffa färgprecisionen för Rec. 709.

NHK mätte kontrastkänsligheten för Rec . 2020 färgrymd med Bartens ekvation som tidigare hade använts för att bestämma bitdjupet för digital film. 11 bitar per sampel för Rec. 2020-färgrymden ligger under tröskeln för visuell modulering, förmågan att urskilja en envärdesskillnad i luminans , för hela luminansområdet. NHK planerar att deras UHDTV-system, Super Hi-Vision , ska använda 12 bitar per RGB- prov .

Överföringsegenskaper

Rec. 2020 definierar en olinjär överföringsfunktion för gammakorrigering som är samma olinjära överföringsfunktion som används av Rec. 709 , förutom att dess parametrar (endast för 12 bitar) ges med högre precision:

$$E^{\prime }={\begin{cases}4.5E&0\leq E<\beta \, \!\\\alpha \,\!E^{0.45}-(\alpha \,\!-1)&\beta \,\!\leq E\leq 1\end{cases}}$$

• där E är signalen proportionell mot kameraingångsljusintensiteten och E′ är den motsvarande olinjära signalen
• där α = 1 + 5,5 * β ≈ 1,09929682680944 och β ≈ 0,018053968510807 (värden valda för att uppnå en kontinuerlig funktion med en kontinuerlig förstaderivata)

Standarden säger att för praktiska ändamål kan följande värden på α och β användas:

• α = 1,099 och β = 0,018 för 10 bitar per sampelsystem (värdena som anges i Rec. 709 )
• α = 1,0993 och β = 0,0181 för 12 bitar per sampelsystem

Medan Rec. 2020 överföringsfunktion kan användas för kodning, det förväntas att de flesta produktioner kommer att använda en referensmonitor som ser ut att använda motsvarande gamma 2.4 -överföringsfunktion enligt definitionen i ITU-R BT.1886 och att referensmonitorn kommer att utvärderas under visningsförhållanden enligt definition i Rec. ITU-R BT.2035.

RGB- och luma-chroma-format

Rec. 2020 tillåter RGB- och luma-chroma-signalformat med 4:4:4 fullupplösningssampling och luma-chroma-signalformat med 4:2:2 och 4:2:0 chroma-subsampling . Den stöder två typer av luma-chroma-signaler, kallade YCbCr och YcCbcCrc.

YCbCr kan användas när högsta prioritet är kompatibilitet med befintliga SDTV- och HDTV -driftsmetoder. Luma (Y′)-signalen för YCbCr beräknas som det viktade medelvärdet Y′ = K _R ⋅R′ + K _G ⋅G′ + K _B ⋅B′, med de gammakorrigerade RGB-värdena (betecknade R′G′B ′) och viktningskoefficienterna K _R = 0,2627, K _G = 1−K _R −K _B = 0,678 och K _B = 0,0593. Som i liknande scheman beräknas kromakomponenterna i YCbCr som C′ _B = 0,5⋅(B′−Y′)/(1−K _B ) = (B'−Y′)/1,8814 och C′ _R = 0,5⋅ (R′−Y′)/(1−K _R ) = (R′−Y′)/1,4746, och för digital representation är Y′, C′ _B och C′ _R -signalerna skalade, förskjutna av konstanter, och avrundat till heltal.

YcCbcCrc-schemat är en "konstant luminans" luma-chroma-representation. YcCbcCrc kan användas när högsta prioritet är den mest exakta lagringen av luminansinformation. Lumakomponenten i YcCbcCrc beräknas med samma koefficientvärden som för YCbCr, men den beräknas från linjär RGB och sedan gammakorrigerad, snarare än att beräknas från gammakorrigerad R′G′B′ och görs enligt följande: Y′ = (K _R ⋅R + K _G ⋅G + K _B ⋅B)′. Kromkomponenterna i YcCbcCrc beräknas från Y′-, B′- och R′-signalerna med ekvationer som beror på värdeintervallet för B′−Y′ och R′−Y′.

Färghantering

Precis som standarddefinitionsinnehåll, som använder SMPTE C eller NTSC 1953 , bör BT.2020-primärer färghanteras till primära displayer. Det skiljer sig från att ändra YCbCr-matris. HD-innehåll är färghanterat till BT.709 primära på linjära värden. BT.2020 och BT.2100 är vanligtvis färghanterade till P3-D65. Referensfärgstaplarna för BT.2020 är ARIB STD-B66.

Genomföranden

HDMI 2.0 stöder Rec. 2020 färgrymd. HDMI 2.0 kan sända 12 bitar per sampel RGB med en upplösning på 2160p och en bildhastighet på 24/25/30 fps eller så kan den sända 12 bitar per sampel 4:2:2/4:2:0 YCbCr med en upplösning på 2160p och en bildhastighet på 50/60 fps.

Rec. 2020 färgrymd stöds av H.264/MPEG-4 AVC och H.265/ High Efficiency Video Coding (HEVC). Main 10-profilen i HEVC lades till baserat på förslaget JCTVC-K0109 som föreslog att en 10-bitars profil skulle läggas till HEVC för konsumentapplikationer. Förslaget angav att detta var för att möjliggöra förbättrad videokvalitet och för att stödja Rec. 2020 färgrymd som kommer att användas av UHDTV.

Den 11 september 2013 tillkännagav ViXS Systems XCode 6400 SoC som stöder 4K-upplösning vid 60 fps, Main 10-profilen för HEVC och Rec. 2020 färgrymd.

2014

Den 22 maj 2014 tillkännagav Nanosys att med en quantum dot enhancement film (QDEF) modifierades en nuvarande LCD-TV så att den kunde täcka 91 % av Rec. 2020 färgrymd. Nanosys ingenjörer tror att med förbättrade LCD-färgfilter är det möjligt att göra en LCD som täcker 97 % av Rec. 2020 färgrymd.

Den 4 september 2014 släppte Canon Inc. en firmware-uppgradering som gav stöd för Rec. 2020 färgrymd, till deras EOS C500 och EOS C500 PL kameramodeller och deras DP-V3010 4K-skärm.

Den 5 september 2014 avslöjade Blu-ray Disc Association att det framtida 4K Blu-ray Disc- formatet kommer att stödja 4K UHD (3840x2160 upplösning) video med bildhastigheter på upp till 60 bilder per sekund. Standarden kommer att koda videor under High Efficiency Video Coding- standarden. 4K Blu-ray-skivor stödjer både en högre färgprecision genom att öka färgdjupet till 10 bitar per färg, och ett större färgomfång genom att använda Rec. 2020 färgrymd. 4K-Blu-ray-specifikationen tillåter tre skivstorlekar, var och en med sin egen datahastighet: 50 GB med 82 Mbit/s, 66 GB med 108 Mbit/s och 100 GB med 128 Mbit/s. De första Ultra HD Blu-ray- titlarna släpptes officiellt från fyra studior den 1 mars 2016.

Den 6 november 2014 lade Google till stöd för Rec. 2020 färgrymd till VP9 .

Den 7 november 2014 meddelade DivX-utvecklare att DivX265 version 1.4.21 har lagt till stöd för Main 10-profilen för HEVC och Rec. 2020 färgrymd.

Den 22 december 2014 släppte Avid Technology en uppdatering för Media Composer som lade till stöd för 4K-upplösning, Rec. 2020 färgrymd och en bithastighet på upp till 3 730 Mbit/s med DNxHD-codec .

2015

Den 6 januari 2015 tillkännagav MHL Consortium lanseringen av superMHL -specifikationen som kommer att stödja 8K-upplösning vid 120 fps, 48-bitars video, Rec. 2020 färgrymd, stöd för högt dynamiskt omfång, en 32-stifts reversibel superMHL-kontakt och strömladdning på upp till 40 watt.

Den 7 januari 2015 lade Ateme till stöd för Rec. 2020 färgrymd till deras TITAN File-videoplattform.

Den 18 mars 2015 tillkännagav Arri SXT-serien av Arri Alexa- kameror som kommer att stödja Apple ProRes- inspelning i 4K-upplösning och Rec. 2020 färgrymd.

Den 8 april 2015 tillkännagav Canon Inc. DP-V2410 4K-skärmen och EOS C300 Mark II-kameran med stöd för Rec. 2020 färgrymd.

Den 26 maj 2015 tillkännagav NHK en 4K LCD med en laserdiods bakgrundsbelysning som täcker 98 % av Rec. 2020 färgrymd. Att använda en laser möjliggör generering av nästan monokromatiskt ljus. NHK uppgav att när det tillkännagavs har denna 4K LCD-skärm det bredaste färgomfånget av alla skärmar i världen.

Den 17 juni 2015 presenterade Digital Projection International en 4K LED-projektor med stöd för Rec. 2020 färgrymd.

2016

Den 4 januari 2016 tillkännagav UHD Alliance sina specifikationer för Ultra HD Premium som inkluderar stöd för Rec. 2020 färgrymd.

Den 27 januari 2016 meddelade VESA att DisplayPort version 1.4 kommer att stödja Rec. 2020 färgrymd.

Den 17 april 2016 presenterade Sony en 55 tum (140 cm) 4K OLED -skärm med stöd av Rec. 2020 färgrymd.

Den 18 april 2016 tillkännagav Ultra HD Forum branschriktlinjer för UHD Fas A som inkluderar stöd för Rec. 2020 färgrymd.

2017

Vid SID-visningsveckan 2017 visade AUO en 5" vikbar 720p HD AMOLED-skärm som kan visa 95 % av Rec. 2020-färgrymden. Även om 720p inte specificeras av Rec. 2020, är ​​färgrymdstäckningen viktig.

Riktlinjerna för Ultra HD Forum för UHD Fas A inkluderar stöd för SDR-format med 10 bitars färgbitdjup baserat på både Rec. 709 och Rec. 2020 färgomfång och även både HDR10- och HLG-formaten för Rec. 2100, som är tänkt att starta 2017.

2018

På SID display week 2018 visade olika företag upp displayer som kan täcka över 90 % av Rec.2020 färgrymden. JDI visade upp en förbättring av sin 17,3" LCD 8k-sändningsmonitor som drivs av ett RGB-laserbakgrundsbelysningssystem. Detta gör att skärmen kan återge 97 % av Rec. 2020-färgrymden.

Rec. 2100

Se även: Rec. 2100

Rec. 2100 är en ITU-R-rekommendation som släpptes i juli 2016 som definierar med högt dynamiskt omfång (HDR) för både HDTV 1080p och 4K/8K UHDTV-upplösningar. Dessa format använder samma primärfärger som Rec. 2020, men med olika överföringsfunktioner för HDR-användning. Rec. 2100 stöder inte YcCbcCrc-schemat för Rec. 2020.

Se även

• UHDTV – Digitala videoformat med upplösningar på 4K (3840 × 2160) och 8K (7680 × 4320)
• High Efficiency Video Coding (HEVC) – Videostandard som stöder 4K/8K UHDTV och upplösningar upp till 8192 × 4320
• Rec. 709 – ITU-R-rekommendation för HDTV
• Rec. 601 – ITU-R-rekommendation för SDTV
• Rec. 2100 – ITU-R-rekommendation för HDR-TV (med FHD och UHD-upplösning)

externa länkar

• ITU-R-rekommendation BT.2020