Рек. 709 , также известный как Rec.709 , BT.709 и ITU 709 , - это стандарт, разработанный ITU-R для кодирования изображений и характеристик сигналов телевидения высокой четкости .
Статус | Одобренный |
---|---|
Впервые опубликовано | 16 ноября 1993 г . [1] [2] |
Последняя версия | BT.709-6 17 июня 2015 г . [1] [3] |
Авторы | МСЭ-R |
Базовые стандарты | Рек.709, BT.709, ITU — 709 |
Домен | Цифровая обработка изображений |
Веб-сайт | WWW |
Самая последняя версия - BT.709-6, выпущенная в 2015 году. BT.709-6 определяет характеристики изображения как имеющие ( широкоэкранное ) соотношение сторон 16: 9, 1080 активных строк на изображение, 1920 отсчетов на строку и квадрат. соотношение сторон пикселя.
Первая версия стандарта была одобрена CCIR как Rec.709 в 1990 году (также была CCIR Rec. XA / 11 MOD F [4] в 1989 году) с заявленной целью создания всемирного стандарта HDTV. ITU заменил CCIR в 1992 году и впоследствии выпустил BT.709-1 в ноябре 1993 года. [2] Эти ранние версии по-прежнему оставляли много безответных вопросов, и отсутствие консенсуса в отношении всемирного стандарта HDTV было очевидным. Таким образом, некоторые ранние системы HDTV, такие как 1125/60 и 1250/50, все еще были частью стандарта даже в 2002 году в BT.709-5. [5]
Технические подробности
Стандарт находится в свободном доступе на веб-сайте МСЭ , и этот документ следует использовать в качестве авторитетной ссылки. Основное краткое изложение приведено ниже.
Разрешение изображения
В Рекомендации МСЭ-R BT.709-6 определяется общий формат изображения (CIF), в котором характеристики изображения не зависят от частоты кадров. Размер изображения составляет 1920x1080 пикселей, а общее количество пикселей составляет 2 073 600 пикселей. [6]
Предыдущие версии BT.709 включали устаревшие системы, такие как системы HDTV 1035i30 и 1152i25 . Сейчас они устарели и заменены системой, определенной в ITU BT.709-6 2015 года.
Частота кадров
BT.709 предлагает различные частоты кадров и схемы сканирования, которые наряду с отделением размера изображения от частоты кадров обеспечили гибкость BT.709, чтобы стать мировым стандартом для HDTV. Это позволяет производителям создавать единый телевизор или дисплей для всех рынков по всему миру.
BT.709-6 определяет следующие частоты кадров, где P указывает прогрессивно сканированный кадр , PsF указывает прогрессивно сегментированные кадры , а I указывает чересстрочный :
- 24 / П, 24 / ПсФ, 23.976 / П, 23.976 / ПсФ
- соответствовать частоте кадров, используемой для театральных движущихся изображений. Дробные скорости для совместимости с «понижающими» скоростями, используемыми с NTSC.
- 50 / P, 25 / P, 25 / PsF, 50 / I (25 кадров в секунду)
- регионы, в которых раньше использовались системы с частотой 50 Гц, такие как PAL или SECAM. Дробных ставок нет, так как в PAL и SECAM не было выпадающего списка NTSC.
- 60 / P, 59,94 / P, 30 / P, 30 / PsF, 29,97 / P, 29,97 / PsF, 60 / I (30 кадров в секунду), 59,94 / I (29,97 кадра в секунду)
- регионы, в которых раньше использовались системы с частотой 60 Гц, такие как NTSC. Здесь снова дробные скорости предназначены для совместимости с устаревшими скоростями понижения NTSC.
Захват, кодирование и распространение изображений
Согласно BT.709, камеры могут снимать как в прогрессивной, так и в чересстрочной форме. Видео, захваченное в прогрессивном формате, может быть записано, транслировано или передано в потоковом режиме в виде прогрессивного или прогрессивного сегментированного кадра (PsF). Видео, захваченное с использованием чересстрочного режима, должно распространяться как чересстрочное, если только процесс деинтерлейсинга не применяется в постпроизводстве.
В случаях, когда захваченное изображение с прогрессивной разверткой распространяется в режиме сегментированных кадров, частота сегмента / поля должна быть вдвое больше частоты кадров. Таким образом, 30 / PsF имеет ту же скорость поля, что и 60 / I.
Первичные цветности
Цветовое пространство | Белая точка | Первичные | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
x W | y W | х R | y R | x G | y G | x B | y B | |
МСЭ-R BT.709 | 0,3127 | 0,3290 | 0,64 | 0,33 | 0,30 | 0,60 | 0,15 | 0,06 |
Обратите внимание, что красный, синий и y G совпадают с основными цветами EBU Tech 3213 (PAL), в то время как x G находится на полпути между EBU Tech 3213 x G и SMPTE C x G (PAL и NTSC - это два типа BT.601- 6). В охвате цветового пространства CIE 1931 Rec. 709 (и производное цветовое пространство sRGB ) почти идентично Rec. 601 и покрывает 35,9%. [8] Он также охватывает 33,24% от CIE 1976 u'v ' [9] [10] и 33,5% от CIE 1931 xy. [10] Белая точка - D 65, как указано в стандартном наблюдателе 2 ° .
Передаточные характеристики
Рек. 709 определяет только OECF / OETF ( оптоэлектрическую передаточную функцию ) кодирования HDTV применительно к камере, известную как гамма камеры (иногда обозначаемая как гамма « привязанная к сцене» [11] ). Рек. 709 передаточная функция от линейного сигнала ( яркости ) к нелинейному ( напряжение ) является линейной в нижней части, а затем переходит в степенную функцию для остальной частидиапазон: [12]
Здесь число 1,099 (называемое α) имеет значение 1 + 5,5 * β = 1,099296826809442 ... и β имеет значение 0,018053968510807 ..., а 0,099 равно 1,099 - 1. [13] Эти значения получены из этих одновременных уравнений [14 ] , которые необходимы для плавного соединения двух сегментов кривой:
Преобразование в линейное происходит следующим образом.
Степенная функция от большинства (TRC кривого отклика тона ) составляет 0,45, а потому , что компенсируется за счетом линейного участка в результате эквивалентной гамма более приближенная к 0.50-0.53 (обратному из которых приблизительно гаммы 1,9-2,0 для преобразования обратно к линейному).
Хотя Rec. 709 не определяет относящуюся к дисплею гамму (EOCF / EOTF ), гамма дисплея обсуждается в EBU Tech 3320 и указывается в ITU-R BT.1886 как эквивалентная гамма 2,4, которая отклоняется от нее в черной области в зависимости от того, насколько глубока черный есть. [15] [16] Это более высокая гамма, чем 2,0, на которые указывают приведенные выше математические вычисления, потому что телевизионная система была специально разработана с сквозной системной гаммой около 1,2, чтобы обеспечить компенсацию тусклого окружающего звука. ' эффект. Следовательно, гамма монитора не является обратной гамме камеры. [17]
Стоит отметить, что Рек. 709 и sRGB имеют одинаковые первичные цветности и цветность белой точки; однако sRGB явно выводится (отображается) с эквивалентной гаммой 2,2 ( фактическая функция также является кусочной). [18]
В типичной производственной практике функция кодирования источников изображения регулируется таким образом, чтобы окончательное изображение имело желаемый эстетический вид при просмотре на эталонном мониторе с гаммой 2,4 (согласно ITU-R BT.1886) в тусклой эталонной среде просмотра ( согласно Рекомендации МСЭ-R BT.2035 это 10 люкс для D 65 или D 93 в Японии). [19] [20] [21] Тем не менее, у BT.1886 есть проблема в HDR, и поэтому BT.2390 определяет шлиц Эрмита (EETF), который добавляет коэффициент сужения (1 - E 2 ) 4 к BT.1886.
Цифровое представление
Рек. 709 определяет кодирование R'G'B 'и кодирование Y'C B C R , каждое с 8 или 10 битами на выборку в каждом цветовом канале. При 8-битном кодировании каналы R ' , B' , G ' и Y' имеют номинальный диапазон [16..235], а каналы C B и C R имеют номинальный диапазон [16..240]. ] с нейтральным значением 128. Таким образом, в ограниченном диапазоне R'G'B ' эталонный черный равен (16, 16, 16), эталонный белый - (235, 235, 235), а в Y'C B C R эталонный черный - (16, 128, 128). а эталонный белый - (235, 128, 128). Допускаются значения вне номинальных диапазонов, но обычно они будут ограничены для трансляции или отображения (за исключением Superwhite и xvYCC ). Значения 0 и 255 зарезервированы как временные ссылки (SAV и EAV) и могут не содержать данных о цвете (для 8 бит, для 10 бит больше значений зарезервировано, а для 12 бит даже больше, никакие значения не зарезервированы в файлах или в режиме RGB или цифровые режимы YCbCr полного диапазона, такие как sYCC или opYCC ). Рек. В 10-битной кодировке 709 используются номинальные значения, в четыре раза превышающие 8-битную кодировку, для упрощения преобразования используется простое заполнение опорных значений, например 240 просто дополняется двумя конечными нулями и дает 960 для 10-битной максимальной цветности. [22] Рек. Номинальные диапазоны 709 такие же, как те, которые определены в Рек. 601 . [23]
Преобразование стандартов
Преобразование между различными стандартами частоты кадров видео и кодирования цвета всегда было проблемой для производителей контента, распространяющих контент в регионах с разными стандартами и требованиями. В то время как BT.709 облегчил проблему совместимости с точки зрения потребителя и производителя телевизора, средства вещания по-прежнему используют определенную частоту кадров в зависимости от региона, например 29,97 в Северной Америке или 25 в Европе, что означает, что для вещательного контента по-прежнему требуется как минимум преобразование частоты кадров.
Преобразование стандартного разрешения
Обширная унаследованная библиотека программ и контента стандартной четкости создает дополнительные проблемы. NTSC , PAL и SECAM - все это чересстрочные форматы с соотношением сторон 4: 3 и относительно низким разрешением. Масштабирование их до разрешения HD с соотношением сторон 16: 9 представляет ряд проблем.
Во-первых, это возможность отвлечения артефактов движения из-за чересстрочного видеоконтента. Решение состоит в том, чтобы либо преобразовать с повышением частоты только в чересстрочный формат BT.709 с той же скоростью поля и масштабировать поля независимо, либо обработать их для деинтерлейсинга и удаления межполевого движения, создавая прогрессивные кадры.
Во-вторых, это вопрос соотношения сторон. Обрезка верхней или нижней части рамки стандартного разрешения может работать или не работать, в зависимости от того, позволяет ли это композиция и есть ли графика или заголовки, которые могут быть обрезаны.
Кроме того, основные цвета NTSC для красного, зеленого и синего цветов отличаются от цветов BT.709. Красный и синий основные цвета для PAL и SECAM такие же, как у BT.709, с незначительным изменением зеленого цвета. Правильное преобразование NTSC означает использование LUT (таблицы поиска) для преобразования цветов в новое цветовое пространство. [24] [25]
Коэффициенты яркости
При кодировании видео Y'C B C R BT.709 создает гамма-кодированную яркость ( Y ' ), используя матричные коэффициенты 0,2126, 0,7152 и 0,0722 (вместе они складываются в 1). BT.709-1 использовал немного другие 0.2125, 0.7154, 0.0721 (заменены на стандартные в BT.709-2). Хотя всемирное соглашение о единой системе R'G'B 'было достигнуто с помощью Рек. 709, принятие различных коэффициентов яркости (которые получены из основных цветов и точки белого [25] ) для Y'C B C R требует использования другого декодирования яркости и цветности для стандартной четкости и высокой четкости. [26]
Программное и аппаратное обеспечение для преобразования
Эти проблемы могут быть решены с помощью программного обеспечения для обработки видео, которое может быть медленным, или аппаратных решений [27], которые позволяют выполнять преобразование в реальном времени и часто с улучшением качества.
Ретрансфер фильма
Более идеальное решение - вернуться к оригинальным элементам фильма для проектов, которые были созданы на основе фильма. Из-за унаследованных проблем международного распространения многие телевизионные программы, снятые на пленку, использовали традиционный процесс негативной резки, а затем имели единственную мастер-копию фильма, которую можно было телесинфицировать для различных форматов. В этих проектах можно ретранслировать свои мастер- копии нарезки негативов на мастер-пленки BT.709 по разумной цене и получить выгоду от полного разрешения пленки.
С другой стороны, для проектов, которые были созданы на основе фильма, но завершили их онлайн-мастер с использованием онлайн-методов видео, потребуется повторно телесинить отдельные необходимые кадры фильма, а затем повторно собрать, что требует значительно большего количества труда и машинного времени. случай, по сравнению с телесином для согласованного негатива. В этом случае использование преимуществ оригинала пленки повлечет за собой гораздо более высокие затраты на согласование оригиналов пленки с новым мастером HD.
Отношение к sRGB
sRGB был создан после ранней разработки Rec.709. Создатели sRGB решили использовать те же основные цвета и точку белого, что и Rec.709, но изменили кривую тональной характеристики (иногда называемую гаммой ), чтобы лучше соответствовать предполагаемому использованию в офисах и более ярких условиях, чем просмотр телевизора в темной гостиной.
Смотрите также
- Рек. 601 , сопоставимый стандарт для телевидения стандартной четкости (SDTV)
- Рек. 2020 , стандарт для телевидения сверхвысокой четкости (UHDTV) с широкой цветовой гаммой (WCG)
- Рек. 2100 , стандарт для телевидения с широким динамическим диапазоном (HDR-TV) с разрешением FHD и UHD
- sRGB , стандартное цветовое пространство для веб / компьютерной графики, основанное на Rec. 709 основных цветов и точка белого
Рекомендации
- ^ a b «BT.709: Значения параметров для стандартов HDTV для производства и международного обмена программами» . www.itu.net . nd . Проверено 19 апреля 2021 .
- ^ а б «BT.709: значения основных параметров для стандарта HDTV для студии и для международного обмена программами» . www.itu.net . Рек. 709-01. 1993-11-16 . Проверено 19 апреля 2021 .
- ^ «BT.709: Значения параметров для стандартов HDTV для производства и международного обмена программами» . www.itu.net . Рек. 709-06. 2015-06-07 . Проверено 19 апреля 2021 .
- ^ «Выводы внеочередного собрания 11-й исследовательской комиссии по телевидению высокой четкости» (PDF) . 1989 г.
- ^ «ITU-R BT.709-5» . МСЭ-R . МСЭ-R.
- ^ "Рек.709-6" (PDF) . МСЭ-R . МСЭ-R . Проверено 10 декабря 2020 .
- ^ Рек. МСЭ-R. BT.709-5 стр. 18, пункты 1.3 и 1.4
- ^ « « Super Hi-Vision »как телевидение нового поколения и его параметры видео» . Информационный дисплей. Архивировано из оригинала на 2013-01-12 . Проверено 1 января 2013 .
- ^ Сюй Янь; Ли Янь; Ли Гуйлин (май 2009 г.). «Разновидность метода нелинейного квантования для расширения цветовой гаммы системы DTV» . 2009 13-й Международный симпозиум по бытовой электронике IEEE: 141–143. DOI : 10.1109 / ISCE.2009.5156953 .
- ^ а б «The Pointer's Gamut - Покрытие реальных цветов поверхности цветовыми пространствами RGB и широкой гаммой - TFT Central» . www.tftcentral.co.uk . Проверено 5 февраля 2021 .
- ^ «Профили сцены и отображения, на которые ссылаются Крис и Триш Мейер - Коалиция ProVideo» . Проверено 16 января 2021 .
- ^ Рек. МСЭ-R. BT.709-6 стр. 3, пункт 1.2 https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.709-6-201506-I!!PDF-E.pdf
- ^ «H.273: Независимые от кодирования кодовые точки для идентификации типа видеосигнала» . www.itu.int . Проверено 16 января 2021 .
- ^ «BT.2020: Значения параметров для телевизионных систем сверхвысокой четкости для производства и международного обмена программами» . www.itu.int . Проверено 16 января 2021 .
- ^ «BT.1886: 10 вопросов, 10 ответов» (PDF) .
- ^ «Программное обеспечение для калибровки видео ChromaPure» . www.chromapure.com . Проверено 28 марта 2021 .
- ^ EBU Tech 3320, стр. 11, https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3320.pdf
- ^ Пойнтон, Чарльз (2012). Цифровое видео и алгоритмы и интерфейсы HD . Берлингтон, Массачусетс: Эльзевир / Морган Кауфманн. п. 321. ISBN. 978-0-12-391926-7.
- ^ Рек. МСЭ-R. BT.709-6 стр. 3 сноска 1
- ^ ITU-R BT.1886 https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.1886-0-201103-I!!PDF-E.pdf
- ^ МСЭ-R BT.2035
- ^ «SpectraCal • Просмотр темы - YCbCr v RGB, Какое цветовое пространство является библейским?» . web.archive.org . 2015-09-12 . Проверено 28 апреля 2021 .
- ^ Рек. МСЭ-R. BT.601-5, 1995
- ^ Паркер, Северо-Запад (1966). «Анализ необходимых поправок декодера для работы цветного приемника с нестандартными первичными преобразователями» . IEEE Transactions on Broadcast and Television Receivers . 12 (1): 23–32. DOI : 10.1109 / TBTR1.1966.4319950 . ISSN 0018-9308 .
- ^ а б "RP 177: 1993 - Рекомендуемая практика SMPTE - Вывод основных уравнений цветности телевидения" . RP 177: 1993 . 1993. С. 1–4. DOI : 10.5594 / SMPTE.RP177.1993 . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ «Яркость, яркость и переход на ЦТВ» . poynton.ca . 6 февраля 1998 . Проверено 7 мая 2021 .
- ^ "Конвертер Blackmagic Teranex" . Blackmagic Designs . Проверено 10 декабря 2020 .
Внешние ссылки
- МСЭ-R BT.709-6 : Значения параметров для стандартов ТВЧ для производства и международного обмена программами. Июнь 2015 г. Обратите внимание, что -6 - текущая версия; предыдущие версии были от -1 до -5 .
- Пойнтон, Чарльз, единообразие восприятия, рендеринг изображения, состояние изображения и Rec. 709 . Май 2008 г.
- sRGB : МЭК 61966-2-1: 1999