Recommandation UIT-R BT.2020, plus communément connue sous les abréviations Rec. 2020 ou BT.2020, définit divers aspects de la télévision à ultra-haute définition (UHDTV) avec gamme dynamique standard (SDR) et gamme de couleurs étendue (WCG), y compris les résolutions d’image, taux d’images avec balayage progressif, profondeurs, couleurs primaires, Représentations de couleurs RGB et luma-chroma, sous-échantillonnages de chrominance, et une fonction de transfert opto-électronique. La première version de 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. Il est développé de plusieurs façons par Rec. 2100.
Détails techniques
Résolution
Rec. 2020 définit deux résolutions de 3840 × 2160 (« 4K ») et 7680 × 4320 (« 8K »). Ces résolutions ont un rapport d’aspect de 16: 9 et utilisent des pixels carrés.
Taux 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. Seuls les taux d’images de balayage progressif sont autorisés.
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 comme le code 64 et le pic nominal est défini comme le code 940. Les codes 0-3 et 1 020-1 023 sont utilisés pour la référence de synchronisation. Les codes 4 à 63 fournissent des données vidéo au-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 en tant que code 256 et le pic nominal est défini en tant que code 3760. Les codes 0-15 et 4 080-4 095 sont utilisés pour la référence temporelle. Les codes 16 à 255 fournissent des données vidéo au-dessous du niveau de noir tandis que les codes 3 761 à 4 079 fournissent des données vidéo au-dessus du pic nominal.
Colorimétrie du système
| Espace colorimétrique | Point blanc | Couleurs primaires | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| x W | 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 | 0,170 | 0,797 | 0,131 | 0,046 |
La Rec. L’espace colorimétrique 2020 (UHDTV / UHD-1 / UHD-2) peut reproduire des couleurs qui ne peuvent pas être affichées avec l’enregistrement. 709 (HDTV) espace colorimétrique. Les primaires RVB utilisés par Rec. 2020 sont équivalentes aux sources de lumière monochromatiques sur le locus spectral CIE 1931. La longueur d’onde de la Rec. Les couleurs primaires 2020 sont 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 couleur du cinéma numérique DCI-P3 couvre 53,6%, l’espace couleur Adobe RGB couvre 52,1%, et l’espace Rec. 709 espace de couleur couvre 35,9%.
Pendant le développement de la Rec. 2020 espace de couleur, il a été décidé qu’il utiliserait de vraies couleurs, au lieu de couleurs imaginaires, de sorte qu’il serait possible de montrer la Rec. 2020 espace de couleur sur un écran sans avoir besoin de circuits de conversion. Comme un plus grand espace de couleur augmente la différence entre les couleurs, une augmentation de 1 bit par échantillon est nécessaire pour Rec. 2020 pour égaler ou dépasser la précision de couleur de Rec.709.
La NHK a mesuré la sensibilité au contraste pour la Rec. L’espace colorimétrique 2020 à l’aide de l’équation de Barten précédemment 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, c’est-à-dire 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 RGB.
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 utilisée par Rec. 709, sauf que ses paramètres sont donnés avec une plus grande précision:
où E est le signal proportionnel à l’intensité de la lumière d’entrée de la caméra et E ‘est le signal non linéaire correspondant
où α ≈ 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 utilisées:
α = 1,099 et β = 0,018 pour un système à 10 bits par échantillon (les valeurs données dans la Recommandation 709)
α = 1,0993 et β = 0,0181 pour un système de 12 bits par échantillon
Alors que la Rec. La fonction de transfert 2020 peut être utilisée pour l’encodage, on s’attend à ce que la plupart des productions utilisent un moniteur de référence qui a l’air d’utiliser 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 RGB et luma-chroma
Rec. 2020 permet des formats de signaux RGB et luma-chroma avec des formats d’échantillonnage 4: 4: 4 pleine résolution et de luma-chroma avec un sous-échantillonnage de la chrominance 4: 2: 2 et 4: 2: 0. 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 pondéréeY’ = K R ⋅R ‘+ (1-K R -K B ) ⋅G’ + K B ⋅B ‘, en utilisant les valeurs RVB gamma-corrigées ( noté R’G’B ‘) et les coefficients de pondération K R = 0,2627, K G = 0,678 et K B = 0,0593. Comme dans les schémas similaires, les composantes de chrominance dans YCbCr sont calculées comme C ‘ B = 2⋅ (B’-Y’) / (1-K B ) et C ‘ R = 2⋅ (R’-Y’) / (1 -K R ), et pour la représentation numérique, les signaux Y ‘, C’ B et C ‘ R sont mis à l’échelle, compensés par des constantes et arrondis aux entiers.
Le schéma YcCbcCrc est une représentation luma-chrominance « à luminance constante ». YcCbcCrc peut être utilisé lorsque la priorité la plus élevée est la rétention 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 RGB linéaire puis corrigée par gamma, plutôt que d’être calculée à partir de R’G’B ‘corrigé gamma. 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 ‘.
Implémentations
HDMI 2.0 prend en charge la Rec. 2020 espace de couleur. HDMI 2.0 peut transmettre 12 bits par échantillon RGB à une résolution de 2160p et une fréquence d’images de 24/25/30 fps ou il peut transmettre 12 bits par échantillon 4: 2: 2/4: 2: 0 YCbCr à une résolution de 2160p et un taux de trame de 50/60 fps.
La Rec. L’espace colorimétrique 2020 est pris en charge par H.264 / MPEG-4 AVC et H.265 / High Video Video Coding (HEVC). Le profil principal 10 dans HEVC a été ajouté sur la base de la proposition JCTVC-K0109 qui a proposé qu’un profil de 10 bits soit ajouté à HEVC pour les applications grand public. La proposition indiquait que cela devait permettre d’améliorer la qualité vidéo et de soutenir la Rec. 2020 espace de couleur qui sera utilisé par UHDTV.
Le 11 septembre 2013, ViXS Systems a annoncé le XCode 6400 SoC qui prend en charge la résolution 4K à 60 fps, le profil Main 10 de HEVC, et le Rec. 2020 espace de couleur.
2014
Le 22 mai 2014, Nanosys a annoncé que grâce à un film d’amélioration de la boîte quantique (QDEF), une TV LCD actuelle a été modifiée pour couvrir 91% de la Rec. 2020 espace de couleur. Les ingénieurs de Nanosys pensent qu’avec des filtres de couleur LCD améliorés, il est possible de fabriquer un écran LCD couvrant 97% de la Rec. 2020 espace de couleur.
Le 4 septembre 2014, Canon Inc. a publié une mise à niveau du micrologiciel, qui a ajouté le support de la Rec. L’espace colorimétrique 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 4K Blu-ray Disc prendrait en charge la vidéo 4K UHD (résolution 3840 × 2160) à des fréquences d’images allant jusqu’à 60 images par seconde. La norme codera les vidéos sous la norme de codage vidéo haute efficacité. Les disques Blu-ray 4K prennent 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 l’option Rec. 2020 espace de couleur. La spécification 4K-Blu-ray permet trois tailles de disque, chacune avec son propre débit: 50 Go avec 82 Mbit / s, 66 Go avec 108 Mbit / s et 100 Go avec 128 Mbit / s. Les premiers titres Blu-ray Ultra HD ont été officiellement sortis de quatre studios le 1er mars 2016.
Le 6 novembre 2014, Google a ajouté le support pour la Rec. 2020 espace de couleur à VP9.
Le 7 novembre 2014, les développeurs de DivX ont annoncé que la version 1.4.21 de DivX265 a pris en charge le profil Main 10 de HEVC et de la Rec. 2020 espace de couleur.
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. L’espace colorimétrique 2020, et un débit allant 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 fps, vidéo 48 bits, la Rec.Espace colorimétrique 2020, prise en charge de plage dynamique élevée, connecteur superMHL réversible à 32 broches et charge d’alimentation pouvant atteindre 40 watts.
Le 7 janvier 2015, Ateme a ajouté un support pour la Rec. 2020 espace de couleur à leur plateforme vidéo TITAN File.
Le 18 mars 2015, Arri a annoncé la ligne SXT des caméras Arri Alexa qui supportera l’enregistrement Apple ProRes en résolution 4K et la Rec. 2020 espace de couleur.
Le 8 avril 2015, Canon Inc. a annoncé l’affichage DP-V2410 4K et l’appareil photo EOS C300 Mark II avec prise en charge de la Rec. 2020 espace de couleur.
Le 26 mai 2015, la NHK a annoncé un écran LCD 4K avec un rétro-éclairage à diode laser couvrant 98% de la Rec. 2020 espace de couleur. La NHK a déclaré qu’au moment où il a été annoncé, cet écran LCD 4K a la plus large gamme de couleurs de tous les écrans du monde.
Le 17 juin 2015, Digital Projection International a présenté un projecteur LED 4K avec support pour la Rec. 2020 espace de couleur.
2016
Le 4 janvier 2016, l’Alliance UHD a annoncé ses spécifications pour Ultra HD Premium, qui inclut le support de la Rec. 2020 espace de couleur.
Le 27 janvier 2016, VESA a annoncé que DisplayPort version 1.4 supportera la Rec. 2020 espace de couleur.
Le 17 avril 2016, Sony a présenté un écran OLED 4K de 140 cm avec le support de Rec. 2020 espace de couleur.
Le 18 avril 2016, le forum Ultra HD a annoncé les lignes directrices de l’industrie pour la phase A de la norme UHD, qui comprend le support de la Rec. 2020 espace de couleur.
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 l’utilisation HDR. Rec.2100 inclut deux définitions de fonctions de transfert de ce type pouvant être utilisées pour HDR:
Quantizer perceptuel (PQ), qui était auparavant normalisé comme SMPTE ST 2084, et
Hybrid Log-Gamma (HLG), qui était auparavant normalisé en tant que ARIB STD-B67.
Le schéma PQ avec 10 bits de profondeur de couleur a également été appelé HDR10. De même, le schéma HLG avec 10 bits de profondeur de couleur a été appelé HLG10. 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.
En plus de définir les représentations de couleur RVB et YCbCr qui sont les mêmes que dans Rec. 2020 sauf pour les fonctions de transfert, Rec. 2100 définit également un schéma de luminance constant appelé ICtCp. Rec. 2100 ne prend pas en charge le schéma YcCbcCrc de Rec. 2020.