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Rec. 2020

ITU-R Recommendation BT.2020 , more commonly known by the abbreviations Rec. 2020 or BT.2020 , defines various aspects of ultra-high-definition television (UHDTV) with standard ...

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ITU-R Recommendation BT.2020, more commonly known by the abbreviations Rec. 2020 or BT.2020, defines various aspects of ultra-high-definition television (UHDTV) with standard dynamic range (SDR) and wide color gamut (WCG), including picture resolutions, frame rates with progressive scan, bit depths, color primaries, RGB and luma-chroma color representations, chroma subsamplings, and an opto-electronic transfer function.[2] The first version of Rec. 2020 was posted on the International Telecommunication Union (ITU) website on August 23, 2012, and two further editions have been published since then.[2][1][3][4][5]

Rec. 2020 is extended for high-dynamic-range (HDR) by Rec. 2100, which uses the same color primaries as Rec. 2020.

Technical details

Resolution

Rec. 2020 defines two standard image formats of 3840 × 2160 ("4K") and 7680 × 4320 ("8K").[2] These both have an aspect ratio of 16:9 and use square pixels.[2]

Frame rate

Rec. 2020 specifies these frame rates: 120p, 119.88p, 100p, 60p, 59.94p, 50p, 30p, 29.97p, 25p, 24p, 23.976p.[2] Only progressive scan frame rates are allowed.[2]

Digital representation

Rec. 2020 defines a bit depth of either 10 bits per sample or 12 bits per sample.[2]

Rec. 2020 utiliza niveles de vídeo de 10 bits por muestra, donde el nivel de negro se define con el código 64 y el pico nominal con el código 940. Los códigos 0-3 y 1020-1023 se utilizan como referencia de temporización. Los códigos 4 a 63 proporcionan datos de vídeo por debajo del nivel de negro, mientras que los códigos 941 a 1019 proporcionan datos de vídeo por encima del pico nominal. [ 2 ]

Rec. 2020 utiliza niveles de vídeo de 12 bits por muestra, donde el nivel de negro se define con el código 256 y el pico nominal con el código 3760. Los códigos 0-15 y 4080-4095 se utilizan como referencia de temporización. Los códigos 16 a 255 proporcionan datos de vídeo por debajo del nivel de negro, mientras que los códigos 3761 a 4079 proporcionan datos de vídeo por encima del pico nominal. [ 2 ]

Cubo de color RGB BT.2020 (imagen codificada con un perfil ICC)

Colorimetría de sistema

CIE 1931 chromatography diagram, without lines defining the gamut of Rec 2020 as well as some other common RGB gamuts for comparison.

El espacio de color Rec. 2020 (UHDTV/UHD-1/UHD-2) puede reproducir colores que no se pueden mostrar con el espacio de color Rec. 709 (HDTV). [ 6 ] [ 7 ] Los primarios RGB utilizados por Rec. 2020 son equivalentes a fuentes de luz monocromáticas en el lugar espectral CIE 1931. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] La longitud de onda de los colores primarios Rec. 2020 es de 630  nm para el color primario rojo, 532 nm para el color primario verde y 467 nm para el color primario azul. [ 8 ] [ 10 ] [ 11 ] En la cobertura del espacio de color CIE 1931 , el espacio de color Rec. 2020 cubre el 75,8%, el espacio de color de cine digital DCI-P3 cubre el 53,6%, el espacio de color Adobe RGB cubre el 52,1% y el Rec. El espacio de color 709 cubre el 35,9%. [ 6 ]

Durante el desarrollo del espacio de color Rec. 2020 se decidió utilizar colores reales, en lugar de colores imaginarios , para que fuera posible mostrar el espacio de color Rec. 2020 en una pantalla sin necesidad de circuitos de conversión. [ 12 ] Dado que un espacio de color más amplio aumenta la diferencia entre colores, se necesita un incremento de 1 bit por muestra para que Rec. 2020 iguale o supere la precisión de color de Rec. 709. [ 12 ]

La NHK midió la sensibilidad al contraste para el espacio de color Rec. 2020 utilizando la ecuación de Barten , que se había utilizado previamente para determinar la profundidad de bits para el cine digital. [ 13 ] [ 6 ] 11 bits por muestra para el espacio de color Rec. 2020 está por debajo del umbral de modulación visual, la capacidad de discernir una diferencia de un valor en la luminancia , para todo el rango de luminancia. [ 6 ] La NHK está planeando que su sistema UHDTV, Super Hi-Vision , utilice 12 bits por muestra RGB . [ 6 ] [ 14 ]

Características de transferencia

Rec. 2020 define una función de transferencia no lineal para la corrección gamma que es la misma función de transferencia no lineal que utiliza Rec. 709 , excepto que sus parámetros se dan (solo para 12 bits) con mayor precisión: [ 2 ] [ 15 ]

mi′={4.5mi0≤mi<βαmi0,45−(α−1)β≤mi≤1{\displaystyle E^{\prime }={\begin{cases}4.5E&0\leq E<\beta \,\!\\\alpha \,\!E^{0.45}-(\alpha \,\!-1)&\beta \,\!\leq E\leq 1\end{cases}}}

  • donde E es la señal proporcional a la intensidad de la luz de entrada de la cámara y E′ es la señal no lineal correspondiente.
  • donde α  = 1 + 5,5 * β  ≈ 1,09929682680944 y β  ≈ 0,018053968510807 (valores elegidos para lograr una función continua con una primera derivada continua)

La norma establece que, a efectos prácticos, se pueden utilizar los siguientes valores de α y β :

  • α  = 1,099 y β  = 0,018 para un sistema de 10 bits por muestra (los valores dados en la Rec. 709 )
  • α  = 1,0993 y β  = 0,0181 para un sistema de 12 bits por muestra.

Aunque la función de transferencia Rec. 2020 se puede utilizar para la codificación, se espera que la mayoría de las producciones utilicen un monitor de referencia que tenga una apariencia equivalente a la función de transferencia gamma 2.4 definida en ITU-R BT.1886 y que dicho monitor de referencia se evalúe bajo las condiciones de visualización definidas en Rec. ITU-R BT.2035. [ 2 ] [ 16 ] [ 17 ]

Formatos RGB y de luminancia-croma

Rec. 2020 permite formatos de señal RGB y de luminancia-cromía con muestreo de resolución completa 4:4:4 y formatos de señal de luminancia-cromía con submuestreo de croma 4:2:2 y 4:2:0 . [ 2 ] Admite dos tipos de señales de luminancia-cromía, llamadas YCbCr y YcCbcCrc.

YCbCr puede utilizarse cuando la máxima prioridad es la compatibilidad con las prácticas operativas de SDTV y HDTV existentes . [ 2 ] [ 12 ] La señal de luminancia (Y′) para YCbCr se calcula como el promedio ponderado Y′ = K R ⋅R′ + K G ⋅G′ + K B ⋅B′, utilizando los valores RGB corregidos por gamma (denotados R′G′B′) y los coeficientes de ponderación K R  = 0,2627, K G  = 1−K R −K B  = 0,678 y K B  = 0,0593. [ 2 ] Como en esquemas similares , los componentes de croma en YCbCr se calculan como C′ B  = 0,5⋅(B′−Y′)/(1−K B ) = (B'−Y′)/1,8814 y C′ R  = 0,5⋅(R′−Y′)/(1−K R ) = (R′−Y′)/1,4746, y para la representación digital las señales Y′, C′ B y C′ R se escalan, se desplazan por constantes y se redondean a enteros.

El esquema YcCbcCrc es una representación luma-chroma de "luminancia constante". [ 2 ] YcCbcCrc puede usarse cuando la máxima prioridad es la retención más precisa de la información de luminancia. [ 2 ] El componente luma en YcCbcCrc se calcula usando los mismos valores de coeficiente que para YCbCr, pero se calcula a partir de RGB lineal y luego se corrige gamma, en lugar de calcularse a partir de R′G′B′ corregido gamma y se hace de la siguiente manera: Y′ = (K R ⋅R + K G ⋅G + K B ⋅B)′. [ 12 ] Los componentes croma en YcCbcCrc se calculan a partir de las señales Y′, B′ y R′ con ecuaciones que dependen del rango de valores de B′−Y′ y R′−Y′.

Gestión del color

Just like standard definition content that uses SMPTE C or NTSC 1953, BT.2020 primaries should be color managed to primaries of display. That is different from changing YCbCr matrix. HD content is color managed to BT.709 primaries on linear values. BT.2020 and BT.2100 are usually color managed to P3-D65.[18][19][20] The reference color bars for BT.2020 are ARIB STD-B66.[21]

Implementations

The Rec. 2020 color space is supported by H.264/MPEG-4 AVC and H.265/High Efficiency Video Coding (HEVC).[22][23][24] The Main 10 profile in HEVC was added based on proposal JCTVC-K0109 which proposed that a 10-bit profile be added to HEVC for consumer applications.[25] The proposal stated that this was to allow for improved video quality and to support the Rec. 2020 color space that will be used by UHDTV.[25]

2013

On September 4, 2013, The HDMI forum announced version 2.0 of the HDMI specification (also known as HDMI 2.0), which supports the Rec. 2020 color space.[26]

On September 11, 2013, ViXS Systems announced the XCode 6400 SoC which supports 4K resolution at 60 fps, the Main 10 profile of HEVC, and the Rec. 2020 color space.[27]

2014

On May 22, 2014, Nanosys announced that using a quantum dot enhancement film (QDEF) a current LCD TV was modified so that it could cover 91% of the Rec. 2020 color space.[28] Nanosys engineers believe that with improved LCD color filters it is possible to make a LCD that covers 97% of the Rec. 2020 color space.[28]

On September 4, 2014, Canon Inc. released a firmware upgrade that added support for the Rec. 2020 color space to their EOS C500 and EOS C500 PL camera models and their DP-V3010 4K display.[29][30]

El 5 de septiembre de 2014, la Blu-ray Disc Association reveló que el futuro formato de disco Blu-ray 4K admitirá video 4K UHD (resolución de 3840 x 2160) a velocidades de fotogramas de hasta 60 fps. [ 31 ] El estándar codificará videos bajo el estándar de codificación de video de alta eficiencia . [ 31 ] Los discos Blu-ray 4K admiten una mayor precisión de color al aumentar la profundidad de color a 10 bits por color, y una gama de colores más amplia al usar el espacio de color Rec. 2020. [ 31 ] La especificación Blu-ray 4K permite tres tamaños de disco: 50 GB, 66 GB y 100 GB. Dependiendo del tamaño del disco y la configuración física, la tasa de datos puede alcanzar hasta 128 Mbit/s. [ 31 ] Los primeros títulos Ultra HD Blu-ray fueron lanzados oficialmente por cuatro estudios el 1 de marzo de 2016. [ 32 ]

El 6 de noviembre de 2014, Google añadió compatibilidad con el espacio de color Rec. 2020 a VP9 . [ 33 ]

El 7 de noviembre de 2014, los desarrolladores de DivX anunciaron que la versión 1.4.21 de DivX265 había añadido soporte para el perfil Main 10 de HEVC y el espacio de color Rec. 2020. [ 34 ]

El 22 de diciembre de 2014, Avid Technology lanzó una actualización para Media Composer que agregó soporte para resolución 4K, el espacio de color Rec. 2020 y una tasa de bits de hasta 3730 Mbit/s con el códec DNxHD . [ 35 ] [ 36 ]

2015

El 6 de enero de 2015, el Consorcio MHL anunció el lanzamiento de la especificación superMHL , que admitirá una resolución de 8K a 120 fps, vídeo de 48 bits, el espacio de color Rec. 2020, compatibilidad con alto rango dinámico, un conector superMHL reversible de 32 pines y carga de energía de hasta 40 vatios. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

El 7 de enero de 2015, Ateme añadió compatibilidad con el espacio de color Rec. 2020 a su plataforma de vídeo TITAN File. [ 40 ]

El 18 de marzo de 2015, Arri anunció la línea SXT de cámaras Arri Alexa que admitirán la grabación Apple ProRes en resolución 4K y el espacio de color Rec. 2020. [ 41 ] [ 42 ]

El 8 de abril de 2015, Canon Inc. anunció la pantalla DP-V2410 4K y la cámara EOS C300 Mark II con soporte para el espacio de color Rec. 2020. [ 43 ] [ 44 ]

El 26 de mayo de 2015, la NHK anunció una pantalla LCD 4K con retroiluminación de diodo láser que cubre el 98 % del espacio de color Rec. 2020. El uso de un láser permite generar luz casi monocromática. [ 45 ] [ 46 ] La NHK afirmó que, en el momento de su anuncio, esta pantalla LCD 4K tenía la gama de colores más amplia de cualquier pantalla del mundo. [ 47 ]

El 17 de junio de 2015, Digital Projection International presentó un proyector LED 4K con soporte para el espacio de color Rec. 2020. [ 48 ]

2016

El 4 de enero de 2016, la UHD Alliance anunció sus especificaciones para Ultra HD Premium, que incluyen compatibilidad con el espacio de color Rec. 2020. [ 49 ]

El 27 de enero de 2016, VESA anunció que DisplayPort versión 1.4 admitirá el espacio de color Rec. 2020. [ 50 ]

El 17 de abril de 2016, Sony presentó una pantalla OLED 4K de 55 pulgadas (140 cm)  con soporte para el espacio de color Rec. 2020. [ 51 ]

El 18 de abril de 2016, el Ultra HD Forum anunció las directrices de la industria para la Fase A de UHD, que incluye compatibilidad con el espacio de color Rec. 2020. [ 52 ] [ 53 ]

2017

En la feria SID Display Week 2017, AUO presentó una pantalla AMOLED plegable de 5 pulgadas con resolución HD de 720p, capaz de mostrar el 95 % del espacio de color Rec. 2020. Si bien Rec. 2020 no especifica la resolución 720p, la cobertura del espacio de color es digna de mención.

Las directrices del Ultra HD Forum para la Fase A de UHD incluyen soporte para formatos SDR con 10 bits de profundidad de color basados ​​en las gamas de color Rec. 709 y Rec. 2020, así como para los formatos HDR10 y HLG de Rec. 2100, que se supone que comenzarán en 2017. [ 52 ]

2018

En la feria SID Display Week 2018, varias empresas presentaron pantallas capaces de cubrir más del 90 % del espacio de color Rec. 2020. JDI mostró una mejora de su monitor LCD 8K de 17,3 pulgadas para transmisión, que incorpora un sistema de retroiluminación láser RGB. Esto permite que la pantalla reproduzca el 97 % del espacio de color Rec. 2020.

navegadores web

Los colores Rec. 2020 son compatibles con el nivel de color CSS 4 en Safari desde 2022 (versión 15.1) y en Google Chrome desde 2023 (versión 111). [ 54 ] [ 55 ]

Rec. 2100

Rec. 2100 es una recomendación de la UIT-R publicada en julio de 2016 que define formatos de alto rango dinámico (HDR) para resoluciones HDTV 1080p y UHDTV 4K/8K. [ 56 ] Estos formatos utilizan los mismos colores primarios que Rec. 2020, pero con funciones de transferencia diferentes para su uso en HDR. Rec. 2100 no admite el esquema YcCbcCrc de Rec. 2020.

Véase también

  • Rec. 601 – Recomendación de la UIT-R para la televisión de definición estándar (SDTV)
  • Rec. 709

Referencias

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  • ITU-R Recommendation BT.2020
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