La Recomendación BT.2020 de la UIT-R , más conocida por las abreviaturas Rec. 2020 o BT.2020 , define diversos aspectos de la televisión de ultraalta definición (UHDTV) con rango dinámico estándar (SDR) y amplia gama cromática (WCG), incluidas las resoluciones de imagen , las velocidades de cuadro con barrido progresivo , las profundidades de bits , los colores primarios , las representaciones de color RGB y luma-chroma , los submuestreos de croma y una función de transferencia optoelectrónica . [2] La primera versión de la Rec. 2020 se publicó en el sitio web de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) el 23 de agosto de 2012, y desde entonces se han publicado dos ediciones más. [2] [1] [3] [4] [5]
La Rec. 2020 se amplía para el alto rango dinámico (HDR) con la Rec. 2100 , que utiliza los mismos colores primarios que la Rec. 2020.
Rec. 2020 define dos formatos de imagen estándar de 3840 × 2160 ("4K") y 7680 × 4320 ("8K"). [2] Ambos tienen una relación de aspecto de 16:9 y utilizan píxeles cuadrados . [2]
Rec. 2020 especifica las siguientes velocidades de cuadro: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p. [2] Solo se permiten velocidades de cuadro de exploración progresiva . [2]
La Recomendación 2020 define una profundidad de bits de 10 bits por muestra o 12 bits por muestra. [2]
10 bits por muestra Rec. 2020 utiliza niveles de vídeo donde el nivel de negro se define como código 64 y el pico nominal se define como código 940. Los códigos 0-3 y 1.020-1.023 se utilizan para la referencia de tiempo. Los códigos 4 a 63 proporcionan datos de vídeo por debajo del nivel de negro, mientras que los códigos 941 a 1.019 proporcionan datos de vídeo por encima del pico nominal. [2]
12 bits por muestra Rec. 2020 utiliza niveles de vídeo donde el nivel de negro se define como código 256 y el pico nominal se define como código 3760. Los códigos 0-15 y 4080-4095 se utilizan para la referencia de tiempo. 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]
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 locus 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 espacio de color Rec. 709 cubre el 35,9 %. [6]
Durante el desarrollo del espacio de color Rec. 2020 se decidió que utilizaría colores reales, en lugar de colores imaginarios , de modo que fuera posible mostrar el espacio de color Rec. 2020 en una pantalla sin la necesidad de circuitos de conversión. [12] Dado que un espacio de color más grande aumenta la diferencia entre colores, se necesita un aumento 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 de 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. [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] [13]
La Rec. 2020 define una función de transferencia no lineal para la corrección gamma que es la misma función de transferencia no lineal que se utiliza en la Rec. 709 , excepto que sus parámetros se dan (solo para 12 bits) con mayor precisión: [2] [14]
La norma dice que para fines prácticos se pueden utilizar los siguientes valores de α y β :
Si bien 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 la apariencia de utilizar una función de transferencia equivalente a gamma 2.4, como se define en ITU-R BT.1886 , y que el monitor de referencia se evalúe en condiciones de visualización como se define en Rec. ITU-R BT.2035. [2] [15] [16]
Rec. 2020 permite formatos de señales RGB y luma-croma con muestreo de resolución completa 4:4:4 y formatos de señales luma-croma con submuestreo de croma 4:2:2 y 4:2:0 . [2] Admite dos tipos de señales luma-croma, llamadas YCbCr e YcCbcCrc.
Se puede utilizar YCbCr cuando la máxima prioridad es la compatibilidad con las prácticas operativas SDTV y HDTV existentes . [2] [12] La señal de luma (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 (denominados 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 compensan con constantes y se redondean a números enteros.
El esquema YcCbcCrc es una representación luma-chroma de "luminancia constante". [2] YcCbcCrc se puede utilizar cuando la máxima prioridad es la retención más precisa de la información de luminancia. [2] El componente luma en YcCbcCrc se calcula utilizando 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 cromáticos 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′.
Al igual que el contenido de definición estándar que utiliza SMPTE C o NTSC 1953 , los colores primarios BT.2020 deben administrarse en función de los colores primarios de la pantalla. Esto es diferente a cambiar la matriz YCbCr. El contenido HD se administra en función de los colores primarios BT.709 en valores lineales. BT.2020 y BT.2100 suelen administrarse en función de los colores P3-D65. [17] [18] [19] Las barras de colores de referencia para BT.2020 son ARIB STD-B66. [20]
HDMI 2.0 admite el espacio de color Rec. 2020. [21] HDMI 2.0 puede transmitir 12 bits por muestra RGB a una resolución de 2160p y una velocidad de cuadros de 24/25/30 fps o puede transmitir 12 bits por muestra 4:2:2/4:2:0 YCbCr a una resolución de 2160p y una velocidad de cuadros de 50/60 fps. [21]
El espacio de color Rec. 2020 es compatible con H.264/MPEG-4 AVC y H.265/ High Efficiency Video Coding (HEVC). [22] [23] [24] El perfil Main 10 en HEVC se agregó en base a la propuesta JCTVC-K0109 que proponía que se agregara un perfil de 10 bits a HEVC para aplicaciones de consumo. [25] La propuesta establecía que esto era para permitir una mejor calidad de video y para admitir el espacio de color Rec. 2020 que será utilizado por UHDTV. [25]
El 11 de septiembre de 2013, ViXS Systems anunció el SoC XCode 6400 que admite una resolución de 4K a 60 fps, el perfil Main 10 de HEVC y el espacio de color Rec. 2020. [26]
El 22 de mayo de 2014, Nanosys anunció que, utilizando una película de mejora de puntos cuánticos (QDEF), se modificó un televisor LCD actual para que pudiera cubrir el 91 % del espacio de color Rec. 2020. [27] Los ingenieros de Nanosys creen que con filtros de color LCD mejorados es posible fabricar un LCD que cubra el 97 % del espacio de color Rec. 2020. [27]
El 4 de septiembre de 2014, Canon Inc. lanzó una actualización de firmware que agregó soporte para el espacio de color Rec. 2020 a sus modelos de cámara EOS C500 y EOS C500 PL y su pantalla DP-V3010 4K. [28] [29]
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 3840 x 2160) a velocidades de cuadro de hasta 60 fps. [30] El estándar codificará videos bajo el estándar de codificación de video de alta eficiencia . [30] Los discos Blu-ray 4K admiten una mayor precisión de color al aumentar la profundidad de color a 10 bits por color y una mayor gama de colores al usar el espacio de color Rec. 2020. [30] 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 velocidad de datos puede alcanzar hasta 128 Mbit/s. [30] Los primeros títulos de Blu-ray Ultra HD fueron lanzados oficialmente por cuatro estudios el 1 de marzo de 2016. [31]
El 6 de noviembre de 2014, Google agregó soporte para el espacio de color Rec. 2020 a VP9 . [32]
El 7 de noviembre de 2014, los desarrolladores de DivX anunciaron que la versión 1.4.21 de DivX265 había agregado soporte para el perfil Main 10 de HEVC y el espacio de color Rec. 2020. [33]
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 . [34] [35]
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, video de 48 bits, el espacio de color Rec. 2020, soporte de alto rango dinámico, un conector superMHL reversible de 32 pines y carga de energía de hasta 40 vatios. [36] [37] [38]
El 7 de enero de 2015, Ateme agregó soporte para el espacio de color Rec. 2020 a su plataforma de video TITAN File. [39]
El 18 de marzo de 2015, Arri anunció la línea SXT de cámaras Arri Alexa que admitirán la grabación Apple ProRes con una resolución de 4K y el espacio de color Rec. 2020. [40] [41]
El 8 de abril de 2015, Canon Inc. anunció la pantalla 4K DP-V2410 y la cámara EOS C300 Mark II con soporte para el espacio de color Rec. 2020. [42] [43]
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 una luz casi monocromática. [44] [45] La NHK declaró que en el momento de su anuncio, esta pantalla LCD 4K tiene la gama de colores más amplia de cualquier pantalla del mundo. [46]
El 17 de junio de 2015, Digital Projection International presentó un proyector LED 4K con soporte para el espacio de color Rec. 2020. [47]
El 4 de enero de 2016, la UHD Alliance anunció sus especificaciones para Ultra HD Premium, que incluyen soporte para el espacio de color Rec. 2020. [48]
El 27 de enero de 2016, VESA anunció que la versión 1.4 de DisplayPort admitirá el espacio de color Rec. 2020. [49]
El 17 de abril de 2016, Sony presentó una pantalla OLED 4K de 55 pulgadas (140 cm) con soporte del espacio de color Rec. 2020. [50]
El 18 de abril de 2016, el Ultra HD Forum anunció las pautas de la industria para la Fase A de UHD, que incluyen soporte para el espacio de color Rec. 2020. [51] [52]
En la semana de exhibición SID 2017, AUO mostró una pantalla AMOLED HD 720p plegable de 5" capaz de mostrar el 95 % del espacio de color Rec. 2020. Aunque 720p no está especificado por Rec. 2020, la cobertura del espacio de color es digna de mención.
Las directrices del Ultra HD Forum para la fase A de UHD incluyen compatibilidad con formatos SDR con 10 bits de profundidad de color basados en las gamas de colores Rec. 709 y Rec. 2020 y también en los formatos HDR10 y HLG de Rec. 2100, que se supone que comenzarán en 2017. [51]
En la semana de exhibición de SID 2018, varias empresas exhibieron pantallas que pueden cubrir más del 90 % del espacio de color Rec. 2020. JDI exhibió una mejora de su monitor de transmisión LCD 8k de 17,3" que funciona con un sistema de retroiluminación láser RGB. Esto permite que la pantalla reproduzca el 97 % del espacio de color Rec. 2020.
La Recomendación 2100 de la UIT-R publicada en julio de 2016 define los formatos de alto rango dinámico (HDR) para resoluciones HDTV 1080p y 4K/8K UHDTV. [53] Estos formatos utilizan los mismos colores primarios que la Recomendación 2020, pero con diferentes funciones de transferencia para el uso de HDR. La Recomendación 2100 no admite el esquema YcCbcCrc de la Recomendación 2020.
