发布时间:2023年10月18日
Rec.ITU-R BT.2020,更通常由缩写Rec. 2020或BT.2020定义了具有标准动态范围(SDR)和宽色域(WCG)的超高清电视(UHDTV)的各个方面,包括图片分辨率、具有逐行扫描的帧速率、位深度、基色、RGB和亮度-色度颜色表示、色度子采样和光电传递函数。 Rec.的第一个版本。2020年版于2012年8月23日在国际电信联盟(ITU)网站上发布,此后又发布了两个版本。
Rec. 2020是由Rec. 2100标准拓展了HDR而来,他们使用三原色坐标和白点坐标。
1 | 技术细节
分辨率
Rec. 2020定义了3840 × 2160(“4K”)和7680 × 4320(“8K”)两种标准图像格式。 这两个都有16:9的宽高比,并使用方形像素。
帧速率
Rec. 2020指定以下帧速率:120p,119.88p,100p,60p,59.94p,50p,30p,29.97p,25p,24p,23.976p。 仅允许逐行扫描帧速率。
数字表示
Rec.2020定义了每样本10比特或每样本12比特的比特深度。
每样本10位记录2020使用视频电平,其中黑色电平被定义为代码64,并且标称峰值被定义为代码940。码0-3和1,020 – 1,023用于定时参考。 代码4到63提供低于黑电平的视频数据,而代码941到1,019提供高于标称峰值的视频数据。
每样本12位Rec. 2020使用视频电平,其中黑色电平被定义为代码256,并且标称峰值被定义为代码3760。 码0-15和4,080 – 4,095用于定时参考。代码16到255提供低于黑电平的视频数据,而代码3,761到4,079提供高于标称峰值的视频数据。
Rec. 2020(UHDTV/UHD-1/UHD-2)色彩空间可以再现Rec. 709(HDTV)无法再现的色彩空间。RGB原色用于Rec. 2020等效于CIE 1931光谱轨迹上的单色光源。Rec.2020原色的波长对于红原色为630 nm,对于绿色原色为532 nm,对于蓝原色为467 nm。在CIE 1931颜色空间的覆盖范围内,Rec.2020色彩空间覆盖75.8%,DCI-P3数字影院色彩空间覆盖53.6%,Adobe RGB色彩空间覆盖52.1%,Rec. 709颜色空间覆盖率为35.9%。
在开发Rec. 2020色彩空间中,决定使用真实的颜色,而不是想象的颜色,以便可以显示Rec.2020色彩空间,而不需要转换电路。由于更大的颜色空间增加了颜色之间的差异,因此对于Rec.2020需要每样本增加1比特, 2020的颜色精度等于或超过Rec. 709.
NHK测量了Rec. 2020色彩空间,该色彩空间使用Barten方程,Barten方程先前已被用于确定数字电影的位深度。每个样本11位,用于Rec.2020颜色空间低于视觉调制阈值,即对于整个亮度范围辨别亮度中的一个值差异的能力。NHK正在计划他们的UHDTV系统Super Hi-Vision,使用每样本12位RGB。
传输特性Rec. 2020定义了用于伽马校正的非线性传递函数,相比Rec. 709,它的参数(仅适用于12位)可以有更高的精度输出:
[math]\displaystyle{ E^\prime=\开始{cases} 4.5E & 0 \le E \lt \beta\,\!\ \alpha\!E^{0.45} -(\alpha\,\! – 1)& \beta\,\! \le E \le 1 \end{cases} }[/math]
其中E是与相机输入光强度成比例的信号,E ‘是相应的非线性信号,
其中α = 1 + 5.5 * β =1.09929682680944和β = 0.018053968510807
(选择的值用于实现具有连续一阶导数的连续函数)该标准指出,出于实际目的,可以使用以下α和β值:
对于每个采样系统10位,α = 1.099和β = 0.018(参考文献10.1.1中给出的值)。709)对于每个采样系统12位,α = 1.0993和β = 0.0181。2020传递函数可以用于编码,预期大多数产品将使用具有使用如ITU-R BT.1886中定义的伽马2.4传递函数的等效物的外观的参考监视器,并且将在如Rec. ITU-R BT.2035。第二次世界大战期间,
2 | RGB和亮度-色度格式
Rec. 2020允许RGB和亮度-色度信号格式采用4:4:4全分辨率采样,以及亮度-色度信号格式采用4:2:2和4:2:0色度子采样。它支持两种类型的亮度-色度信号,称为YCbCr和YcCbcCrc。
当最优先考虑与现有SDTV和HDTV操作实践兼容时,可以使用YCbCr。[使用伽马校正的RGB值(表示为R′G′B′)和加权系数KR = 0.2627、KG = 1-KR-KB = 0.678和KB = 0.0593,将YCbCr的亮度(Y′)信号计算为加权平均Y′ = KR <$R′ + KG <$G′ + KB <$B′。如在类似的方案中,YCbCr中的色度分量被计算为C′B = 0.5 <$(B′− Y ′)/(1−KB)=(B ′ − Y′)/1.8814和C′R = 0.5 <$(R′ − Y′)/(1−KR)=(R′−Y′)/1.4746,并且对于数字表示,Y′、C′B和C′R信号被缩放、偏移常数并四舍五入为整数。
YcCbcCrc方案是“恒定亮度”亮度-色度表示。当最高优先级是亮度信息的最准确保持时,可以使用YcCbcCrc。YcCbcCrc中的亮度分量是使用与YCbCr相同的系数值计算的,但它是从线性RGB计算的,然后经过伽马校正,而不是从经过伽马校正的R′G′B′计算的,并且如下所述:Y′ =(KR R + KG G + KB B)′。YcCbcCrc中的色度分量根据Y′、B′和R′信号计算,公式取决于B′−Y′和R′−Y′的值的范围。
3 | 色彩管理
就像标准清晰度内容一样,使用SMPTE C或SMPTE 1953,BT.2020原色的内容应进行色彩管理以显示原色。 这与改变YCbCr矩阵不同。 高清内容的颜色管理为线性值上的BT.709原色。 BT.2020和BT.2100的颜色通常管理到P3-D 65。 BT.2020的参考色条是ARIB STD-B66。
4 | 实施方式
HDMI 2.0支持Rec. 2020色彩空间。HDMI 2.0可以以2160 p的分辨率和24/25/30 fps的帧速率传输每样本12位RGB,或者可以以2160 p的分辨率和50/60 fps的帧速率传输每样本12位4:2:2/4:2:0 YCbCr。
H.264/MPEG-4 AVC和H.265/高效视频编码(HEVC)支持Rec.2020颜色空间。HEVC中的Main 10 profile是基于提案JCTVC-K 0109添加的,该提案建议将10位profile添加到HEVC中用于消费者应用。该提案指出,这是为了提高视频质量,并支持建议。2020色彩空间将被UHDTV使用。
2013年9月11日,ViXS Systems宣布推出XCode 6400 SoC,支持4K分辨率,60 fps,HEVC的Main 10 profile和Rec.2020色彩空间。
2014
2014年5月22日,Nanosys宣布使用量子点增强膜(QDEF)修改当前的LCD电视,使其可以覆盖91%的Rec。2020色彩空间。 Nanosys的工程师们相信,通过改进LCD滤色器,可以制造出覆盖97%的Rec. 2020色彩空间。
2014年9月4日,Canon Inc. 发布了固件升级,增加了对Rec. 2020色彩空间,他们的EOS C500和EOS C500 PL相机型号和他们的DP-V3010 4K显示器。
2014年9月5日,蓝光光盘协会透露,未来的4K蓝光光盘格式将支持4K UHD(3840 x2160分辨率)视频,帧率高达每秒60帧。该标准将根据高效视频编码标准对视频进行编码。4K蓝光光盘支持更高的颜色精度,通过增加颜色深度到每种颜色10位,和更大的色域,通过使用建议。2020色彩空间。4K蓝光规格允许三种光盘尺寸,每种尺寸都有自己的数据速率:50 GB支持82 Mbit/s,66 GB支持108 Mbit/s,100 GB支持128 Mbit/s。2016年3月1日,四家工作室正式发布了首款Ultra HD蓝光游戏。
2014年11月6日,Google增加了对Rec的支持。2020色彩空间到VP 9。
2014年11月7日,DivX开发者宣布DivX 265 1.4.21版本增加了对HEVC的Main 10 profile和Rec. 2020色彩空间。
2014年12月22日,Avid Technology发布了Media Composer的更新,增加了对4K分辨率的支持。2020色彩空间,以及高达3,730 Mbit/s的DNxHD编解码器的比特率。
2015
2015年1月6日,MHL Consortium宣布发布superMHL规范,该规范将支持8 K分辨率,120 fps,48位视频,Rec。2020色彩空间,高动态范围支持,32针可逆superMHL连接器,充电功率高达40瓦。
2015年1月7日,Ateme增加了对Rec的支持。2020色彩空间到他们的TITAN文件视频平台。
2015年3月18日,Arri宣布推出SXT系列的Arri Alexa相机,将支持Apple ProRes 4K分辨率的录制和Rec.2015年3月18日,Arri宣布推出SXT系列的Arri Alexa相机,将支持Apple ProRes 4K分辨率的录制。2020色彩空间。
2015年4月8日,Canon Inc. 宣布DP-V2410 4K显示器和EOS C300 Mark II相机支持Rec. 2020色彩空间。
2015年5月26日,NHK宣布了一款4K LCD,采用激光二极管背光,覆盖了98%的Rec。2020色彩空间。 使用激光允许产生几乎单色的光。 NHK表示,在宣布这款4K LCD时,它拥有世界上任何显示器中最宽的色域。
2015年6月17日,Digital Projection International推出了一款支持Rec的4K LED投影机。2020色彩空间。
2016
2016年1月4日,UHD联盟宣布了他们的Ultra HD Premium规格,其中包括对Rec.2020色彩空间的支持。
2016年1月27日,VESA宣布DisplayPort 1.4版将支持Rec.2.1。2020色彩空间。
2016年4月17日,索尼推出了一款55英寸(140厘米)的4K OLED显示屏,支持Rec. 2020色彩空间。
2016年4月18日,超高清论坛宣布了UHD阶段A的行业指南,其中包括对Rec. 2020色彩空间。
2017
在2017年SID显示周上,友达展示了一款5英寸可折叠720 p HD AMOLED显示屏,能够显示95%的Rec. 2020色彩空间。 虽然720 p没有被Rec. 2020年,色彩空间覆盖率值得注意。
UHD Phase A的Ultra HD Forum指南包括支持基于Rec. 709和R。2020色域以及Rec. 2100年,预计将于2017年开始。
2018
在2018年SID显示周上,多家公司展示了能够覆盖Rec.2020色彩空间90%以上的显示器。 JDI展示了其17.3”LCD 8 k广播监视器的改进,该监视器由RGB激光背光系统供电。 这使得显示器能够再现97%的Rec。2020色彩空间。
Rec. 2100
Rec. 2100是2016年7月发布的ITU-R建议书,定义了HDTV 1080 p和4K/8 K UHDTV分辨率的高动态范围(HDR)格式。这些格式使用与Rec相同的颜色原色。2020年,不同的传递函数用于HDR使用。
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