Рек. 709

Основные цвета BT.709 показаны на диаграмме цветности CIE 1931 x, y . Цветности в пределах цветовой гаммы BT.709 будут попадать в треугольник, соединяющий основные цвета. Также показана белая точка BT.709 , Illuminant D65 .

Рекомендация МСЭ-R BT.709-6 - это канонический справочник МСЭ-R, который стандартизирует кодирование изображения и характеристики сигналов телевидения высокой четкости . Он также известен под сокращениями Rec.709 , BT.709 и ITU 709 .

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 с заявленной целью создания всемирного стандарта HDTV. ITU заменил CCIR в 1992 году и впоследствии выпустил BT.709-1 в ноябре 1993 года. Эти ранние версии все еще оставляли много вопросов без ответа, 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. ^[1]

Технические детали [ править ]

Стандарт находится в свободном доступе на веб-сайте МСЭ , и этот документ следует использовать в качестве авторитетной ссылки. Основное кратко излагается ниже.

Разрешение изображения [ править ]

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. ^[2]

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 [ править ]

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 / P, 24 / PsF, 23.976 / P, 23.976 / PsF , которые соответствуют 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) для регионов, 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 кадров в секунду) для регионов, в которых ранее 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 [ править ]

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 [ править ]

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 _W (PAL и NTSC - это два типа BT.470). . В охвате цветового пространства CIE 1931 Rec. 709 (и производное цветовое пространство sRGB ) почти идентично Rec. 601 и покрывает 35,9%. ^[4] Он также охватывает 33,24% от CIE 1976 u'v ' ^{[5] [6]} и 33,5% от CIE 1931 xy. ^[6] Белая точка - D 65, как указано в стандартном наблюдателе 2 °..

Характеристики передачи [ править ]

Рек. 709 определяет только OECF / OETF ( оптоэлектрическую передаточную функцию ) HDTV- кодирования применительно к камере, известную как гамма камеры (иногда обозначаемая как « гамма по отношению к сцене» ^[7] ). Рек. 709 передаточная функция от линейного сигнала ( яркости ) к нелинейному ( напряжение ) является линейной в нижней части, а затем переходит в степенную функцию для остальной части диапазона: ^[8]${\ displaystyle [0..1]}$

${\ displaystyle V = {\ begin {case} 4.500L & L <0.018 \\ 1.099L ^ {0.45} -0.099 & L \ geq 0.018 \ end {cases}}}$

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. ^[9] Эти значения получены из этих одновременных уравнений ^{[10 ]} , которые необходимы для плавного соединения двух сегментов кривой:

${\displaystyle {\begin{cases}4.5\beta =\alpha \beta ^{0.45}-\alpha +1\\4.5=0.45\alpha \beta ^{-0.55}\end{cases}}}$

Преобразование в линейное происходит следующим образом.

${\displaystyle L={\begin{cases}{\dfrac {V}{4.5}}&V<0.081\\\left({\dfrac {V+0.099}{1.099}}\right)^{\frac {1}{0.45}}&V\geq 0.081\end{cases}}}$

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. ^[11] Это более высокая гамма, чем 2,0, на которые указывает приведенная выше математика, потому что телевизионная система была специально спроектирована с сквозной системной гаммой около 1,2, чтобы обеспечить компенсацию эффекта «тусклого объемного звучания». Следовательно, гамма монитора не является обратной гамме камеры. ^[12]

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). ^[13]

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 ITU-R BT.2035 это 10 люкс для D ₆₅ или D ₉₃ в Японии). ^{[14] [15] [16]} 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 [ править ]

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), а эталонный белый - (235, 235, 235), а в Y'C _B C _R, эталонный черный - (16, 128, 128), 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 в качестве эталонов синхронизации и могут не содержать данных цвета (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). Рек. 10-битное кодирование 709 использует номинальные значения в четыре раза больше, чем 8-битное кодирование. Рек. Номинальные диапазоны 709 такие же, как определенные в Рек. 601 . ^[17]

Преобразование стандартов [ править ]

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 широковещательного контента по-прежнему требуется как минимум преобразование частоты кадров.

Преобразование стандартного разрешения [ править ]

Обширная унаследованная библиотека программ и контента стандартной четкости создает дополнительные проблемы. NTSC , PAL и SECAM - 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 и / или нижней части рамки стандартной четкости 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.

Коэффициенты яркости [ править ]

При кодировании видео Y'C _B C _R BT.709 создает гамма-кодированную яркость ( Y ' ) с использованием коэффициентов R'G'B ' 0,2126, 0,7152 и 0,0722 (вместе они добавляют к 1). BT.709-1 использовал немного другие 0.2125, 0.7154, 0.0721 (изменен на стандартный в BT.709-2). Хотя всемирное соглашение о единой системе R'G'B 'было достигнуто с помощью Рек. 709, принятие разных коэффициентов яркости для Y'C _B C _R требует использования другого декодирования яркости-цветности для стандартной четкости и высокой четкости. ^[18]

Программное и аппаратное обеспечение для преобразования [ править ]

Эти проблемы могут быть решены с помощью программного обеспечения для обработки видео, которое может быть медленным, или аппаратных решений ^[19], которые позволяют выполнять преобразование в реальном времени и часто с улучшением качества.

Ретрансфер фильма [ править ]

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 один мастер-фильм, который можно было телесиндировать для разных 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 [ править ]

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.

См. Также [ править ]

• 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

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• 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 .
• [2] : Пойнтон, Чарльз, единообразие восприятия, рендеринг изображения, состояние изображения и Рек. 709. Май, 2008.
• sRGB : МЭК 61966-2-1: 1999