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4K显示技术的诞生与标准的建立
    2014/9/4 16:54:00    关键字:4K,标准      浏览量:

    在电子视频显示与广播领域,一直以来都以追求更清晰的图像为目标,主要是通过提高显示分辨率来实现,从480p标清到720p高清,再由720p高清到1080p全高清,直至最近的4K、8K开始进入民用领域,都可以清晰的看到整个领域的发展趋势。
  4K又称为2160p,代表着一种全新的显示分辨率的诞生,在经历多个版本的修订后,国际电信联盟(InternationalTelecommunicationUnion,即ITU)于2012年8月23日发布了超高清电视(UltraHDTV)的国际标准:ITU-RRecommendationBT.2020。其标准对超高清电视的分辨率、色彩空间、帧率、色彩编码等进行了规范。
  分辨率
  在Rec.2020标准中,单个像素的宽高比为1:1,按照从左往右、从上至下的顺序进行像素寻址。
  ①超高清4K:水平清晰度3840,垂直清晰度2160,宽高比16:9,总约830万像素
  ②超高清8K:水平清晰度7680,垂直清晰度4320,宽高比16:9,总约3320万像素
  帧率
  在Rec.2020中,超高清电视只有逐行扫描(Progressive),支持帧率120p、60p、59.94p、50p、30p、29.97p、25p、24p和23.976p,共9种帧率。
  数字量化
  超高清电视量化水平有整型10-bit和整型12-bit两种,分别对应超高清4K和超高清8K。
  ①10-bit:
  在10位二进制数中(对应十进制数0~1023),额定黑位64,额定峰值940;当黑位溢出时,利用4~63进行延拓;峰值溢出时,利用941~1019进行延拓;0~3和1020~1023作为时间参考数。量化颜色数约10.7亿。
  ②12-bit:
  在12位二进制数中(对应十进制数0~4095),额定黑位256,额定峰值3760;当黑位溢出时,利用16~255进行延拓;峰值溢出时,利用3761~4079进行延拓;0~15和4080~4095作为时间参考数。量化颜色数约687亿。
  色彩空间
  超高清电视对应的色域为:ITU-RBT.2020色域,又称Rec.2020,是显示设备中最大的色彩空间,覆盖了CIE1931的75.8%,白点色温D65(6500K)。高清电视色域的国际标准ITU-RBT.709(又称Rec.709或sRGB)的仅覆盖了Rec.2020的35.9%,所以超高清电视(UHDTV)能比现行的高清电视(HDTV)显示更为丰富的色彩。
  注:除了一些顶级的彩色技术监视器样机外,市面上并没有显示设备可以完全覆盖Rec.2020色域,也就是说市面上的4K电视均是不合格产品。

    ITU-RBT.2020标准下的RGB色彩空间参数:

白点

主色

X轴坐标

y轴坐标

红色X轴坐标

红色y轴坐标

绿色X轴坐标

绿色y轴坐标

蓝色X轴坐标

蓝色y轴坐标

0.3127

0.3290

0.708

0.292

0.170

0.797

0.131

    0.046

    比色法
  在CIE1931色度图中,Rec.2020的三原色基点以及白参考点的位置如下:

色相

X

Y

红基色(R)

0.708

0.292

绿基色(G)

0.170

0.797

蓝基色(B)

0.131

0.046

参考白点(D65)

0.3127

0.3290

    色彩编码
  若使用亮度信号(Y')进行编码,则其中的R'G'B'系数分别为0.2627、0.6780和0.0593。
  低分辨率显示
  若使用4K显示设备显示全高清1080P时,屏幕中的4个像素对应输出1080P中的1个像素;显示720P时则为9个。