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ITU-R-Empfehlung BT.2020 ITU-R-Empfehlung BT.2020, allgemein bekannt unter den Kürzeln Rec. 2020 oder BT.2020, definiert verschiedene Aspekte von UHDTV wie die Bildschirmauflösung, Bildfrequenz, Farbunterabtastung, Farbtiefe, und Farbraum.[1] Sie wurde am 23. August 2012 auf der Website der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) veröffentlicht.[1][2][3][4][5] Technische DetailsAuflösungEmpfehlung 2020 definiert zwei Auflösungen, 3840 × 2160 („4K“) und 7680 × 4320 („8K“).[1] Diese Auflösungen haben ein Seitenverhältnis von 16:9 und nutzen quadratische Bildpunkte.[1] BildfrequenzEmpfehlung 2020 spezifiziert die folgenden Bildfrequenzen: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 23,976p.[1] Nur Vollbildverfahren sind erlaubt.[1] Digitale DarstellungEmpfehlung 2020 definiert eine Farbtiefe von entweder 10 oder 12 Bits pro Abtastwert.[1] Bei 10 Bits pro Abtastwert nutzt Empfehlung 2020 eine Helligkeitswerteskala, bei der der Schwarzpunkt auf den Code 64 und der Weißpunkt auf den Code 940 festgelegt sind.[1] Die Codes 0 bis 3 und 1020 bis 1023 werden für die Zeitreferenz genutzt.[1] Die Codes 4 bis 63 dienen als Helligkeitswerte unterhalb des Schwarzpunktes, während die Codes von 941 bis 1019 Helligkeitswerte oberhalb des Nennspitzenwertes bezeichnen.[1] Bei 12 Bits pro Abtastwert nutzt Empfehlung 2020 eine Helligkeitswerteskala, bei der der Schwarzpunkt auf den Code 256 und der Weißpunkt auf den Code 3760 festgelegt sind.[1] Codes 0 bis 15 und 4080 bis 4095 werden für die Zeitreferenz genutzt.[1] Die Codes 16 bis 255 dienen als Helligkeitswerte unterhalb des Schwarzpunktes, während die Codes von 3761 bis 4079 Helligkeitswerte oberhalb des Nennspitzenwertes bezeichnen.[1] Farbmetrik des Systems
Der Farbraum von Empfehlung 2020 (UHDTV/UHD-1/UHD-2) kann Farben darstellen, die mit dem Farbraum aus Empfehlung 709 (HDTV) nicht darstellbar sind.[6][7] Die von Empfehlung 2020 genutzten RGB-Grundfarben entsprechen einfarbigen Lichtquellen im CIE-Normfarbsystem von 1931.[7][8] Die Wellenlänge der Grundfarben von Empfehlung 2020 sind 630 nm für die Grundfarbe Rot, 532 nm für die grüne Grundfarbe und 467 nm für die blaue Grundfarbe.[8][9] Von dem CIE-Farbraum von 1931 deckt der Farbraum von Empfehlung 2020 einen Bereich von 75,8 %, der Digitalkinobezugsprojektorfarbraum deckt 53,6 %, der Adobe-RGB-Farbraum deckt 52,1 % und der Farbraum von Empfehlung 709 deckt 35,9 % ab.[6] Bei der Entwicklung des Empfehlung-2020-Farbraumes wurde entschieden, real mögliche Farben anstatt imaginärer Farben zu verwenden, um eine Abbildung des Empfehlung-2020-Farbraumes auf einem Anzeigegerät ohne zusätzliche Umrechnungsschaltkreise zu ermöglichen.[10] Da ein größerer Farbraum die Abstände zwischen benachbarten Farbwerten vergrößert, ist ein zusätzliches Bit pro Abtastwert nötig, um dieselbe oder eine höhere Farbpräzision zu erreichen wie bei Empfehlung 709.[10] Die NHK hat die Kontrastempfindlichkeit des Empfehlung-2020-Farbraum anhand der Barten-Gleichung vermessen, welche zuvor schon für die Bestimmung der Farbtiefe bei digital cinema verwendet wurde.[6] Die 11 Bits pro Abtastwert bei dem Empfehlung-2020-Farbraum sind über die gesamte Spanne der Helligkeitsskala feiner als die Kontrastwahrnehmungsschwelle.[6] Die NHK plant für ihr UHDTV-System, Super Hi-Vision, die Verwendung von RGB mit 12 Bits pro Abtastwert.[6][11] Luma-KoeffizientenEmpfehlung 2020 erlaubt RGB- und YCbCr-Signalformate mit 4:4:4-, 4:2:2- und 4:2:0-Farbunterabtastung.[1] Empfehlung 2020 legt fest, dass ein eventuelles Luma-Signal (Y') die R’G’B’-Koeffizienten 0,2627 für Rot, 0,6780 für Grün und 0,0593 für Blau nutzt.[1] ÜbertragungsfunktionEmpfehlung 2020 definiert eine nichtlineare Übertragungsfunktion, die zur Gammakorrektur bei RGB und YCbCr genutzt werden kann.[1] RGB kann verwendet werden, wenn beste Qualität erforderlich ist.[1] YCbCr kann verwendet werden, wenn die Hauptanforderung die Kompatibilität zu SDTV/HDTV-Betrieb ist, und ermöglicht Farbunterabtastung.[1] Die Luma- und Chroma-Komponenten in YCbCr werden aus gammakorrigiertem RGB berechnet.[10] Empfehlung 2020 definiert auch eine linear kodierte Version von YCbCr, die YcCbcCrc genannt wird.[1] YcCbcCrc kann eingesetzt werden, wenn ein möglichst originalgetreuer Erhalt der Helligkeitsinformation vorrangig ist.[1] Die Luma- und Chroma-Komponenten in YcCbcCrc werden aus linearem RGB berechnet und nachher gammakorrigiert.[10] Empfehlung 2020 mit 10 Bits pro Abtastwert nutzt dieselbe nichtlineare Übertragungsfunktion wie Empfehlung 709.[1][12] Bei 12 Bits pro Abtastwert ändert sich die Übertragungsfunktion bei Empfehlung 2020, da der Minimalwert auf der Helligkeitsskala zwischen 0 und 1, bei dem die nichtlineare Funktion beginnt, mit 0,0181 statt 0,018 höher liegt.[1][12] Die nichtlineare Übertragungsfunktion von Empfehlung 2020 ist nahe 0 linear und geht dann für den Rest der Helligkeitsskala in eine Potenzfunktion über:[1]
Wenngleich die Übertragungsfunktion von Empfehlung 2020 für die Kodierung verwendet werden kann, wird angenommen, dass die meisten Produktionen einen Referenzmonitor verwenden, der eine Bilddarstellung gemäß der Übertragungsfunktion aus der ITU-R-Empfehlung BT.1886 hat, und dass der Referenzmonitor gemäß der ITU-R-Empfehlung BT.2035 bewertet wird.[1][13][14] Bei der Produktion von Inhalten nach Empfehlung 2020 können auch andere Übertragungsfunktionen wie der Dolby Perceptual Quantizer (PQ) benutzt werden.[15] WeblinksQuellen
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