Rec. 2020 -Rec. 2020
Recommandation UIT-R BT.2020 , plus connue sous les abréviations Rec. 2020 ou BT.2020 , définit divers aspects de la télévision ultra-haute définition (UHDTV) avec plage dynamique standard (SDR) et gamme de couleurs étendue (WCG), y compris les résolutions d'image , les fréquences d'images avec balayage progressif , les profondeurs de bits , les couleurs primaires , Représentations des couleurs RVB et luma-chroma , sous-échantillonnages de la chrominance et fonction de transfert opto-électronique . La première version de la Rec. 2020 a été publié sur le site Web de l' Union internationale des télécommunications (UIT) le 23 août 2012, et deux autres éditions ont été publiées depuis lors. Elle est étendue de plusieurs manières par la Rec. 2100 .
Détails techniques
Résolution
Rec. 2020 définit deux formats d'image standard de 3840 × 2160 ("4K") et 7680 × 4320 ("8K"). Ceux-ci ont tous deux un rapport hauteur/largeur de 16:9 et utilisent des pixels carrés .
Fréquence d'images
Rec. 2020 spécifie les fréquences d'images suivantes : 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p. Seules les fréquences d'images à balayage progressif sont autorisées.
Représentation numérique
Rec. 2020 définit une profondeur de bits de 10 bits par échantillon ou de 12 bits par échantillon.
10 bits par échantillon Rec. 2020 utilise des niveaux vidéo où le niveau de noir est défini par le code 64 et le pic nominal est défini par le code 940. Les codes 0 à 3 et 1 020 à 1 023 sont utilisés pour la référence temporelle. Les codes 4 à 63 fournissent des données vidéo en dessous du niveau de noir tandis que les codes 941 à 1 019 fournissent des données vidéo au-dessus du pic nominal.
12 bits par échantillon Rec. 2020 utilise des niveaux vidéo où le niveau de noir est défini par le code 256 et le pic nominal est défini par le code 3760. Les codes 0 à 15 et 4 080 à 4 095 sont utilisés pour la référence de synchronisation. Les codes 16 à 255 fournissent des données vidéo en dessous du niveau de noir tandis que les codes 3 761 à 4 079 fournissent des données vidéo au-dessus du pic nominal.
Système colorimétrie
| Espace couleur | Point blanc | Couleurs primaires | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| x L | y W | x R | y R | x G | y G | x B | y B | |
| UIT-R BT.2020 | 0,3127 | 0,3290 | 0,708 | 0,292 | 0,17 | 0,797 | 0,131 | 0,046 |
Le Rec. 2020 (UHDTV/UHD-1/UHD-2) peut reproduire des couleurs qui ne peuvent pas être affichées avec la Rec. Espace colorimétrique 709 (HDTV). Les primaires RVB utilisées par Rec. 2020 sont équivalents à des sources lumineuses monochromatiques sur le locus spectral CIE 1931 . La longueur d' onde de la Rec. Les couleurs primaires 2020 sont de 630 nm pour la couleur primaire rouge, 532 nm pour la couleur primaire verte et 467 nm pour la couleur primaire bleue. En couverture de l' espace colorimétrique CIE 1931 , la Rec. L'espace colorimétrique 2020 couvre 75,8 %, l' espace colorimétrique du cinéma numérique DCI-P3 couvre 53,6 %, l' espace colorimétrique Adobe RVB couvre 52,1 % et l' espace colorimétrique Rec. L'espace colorimétrique 709 couvre 35,9%.
Pendant le développement de la Rec. Espace colorimétrique 2020, il a été décidé qu'il utiliserait des couleurs réelles, au lieu de couleurs imaginaires , afin qu'il soit possible d'afficher la Rec. Espace colorimétrique 2020 sur un écran sans avoir besoin de circuits de conversion. Étant donné qu'un espace colorimétrique plus grand augmente la différence entre les couleurs, une augmentation de 1 bit par échantillon est nécessaire pour Rec. 2020 pour égaler ou dépasser la précision des couleurs de la Rec. 709.
Le NHK a mesuré la sensibilité au contraste pour le Rec. Espace colorimétrique 2020 utilisant l'équation de Barten qui avait déjà été utilisée pour déterminer la profondeur de bits pour le cinéma numérique. 11 bits par échantillon pour la Rec. L'espace colorimétrique 2020 est inférieur au seuil de modulation visuelle, la capacité de discerner une différence de luminance d' une valeur , pour toute la plage de luminance. La NHK prévoit que son système UHDTV, Super Hi-Vision, utilisera 12 bits par échantillon RVB .
Caractéristiques de transfert
Rec. 2020 définit une fonction de transfert non linéaire pour la correction gamma qui est la même fonction de transfert non linéaire que celle utilisée par la Rec. 709 , sauf que ses paramètres sont (pour 12 bits uniquement) donnés avec une plus grande précision :
- où E est le signal proportionnel à l'intensité lumineuse d'entrée de la caméra et E′ est le signal non linéaire correspondant
- où α = 1 + 5,5 * β ≈ 1,09929682680944 et β ≈ 0,018053968510807 (valeurs choisies pour obtenir une fonction continue avec une pente continue)
La norme dit que pour des raisons pratiques, les valeurs suivantes de α et β peuvent être utilisés:
- α = 1,099 et β = 0,018 pour 10 bits par système d'échantillonnage (les valeurs indiquées dans la Rec. 709 )
- α = 1,0993 et β = 0,0181 pour 12 bits par système échantillon
Alors que la Rec. 2020 peut être utilisée pour l'encodage, il est prévu que la plupart des productions utiliseront un moniteur de référence qui semble utiliser l'équivalent de la fonction de transfert gamma 2.4 telle que définie dans la Rec. UIT-R BT.1886 et que le moniteur de référence sera évalué comme défini dans la Rec. UIT-R BT.2035.
Formats RVB et luma-chroma
Rec. 2020 permet de RVB et formats de signaux Luma-chroma avec 4: 4: 4 échantillonnage en pleine résolution et formats de signaux Luma-chroma avec 4: 2: 2 et 4: 2: 0 chroma sous - échantillonnage . Il prend en charge deux types de signaux luma-chroma, appelés YCbCr et YcCbcCrc.
YCbCr peut être utilisé lorsque la priorité absolue est la compatibilité avec les pratiques d'exploitation SDTV et HDTV existantes . Le signal luma (Y′) pour YCbCr est calculé comme la moyenne pondérée Y′ = K R ⋅R′ + K G ⋅G′ + K B ⋅B′, en utilisant les valeurs RVB corrigées gamma (notées R′G′B ′) et les coefficients de pondération K R = 0,2627, K G = 1−K R −K B = 0,678 et K B = 0,0593. Comme dans des schémas similaires , les composantes de chrominance dans YCbCr sont calculées comme C′ B = 0.5⋅(B′−Y′)/(1−K B ) = (B'−Y′)/1.8814 et C′ R = 0.5⋅ (R′−Y′)/(1−K R ) = (R′−Y′)/1,4746, et pour la représentation numérique les signaux Y′, C′ B et C′ R sont mis à l'échelle, décalés par des constantes, et arrondi aux nombres entiers.
Le schéma YcCbcCrc est une représentation luma-chroma à "luminance constante". YcCbcCrc peut être utilisé lorsque la priorité absolue est la conservation la plus précise des informations de luminance. La composante luma dans YcCbcCrc est calculée en utilisant les mêmes valeurs de coefficient que pour YCbCr, mais elle est calculée à partir de RVB linéaire puis corrigée gamma, plutôt que d'être calculée à partir de R′G′B′ corrigée gamma et se fait comme suit : Y′ = (K R R + K G ⋅G + K B ⋅B)′. Les composantes de chrominance dans YcCbcCrc sont calculées à partir des signaux Y′, B′ et R′ avec des équations qui dépendent de la plage de valeurs de B′−Y′ et R′−Y′.
La gestion des couleurs
Tout comme le contenu en définition standard, qui utilise SMPTE C ou NTSC 1953 , les couleurs primaires BT.2020 doivent être gérées par couleur pour les primaires d'affichage. C'est différent de changer la matrice YCbCr. Le contenu SD est géré par couleur selon les primaires BT.709 sur des valeurs linéaires. Les couleurs BT.2020 et BT.2100 sont généralement gérées par DCI-D65 (également connu sous le nom d'affichage P3). Les barres de couleur de référence pour BT.2020 sont ARIB STD-B66.
Implémentations
HDMI 2.0 prend en charge la Rec. Espace colorimétrique 2020. HDMI 2.0 peut transmettre 12 bits par échantillon RVB à une résolution de 2160p et une fréquence d'images de 24/25/30 ips ou il peut transmettre 12 bits par échantillon 4:2:2/4:2:0 YCbCr à une résolution de 2160p et une fréquence d'images de 50/60 ips.
Le Rec. L'espace colorimétrique 2020 est pris en charge par H.264/MPEG-4 AVC et H.265/ High Efficiency Video Coding (HEVC). Le profil Main 10 dans HEVC a été ajouté sur la base de la proposition JCTVC-K0109 qui proposait qu'un profil 10 bits soit ajouté à HEVC pour les applications grand public. La proposition indiquait que cela visait à permettre une meilleure qualité vidéo et à soutenir la Rec. Espace colorimétrique 2020 qui sera utilisé par UHDTV.
Le 11 septembre 2013, ViXS Systems a annoncé le SoC XCode 6400 qui prend en charge la résolution 4K à 60 ips, le profil Main 10 de HEVC et le Rec. Espace colorimétrique 2020.
2014
Le 22 mai 2014, Nanosys a annoncé qu'en utilisant un film d'amélioration des points quantiques (QDEF), un téléviseur LCD actuel a été modifié afin qu'il puisse couvrir 91% de la Rec. Espace colorimétrique 2020. Les ingénieurs de Nanosys pensent qu'avec des filtres couleur LCD améliorés, il est possible de créer un LCD qui couvre 97% de la Rec. Espace colorimétrique 2020.
Le 4 septembre 2014, Canon Inc. a publié une mise à niveau du micrologiciel, qui a ajouté la prise en charge de la Rec. 2020, à leurs modèles d'appareils photo EOS C500 et EOS C500 PL et à leur écran DP-V3010 4K.
Le 5 septembre 2014, la Blu-ray Disc Association a révélé que le futur format de disque Blu-ray 4K prendrait en charge la vidéo 4K UHD (résolution 3840x2160) à des fréquences d'images allant jusqu'à 60 images par seconde. La norme encodera les vidéos selon la norme de codage vidéo haute efficacité . Les disques Blu-ray 4K prendront en charge à la fois une plage dynamique plus élevée en augmentant la profondeur de couleur à 10 bits par couleur et une gamme de couleurs plus étendue en utilisant le Rec. Espace colorimétrique 2020. La spécification 4K-Blu-ray permet trois tailles de disque, chacune avec son propre débit de données : 50 Go avec 82 Mbit/s, 66 Go avec 108 Mbit/s et 100 Go avec 128 Mbit/s. Les premiers titres Ultra HD Blu-ray sont officiellement sortis de quatre studios le 1er mars 2016.
Le 6 novembre 2014, Google a ajouté la prise en charge de la Rec. Espace colorimétrique 2020 à VP9 .
Le 7 novembre 2014, les développeurs DivX ont annoncé que la version 1.4.21 de DivX265 a ajouté la prise en charge du profil Main 10 de HEVC et du Rec. Espace colorimétrique 2020.
Le 22 décembre 2014, Avid Technology a publié une mise à jour pour Media Composer qui a ajouté la prise en charge de la résolution 4K, la Rec. Espace colorimétrique 2020, et un débit jusqu'à 3 730 Mbit/s avec le codec DNxHD .
2015
Le 6 janvier 2015, le Consortium MHL a annoncé la sortie de la spécification superMHL qui prendra en charge la résolution 8K à 120 ips, la vidéo 48 bits, la Rec. Espace colorimétrique 2020, prise en charge d'une plage dynamique élevée, un connecteur superMHL réversible à 32 broches et une puissance de charge allant jusqu'à 40 watts.
Le 7 janvier 2015, Ateme a ajouté la prise en charge de la Rec. Espace colorimétrique 2020 sur leur plateforme vidéo TITAN File.
Le 18 mars 2015, Arri a annoncé la gamme SXT de caméras Arri Alexa qui prendront en charge l' enregistrement Apple ProRes en résolution 4K et le Rec. Espace colorimétrique 2020.
Le 8 avril 2015, Canon Inc. a annoncé l'affichage de l'écran DP-V2410 4K et de l'appareil photo EOS C300 Mark II avec prise en charge de la Rec. Espace colorimétrique 2020.
Le 26 mai 2015, la NHK a annoncé un écran LCD 4K avec un rétroéclairage à diode laser qui couvre 98% du Rec. Espace colorimétrique 2020. L'utilisation d'un laser permet de générer une lumière presque monochromatique. La NHK a déclaré qu'au moment où elle a été annoncée, cet écran LCD 4K avait la gamme de couleurs la plus large de tous les écrans au monde.
Le 17 juin 2015, Digital Projection International a présenté un projecteur LED 4K prenant en charge le Rec. Espace colorimétrique 2020.
2016
Le 4 janvier 2016, l'UHD Alliance a annoncé ses spécifications pour Ultra HD Premium qui inclut la prise en charge de la Rec. Espace colorimétrique 2020.
Le 27 janvier 2016, VESA a annoncé que la version 1.4 de DisplayPort prendra en charge la Rec. Espace colorimétrique 2020.
Le 17 avril 2016, Sony a présenté un écran OLED 4K de 55 pouces (140 cm) avec le support de Rec. Espace colorimétrique 2020.
Le 18 avril 2016, l' Ultra HD Forum a annoncé les directives de l'industrie pour la phase A UHD, qui incluent la prise en charge de la Rec. Espace colorimétrique 2020.
2017
Lors de la semaine d'affichage SID 2017, AUO a affiché un écran AMOLED HD 720p pliable de 5 pouces capable d'afficher 95% de l'espace colorimétrique Rec. 2020. Bien que 720p ne soit pas spécifié par Rec. 2020, la couverture de l'espace colorimétrique est à noter.
Les directives Ultra HD Forum pour UHD Phase A incluent la prise en charge des formats SDR avec 10 bits de profondeur de couleur basée sur les deux Rec. 709 et Rec. Les gammes de couleurs 2020 ainsi que les formats HDR10 et HLG10 de Rec. 2100, qui devraient commencer d'ici 2017.
2018
Lors de la SID display week 2018, diverses entreprises ont présenté des écrans capables de couvrir plus de 90 % de l'espace colorimétrique Rec.2020. JDI a présenté une amélioration de son moniteur de diffusion LCD 8k de 17,3 pouces alimenté par un système de rétroéclairage laser RVB. Cela permet à l'écran de reproduire 97 % de l'espace colorimétrique Rec. 2020.
Rec. 2100
Rec. 2100 est une recommandation de l'UIT-R publiée en juillet 2016 qui définit les formats de plage dynamique élevée (HDR) pour les résolutions HDTV 1080p et 4K/8K UHDTV. Ces formats utilisent les mêmes couleurs primaires que Rec. 2020, mais avec des fonctions de transfert différentes pour une utilisation HDR. Rec. 2100 ne prend pas en charge le schéma YcCbcCrc de la Rec. 2020.
Voir également
- UHDTV – Formats vidéo numériques avec des résolutions de 4K (3840 × 2160) et 8K (7680 × 4320)
- Codage vidéo haute efficacité (HEVC) – Norme vidéo prenant en charge la télévision 4K/8K UHDTV et des résolutions jusqu'à 8192 × 4320
- Rec. 709 – Recommandation UIT-R pour la TVHD
- Rec. 601 – Recommandation UIT-R pour la TVSD
- Rec. 2100 – Recommandation UIT-R pour HDR-TV (avec résolution FHD et UHD)