Rec. 2020

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1. 개요
2. 기술 정보
3. 구현
4. Rec. 2100
참조

1. 개요

Rec. 2020은 4K (3840×2160) 및 8K (7680×4320) 해상도를 지원하는 영상 표준으로, 16:9 화면비와 정사각형 픽셀을 사용한다. 120p에서 23.976p까지 다양한 프레임 레이트를 지원하며, 10비트 또는 12비트 색 깊이를 정의한다. Rec. 2020 색 공간은 Rec. 709보다 훨씬 넓은 범위를 가지며, RGB 원색의 파장은 빨간색 630nm, 녹색 532nm, 파란색 467nm이다. HDMI 2.0, H.264/MPEG-4 AVC, H.265/HEVC 등 다양한 기술에서 지원하며, 퀀텀닷 기술을 통해 기존 LCD TV에서도 구현이 가능하다. Rec. 2020은 Rec. 2100과 함께 사용되기도 한다.

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Rec. 2020
개요
명칭	Rec. 2020
긴 이름	(제공된 문서에 긴 이름 정보가 없음)
원어 명칭	(제공된 문서에 원어 명칭 정보가 없음)
원어 명칭 언어	(제공된 문서에 원어 명칭 언어 정보가 없음)
CIE 1931 색도 다이어그램. Rec. 2020 (UHDTV) 색 공간 삼각형 및 원색 위치 표시. Rec. 2020은 광원 D65를 백색점으로 사용한다.
상태	승인됨
시작 연도	(제공된 문서에 시작 연도 정보가 없음)
최초 게시일	2012년 8월 23일
버전	BT.2020-2
버전 날짜	2015년 10월 14일
미리 보기	(제공된 문서에 미리 보기 정보가 없음)
미리 보기 날짜	(제공된 문서에 미리 보기 날짜 정보가 없음)
조직	(제공된 문서에 조직 정보가 없음)
위원회	(제공된 문서에 위원회 정보가 없음)
편집자	(제공된 문서에 편집자 정보가 없음)
저자	ITU-R
기반 표준	Rec. 2020, BT.2020
관련 표준	(제공된 문서에 관련 표준 정보가 없음)
약어	(제공된 문서에 약어 정보가 없음)
도메인	디지털 이미지 처리
라이선스	(제공된 문서에 라이선스 정보가 없음)
웹사이트	Rec. 2020 웹사이트

2. 기술 정보

Rec. 2020 표준은 다음과 같은 기술적 세부 사항을 정의한다.

RGB 색 공간 파라미터^[55]
색 공간	백색점		원색
색 공간	x_W	y_W	x_R	y_R	x_G	y_G	x_B	y_B
ITU-R BT.2020	0.3127	0.3290	0.708	0.292	0.17	0.797	0.131	0.046

해상도: 3840×2160 ("4K") 및 7680×4320 ("8K")의 두 가지 해상도를 정의한다.^[1]^[55] 16:9 화면비를 가지며 정사각형 픽셀을 사용한다.^[1]^[55]
프레임 레이트: 120p, 119.88p, 100p, 60p, 59.94p, 50p, 30p, 29.97p, 25p, 24p, 23.976p의 순차 주사 프레임 레이트를 지원한다.^[1]
디지털 표현력: 샘플당 10비트 또는 12비트의 색 깊이를 정의한다.^[1]
샘플당 10비트는 블랙 레벨을 코드 64로, 공칭 피크를 코드 940으로 정의한다. 코드 0–3과 1,020–1,023은 타이밍 참조에 사용된다.^[1]
샘플당 12비트는 블랙 레벨을 코드 256으로, 공칭 피크를 코드 3760으로 정의한다. 코드 0–15와 4,080–4,095는 타이밍 참조에 사용된다.^[1]
시스템 컬러 측정: CIE 1931 색 공간에서 Rec. 2020 색 공간은 75.8%를 차지하며, 이는 Rec. 709 (35.9%)보다 훨씬 넓은 범위이다.^[60] Rec. 2020의 RGB 원색은 CIE 1931 분광 궤적상의 단색 광원에 해당하며, 파장은 빨강 630 nm, 녹색 532nm, 파랑 467nm이다.^[61]^[62]^[63]
전송 특성: 감마 보정을 위한 비선형 전달 함수를 정의하며, 12비트의 경우 Rec. 709와 동일하지만 더 높은 정밀도의 매개변수를 사용한다.^[1]^[15]^[55]^[66]
: $E^\prime=\begin{cases}$

4.5E & 0 \le E < \beta\,\!\\\alpha\,\!E^{0.45} - (\alpha\,\! - 1) & \beta\,\! \le E \le 1\end{cases}

''E''는 카메라에 입력되는 빛의 강도에 비례하는 신호, ''E′''는 비선형 신호이다.
''α'' ≈ 1.099, ''β'' ≈ 0.018 (샘플당 10비트 시스템)^[113]
''α'' ≈ 1.0993, ''β'' ≈ 0.0181 (샘플당 12비트 시스템)^[113]
RGB 및 루마-크로마 포맷: 4:4:4 풀 해상도 샘플링과 4:2:2 및 4:2:0 크로마 서브샘플링을 사용하는 RGB 및 루마-크로마 신호 형식을 지원한다.^[1] YCbCr 및 YcCbcCrc (혹은 IC_TC_P)의 두 가지 루마-크로마 신호를 지원한다.

2. 1. 해상도

Rec. 2020은 3840×2160 ("4K") 및 7680×4320 ("8K")의 두 가지 해상도를 정의한다.^[1]^[55] 이 해상도는 16:9의 화면비를 가지며 정사각형 픽셀을 사용한다.^[1]^[55]

2. 2. 프레임 레이트 (구동 주파수)

Rec. 2020은 120p, 119.88p, 100p, 60p, 59.94p, 50p, 30p, 29.97p, 25p, 24p, 23.976p의 순차 주사 프레임 레이트를 지원한다.^[1]

2. 3. 디지털 표현력

Rec. 2020은 샘플당 10비트 또는 12비트의 색 깊이를 정의한다.^[1]

샘플당 10비트 Rec. 2020은 블랙 레벨을 코드 64로, 공칭 피크를 코드 940으로 정의하는 비디오 레벨을 사용한다. 코드 0–3과 1,020–1,023은 타이밍 참조에 사용된다. 코드 4부터 63까지는 블랙 레벨 아래의 비디오 데이터를 제공하고, 코드 941부터 1,019까지는 공칭 피크 위의 비디오 데이터를 제공한다.^[1]

샘플당 12비트 Rec. 2020은 블랙 레벨을 코드 256으로, 공칭 피크를 코드 3760으로 정의하는 비디오 레벨을 사용한다. 코드 0–15와 4,080–4,095는 타이밍 참조에 사용된다. 코드 16부터 255까지는 블랙 레벨 아래의 비디오 데이터를 제공하고, 코드 3,761부터 4,079까지는 공칭 피크 위의 비디오 데이터를 제공한다.^[1]

2. 4. 시스템 컬러 측정

Rec. 2020 색 공간은 Rec. 709 색 공간이 표현하지 못했던 색을 표현할 수 있다.^[60]^[61] Rec. 2020에 사용되는 RGB 원색은 CIE 1931 분광 궤적상의 단색 광원에 일치한다.^[61]^[62] Rec. 2020 원색의 파장은 빨강 630 nm, 녹색 532nm, 파랑 467nm이다.^[62]^[63] CIE 1931 색 공간에서 Rec. 2020 색 공간은 75.8%, DCI-P3 디지털 시네마 색 공간은 53.6%, Adobe RGB는 52.1%, Rec. 709는 35.9%를 차지한다.^[60]

RGB 색 공간 파라미터^[55]
색 공간	백색점		원색
색 공간	x_W	y_W	x_R	y_R	x_G	y_G	x_B	y_B
ITU-R BT.2020	0.3127	0.3290	0.708	0.292	0.17	0.797	0.131	0.046

Rec. 2020 색 공간 개발 과정에서 변환 회로 없이 디스플레이에 Rec. 2020 색 공간을 표시할 수 있도록 허상 색이 아닌 실제 색을 사용하기로 결정되었다.^[64] 색 공간이 넓어지면 색 간 차이가 커지므로, Rec. 709와 동일하거나 더 나은 색 표시 정밀도를 위해 샘플당 표시 비트 수를 1비트 늘려야 했다.^[64]

NHK는 디지털 시네마 비트 심도 결정에 사용된 바텐의 식을 이용하여 Rec. 2020 색 공간의 대비 감도를 측정했다.^[60] Rec. 2020 색 공간에서 샘플당 11비트는 전체 휘도 범위에서 휘도 1단계 차이를 식별하는 시각 변조 임계치 미만이다.^[60] NHK는 UHDTV 시스템인 슈퍼 하이 비전에 샘플당 12비트 RGB 사용을 계획하고 있다.^[60]^[65]

2. 5. 전송 특성

Rec. 2020은 감마 보정을 위한 비선형 전달 함수를 정의하며, 이는 Rec. 709에서 사용되는 것과 동일하지만, 매개변수는 더 높은 정밀도로 제공된다(12비트만 해당).^[1]^[15]^[55]^[66]

:

E^\prime=\begin{cases}4.5E & 0 \le E < \beta\,\!\\\alpha\,\!E^{0.45} - (\alpha\,\! - 1) & \beta\,\! \le E \le 1\end{cases}

여기서 ''E''는 카메라에 입력되는 빛의 강도에 비례하는 신호이고, ''E′''는 비선형 신호이다.
여기서 ''α'' = 1 + 5.5 * ''β'' ≈ 1.09929682680944이고, ''β'' ≈ 0.018053968510807이다. (이 값들은 어두운 부분의 직선과 그 외의 곡선을 부드럽게 연결하기 위해 선택되었다.)

표준은 실용적인 목적을 위해 다음과 같은 ''α'' 및 ''β'' 값을 사용할 수 있다고 명시한다.^[113]

샘플당 10비트 시스템의 경우 ''α'' = 1.099 및 ''β'' = 0.018 (Rec. 709에서 주어진 값)
샘플당 12비트 시스템의 경우 ''α'' = 1.0993 및 ''β'' = 0.0181

Rec. 2020 전달 함수는 인코딩에 사용될 수 있지만, 대부분의 프로덕션에서는 ITU-R BT.1886에 정의된 감마 2.4 전달 함수의 효과를 사용하는 참조 모니터를 사용할 것으로 예상되며, 이 참조 모니터는 ITU-R BT.2035에 정의된 시청 조건에서 평가될 것이다.^[1]^[16]^[17]^[55]^[67]^[68]

2. 6. RGB 및 루마-크로마 포맷

Rec. 2020은 RGB 및 루마-크로마 신호 형식으로 4:4:4 풀 해상도 샘플링과 4:2:2 및 4:2:0 크로마 서브샘플링을 허용한다.^[1] 이는 YCbCr 및 YcCbcCrc (혹은 IC_TC_P)라고 불리는 두 가지 유형의 루마-크로마 신호를 지원한다.

YCbCr은 기존 SDTV 및 HDTV 작동 방식과의 호환성을 최우선으로 고려할 때 사용할 수 있다.^[1]^[12] YCbCr의 휘도 (Y′) 신호는 감마 보정된 RGB 값(R′G′B′로 표시)과 가중 계수 K_R = 0.2627, K_G = 0.678, K_B = 0.0593을 사용하여 가중 평균 Y′ = K_R⋅R′ + K_G⋅G′ + K_B⋅B′로 계산된다.^[1] 유사한 방식으로, YCbCr의 채도 성분은 C′_B = (B'−Y′)/1.8814 및 C′_R = (R′−Y′)/1.4746로 계산되며, 디지털 표현을 위해 Y′, C′_B 및 C′_R 신호는 상수만큼 스케일 조정되고 오프셋되며 정수로 반올림된다.

YcCbcCrc (혹은 IC_TC_P) 방식은 "일정 휘도" 루마-크로마 표현이다.^[1] YcCbcCrc는 휘도 정보를 가장 정확하게 유지하는 것을 최우선으로 고려할 때 사용할 수 있다.^[1] YcCbcCrc의 휘도 성분은 YCbCr과 동일한 계수 값을 사용하여 계산되지만, 감마 보정된 R′G′B′에서 계산되는 대신 선형 RGB에서 계산된 다음 감마 보정되며, Y′ = (K_R⋅R + K_G⋅G + K_B⋅B)′와 같이 계산된다.^[12] YcCbcCrc의 채도 성분은 B′−Y′ 및 R′−Y′ 값 범위에 따라 달라지는 방정식으로 Y′, B′, 및 R′ 신호에서 계산된다.

3. 구현

HDMI 2.0과 H.264, H.265/HEVC에서 Rec. 2020 색 공간을 지원한다.^[22]^[23]^[24]^[25] HEVC의 Main 10 프로파일은 소비자용 응용 프로그램에 10비트 프로파일을 추가하여 비디오 품질을 향상시키고 UHDTV에서 사용될 Rec. 2020 색 공간을 지원하기 위해 JCTVC-K0109 제안을 기반으로 추가되었다.^[26]

2013년 9월 11일, ViXS Systems는 60fps의 4K 해상도, HEVC의 Main 10 프로파일 및 Rec. 2020 색 공간을 지원하는 XCode 6400 SoC를 발표했다.^[27]

3. 1. HDMI

HDMI 2.0은 Rec. 2020 색 공간을 지원한다.^[116] HDMI 2.0은 2160p 해상도 및 24/25/30 fps의 프레임 속도로 샘플당 12비트 RGB를 전송하거나, 2160p 해상도 및 50/60 fps의 프레임 속도로 샘플당 12비트 4:2:2/4:2:0 YCbCr을 전송할 수 있다.^[22]

Rec. 2020 색 공간은 H.264/MPEG-4 AVC 및 H.265/HEVC에서 지원된다.^[117]^[118]^[119] HEVC의 Main 10 프로파일은 JCTVC-K0109 제안을 기반으로 추가되었으며, 이는 소비자 애플리케이션을 위해 HEVC에 10비트 프로파일을 추가하여 비디오 품질 향상과 UHDTV에서 사용될 Rec. 2020 색 공간 지원을 위함이라고 명시했다.^[120]^[26]

3. 2. H.264/MPEG-4 AVC 및 H.265/HEVC

H.264/MPEG-4 AVC 및 H.265/HEVC는 Rec. 2020 색 공간을 지원한다.^[117]^[118]^[119] HEVC의 주요 10개 프로파일은 JCTVC-K0109 제안에 기반해 추가되었으며, 이는 가전용 HEVC에 10비트 프로파일을 추가하여 향상된 비디오 품질을 제공하고 UHD TV에서 Rec. 2020 색 공간을 지원하도록 제안했다.^[120]

3. 3. 기타 코덱 및 시스템

HDMI 2.0은 Rec. 2020 색 공간을 지원한다.^[116] HDMI 2.0은 2160p 해상도에서 24/25/30 fps의 프레임 속도로 샘플당 12비트 RGB를 전송하거나, 2160p 해상도 및 50/60 fps의 프레임 속도로 샘플당 12비트 4:2:2/4:2:0 YCbCr을 전송할 수 있다.^[22]

Rec. 2020 색 공간은 H.264/MPEG-4 AVC 및 H.265/고효율 비디오 코딩(HEVC)에서 지원된다.^[117]^[118]^[119] HEVC의 Main 10 프로파일은 소비자 애플리케이션을 위해 HEVC에 10비트 프로파일을 추가할 것을 제안한 JCTVC-K0109 제안을 기반으로 추가되었다.^[120] 이 제안은 비디오 품질 향상과 UHDTV에서 사용될 Rec. 2020 색 공간 지원을 위함이라고 명시했다.^[26]

2013년 9월 11일, ViXS 시스템즈는 4K 해상도 60 fps, HEVC의 Main 10 프로파일 및 Rec. 2020 색 공간을 지원하는 XCode 6400 SoC를 발표했다.^[121]

SID 디스플레이 위크 2017에서, AUO는 Rec. 2020 색 공간의 95%를 표시 가능한 5인치 접이식 720p HD AMOLED 디스플레이를 전시했다. 720p는 Rec. 2020의 사용에는 없지만, 색 공간 커버율은 특기할 만하다.

울트라HD 포럼의 UHD 페이즈 A 가이드라인에는, Rec. 709와 Rec. 2020 모두의 색역에 기반한 10비트 깊이의 SDR 형식과, 2017년까지 지원이 시작될 Rec. 2100의 HDR10 및 HLG10 형식이 모두 포함되었다.^[99]

3. 4. 연도별 발전

2014년 5월 22일, 나노시스는 퀀텀닷 향상필름(QDEF)을 사용하여 기존 LCD TV가 Rec. 2020 색 공간의 91%를 표현할 수 있도록 개선했다고 발표했다.^[122] 나노시스 엔지니어들은 LCD 컬러 필터를 개선하면 Rec. 2020 색 공간의 97%를 표현할 수 있는 LCD를 만들 수 있다고 예상했다.^[122]

2014년 9월 4일, 캐논은 EOS C500 및 EOS C500 PL 카메라 모델과 DP-V3010 4K 디스플레이에 Rec. 2020 색 공간 지원을 추가하는 펌웨어 업그레이드를 출시했다.^[123]^[124]

2014년 9월 5일, 블루레이 디스크 협회는 미래의 4K 블루레이 디스크 포맷이 최대 60fps의 프레임 속도로 4K UHD (3840x2160 해상도) 비디오를 지원할 것이라고 발표했다.^[125] 이 표준은 고효율 비디오 코딩 표준에 따라 비디오를 인코딩하며, 4K 블루레이 디스크는 색 심도를 색상당 10비트로 늘려 더 높은 색상 정밀도를 지원하고, Rec. 2020 색 공간을 사용하여 더 넓은 색상 영역을 지원한다.^[125] 4K 블루레이 사양은 50GB, 66GB, 100GB의 세 가지 디스크 크기를 허용하며, 최대 128Mbit/s의 데이터 전송률을 지원한다.^[125] 첫 번째 울트라 HD 블루레이 타이틀은 2016년 3월 1일에 4개의 스튜디오에서 공식적으로 출시되었다.^[126]

2014년 11월 6일, 구글은 VP9에 Rec. 2020 색 공간 지원을 추가했다.^[127]

2014년 11월 7일, DivX 개발자들은 DivX265 버전 1.4.21이 HEVC의 Main 10 프로파일과 Rec. 2020 색 공간을 지원한다고 발표했다.^[127]

2014년 12월 22일, 아비드 테크놀로지는 미디어 컴포저에 4K 해상도, Rec. 2020 색 공간 및 DNxHD 코덱을 사용하여 최대 3,730Mbit/s의 비트 전송률을 지원하는 업데이트를 출시했다.^[128]^[129]

2015년 1월 6일, MHL 컨소시엄은 superMHL 규격을 발표하여 초당 120프레임의 8K 해상도, 48비트 비디오, Rec. 2020 색 공간, 하이 다이내믹 레인지 지원, 32핀 양방향 superMHL 커넥터 및 최대 40와트의 전원 충전을 지원한다고 발표했다.^[37]^[38]^[39]

2015년 1월 7일, 아템은 TITAN File 비디오 플랫폼에 Rec. 2020 색 공간 지원을 추가했다.^[40]

2015년 3월 18일, 아리는 4K 해상도 및 Rec. 2020 색 공간으로 애플 프로레스 녹화를 지원하는 아리 알렉사 카메라의 SXT 라인을 발표했다.^[41]^[42]

2015년 4월 8일, 캐논 주식회사는 Rec. 2020 색 공간을 지원하는 DP-V2410 4K 디스플레이와 EOS C300 Mark II 카메라를 발표했다.^[43]^[44]

2015년 5월 26일, NHK는 Rec. 2020 색 공간의 98%를 커버하는 레이저 다이오드 백라이트가 장착된 4K LCD를 발표했다. NHK는 발표 당시 이 4K LCD가 세계에서 가장 넓은 색 재현율을 가진 디스플레이라고 밝혔다.^[45]^[46]

2015년 6월 17일, 디지털 프로젝션 인터내셔널은 Rec. 2020 색 공간을 지원하는 4K LED 프로젝터를 선보였다.^[48]

2016년 1월 4일, UHD 얼라이언스는 Rec. 2020 색 공간을 지원하는 Ultra HD Premium에 대한 사양을 발표했다.^[49]

2016년 1월 27일, VESA는 DisplayPort 버전 1.4가 Rec. 2020 색 공간을 지원할 것이라고 발표했다.^[50]

2016년 4월 17일, 소니는 Rec. 2020 색 공간을 지원하는 약 139.70cm 4K OLED 디스플레이를 선보였다.^[51]

2016년 4월 18일, Ultra HD Forum은 Rec. 2020 색 공간을 지원하는 UHD Phase A에 대한 산업 지침을 발표했다.^[52]^[53]

2017년, SID 디스플레이 위크에서 AUO는 Rec. 2020 색 공간의 95%를 표시할 수 있는 5인치 접이식 720p HD AMOLED 디스플레이를 선보였다.

2018년, 소비자 가전 전시회에서 LG디스플레이는 세계 최초 8K OLED 패널 쇼케이스 행사를 진행하였다. 소니는 10000nit 휘도의 8K LCD 쇼케이스를 진행하였다.

2018년, SID 디스플레이 위크에서 여러 회사에서 Rec. 2020 색 공간의 90%를 넘는 디스플레이를 전시하였다. JDI는 RGB 레이저 백라이트로 구동되는 17.3" LCD 8K 방송용 모니터의 개선품을 전시하였으며, 이는 Rec. 2020 색 공간의 97% 재현을 가능하게 한다.

4. Rec. 2100

Rec. 2100은 Rec. 2020과 같은 색 공간을 사용하지만, HDR(High Dynamic Range, 하이 다이내믹 레인지)을 위해 다른 전달 함수(PQ 및 HLG)를 정의하는 ITU-R 권고안이다.^[144] Rec. 2100은 HDR10 및 HLG10 형식을 지원하며, YcCbcCrc는 지원하지 않는다.^[145]^[146]^[147]^[54]^[101]

Rec. 2100에 포함된 두 가지 전달 함수는 다음과 같다:^[145]

Perceptual Quantizer (PQ): SMPTE ST 2084에 이미 표준으로 지정되었다.
Hybrid Log-Gamma (HLG): ARIB STD-B67에 이미 표준으로 지정되었다.

Rec. 2100은 전달 함수를 제외하면 Rec. 2020과 같은 RGB 및 YCbCr 색 재현을 정의하며, 추가로 ICtCp라고 알려진 constant 휘도 방식을 정의한다.

참조

_[1] 뉴스 BT.2020: Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange https://www.itu.int/[...] International Telecommunication Union 2014-08-31
_[2] 뉴스 BT.2020: Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange https://www.itu.int/[...] International Telecommunication Union 2014-08-31
_[3] 뉴스 The international standard for Super Hi-Vision TV http://www.nhk.or.jp[...] NHK 2012-08-30
_[4] 뉴스 8K Ultra High Def TV Format Opens Options for TV Viewing http://www.hollywood[...] The Hollywood Reporter 2012-08-30
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_[145] 뉴스 HPA Tech Retreat 2014 – Day 4 http://www.dvinfo.ne[...] DV Info Net 2014-11-01
_[146] 뉴스 What Makes a TV HDR-Compatible? The CEA Sets Guidelines http://www.bigpictur[...] Big Picture Big Sound 2015-09-21
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