ITU-R BT 1361 FRENCH-1998 WORLDWIDE UNIFIED COLORIMETRY AND RELATED CHARACTERISTICS OF FUTURE TELEVISION AND IMAGING SYSTEMS《未来电视成像系统全球统一的比色法和相关特性》.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1361 1 RECOMMANDATION UIT-R BT.1361*Caractristiques colorimtriques et caractristiques connexes unifies lchelle mondiale des futurs systmes de tlvision et dimagerie (Question UIT-R 1-3/11) (1998) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les paramtres colorimtriques

2、varient dun systme de tlvision lautre; b) que linfographie a de nombreuses applications dans la production de programmes de tlvision et que les crans de tlvision sont utiliss avec des ordinateurs; c) quil est ncessaire dassurer linterfonctionnement des divers systmes de tlvision et des autres systme

3、s dimagerie, par exemple: entre films cinmatographiques et infographie; d) quil est souhaitable de disposer dune norme colorimtrique unique pour assurer cette interoprabilit et minimiser ainsi la conversion entre diffrents systmes de tlvision et diffrents systmes dimagerie; e) que, bien que les cran

4、s de tlvision actuels puissent reproduire une grande partie des couleurs contenues dans des scnes naturelles, il est ncessaire de disposer dune gamme chromatique plus tendue pour reproduire toutes les couleurs naturelles de surface; f) que de nouveaux dispositifs daffichage pouvant reproduire une ga

5、mme de couleurs plus tendue sont mis sur le march; g) que la gamme de couleurs reproductible peut varier dun cran lautre en fonction de lapplication, du cot et des performances; h) que, dans le choix des paramtres colorimtriques dun systme de tlvision, il est essentiel que le systme dlivre toutes le

6、s informations chromatiques et ne soit pas limit par la gamme de couleurs reproductible par un cran donn; j) que la gamme de couleurs dun systme peut tre largie en autorisant la prsence de valeurs ngatives ou de valeurs suprieures 100% dans le cas de signaux RVB, tout en restant compatible avec les

7、systmes conventionnels; k) que, bien que des paramtres colorimtriques et des caractristiques connexes aient t spcifis pour la gamme de couleurs conventionnelle dans la Recommandation UIT-R BT.709, il est ncessaire de disposer pour tous les futurs systmes de tlvision dune seule Recommandation spcifia

8、nt un ensemble unifi de paramtres colorimtriques et de caractristiques connexes; l) que ladoption dun ensemble de paramtres colorimtriques et de caractristiques connexes unifi lchelle mondiale favorisera les changes internationaux et facilitera la mise en place de systmes de transmission unifis haut

9、e efficacit spectrale; m) que ladoption dun ensemble de paramtres colorimtriques et de caractristiques connexes unifi lchelle mondiale se traduira en dfinitive par des avantages conomiques pour les radiodiffuseurs et les industries concernes (fabricants de tlviseurs et autres), cela aidera aussi les

10、 organisations oprant dans les pays en dveloppement, _ *La Commission dtudes 6 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2002 conformment aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R BT.1361 recommande 1 dutiliser pour tous les futurs systme

11、s de tlvision et dimagerie, les paramtres colorimtriques et les caractristiques connexes dcrits dans les Tableaux 1, 2 et 3 de la prsente Recommandation. TABLEAU 1 Paramtres colorimtriques et caractristiques connexes TABLEAU 2 Equations de codage analogique Paramtre Valeur 1 Couleurs primaires Coord

12、onnes de chromaticit (CIE, 1931) x y Rouge 0,640 0,330 Vert 0,300 0,600 Bleu 0,150 0,060 2 Blanc rfrence Coordonnes de chromaticit (CIE, 1931) (signal qui-primaire) D65x y 0,3127 0,3290 3 Caractristique de transfert optolectronique (1)33,1018,0pour 099,0099,145,0= LLE 018,00045,0pour 50,4 = LLE 0045

13、,025,0pour 4/099,0)4(099,145,0= LLE L est une tension normalise par le niveau du blanc de rfrence et est proportionnel lintensit lumineuse explicite qui serait dtecte avec une voie couleur de camra de rfrence; E est le signal primaire non linaire rsultant. (1) La prcorrection non linaire dans la rgi

14、on du signal situe en dessous de L = 0 et au-dessus de L = 1 est uniquement applique aux systmes qui utilisent la gamme de couleurs tendue. Pour les systmes qui utilisent une gamme de couleurs conventionnelle, la correction est applique dans la rgion situe entre L = 0 et L = 1. Une explication dtail

15、le du systme gamme de couleurs tendue est donne dans lAnnexe 1.Equations Paramtres Systmes gamme de couleurs conventionnelle ou tendue 4Equations de luminance et de diffrence de couleur BVRYEEEE += 0722,07152,02126,0 8556,1YBCBEEE= 8556,19278,07152,02126,0BVREEE += 5748,1YRCREEE= 5748,10722,07152,07

16、874,0BVREEE = Rec. UIT-R BT.13613TABLEAU 3 Equations de codage numrique Equations Paramtre Systme gamme de couleurs conventionnelle Systme gamme de couleurs tendue(1)5 Quantification des signaux RVB, luminance et diffrence de couleur(2), (3)() 8216219ENT+=nRRED () 8216219ENT+=nVVED () 8216219ENT+=nB

17、BED () 8248160ENT+=nRRED () 8248160ENT+=nVVED () 8248160ENT+=nBBED () 8216219ENT+=nYYED () 82128224ENT+=nCBCBED () 82128224ENT+=nCRCRED 6 Calcul des signaux de luminance et de diffrence de couleur via des signaux RVB quantifis (4)BVRYDDDD += 0722,07152,02126,0ENT +=122192248556,19278,08556,17152,085

18、56,12126,0ENTnBVRCBDDDD+=122192245748,10722,05748,17152,05748,17874,0ENTnBVRCRDDDD ()+=882161602192480722,07152,02126,0ENTnnBVRYDDDD+=121602248556,19278,08556,17152,08556,12126,0ENTnBVRCBDDDD+=121602245748,10722,05748,17152,05748,17874,0ENTnBVRCRDDDD (1) Une explication dtaille est donne dans lAnnex

19、e 1. (2) n est la longueur en bits du signal quantifi. (3) Loprateur ENT retourne la valeur 0 pour les parties fractionnaires comprises entre 0 et 0,4999 et +1 pour les parties fractionnaires comprises entre 0,5 et 0,9999 cest-dire quil y a arrondissement la valeur entire suprieure pour les parties

20、fractionnaires suprieures ou gales 0,5. (4) LAnnexe 2 spcifie une procdure permettant dobtenir des coefficients entiers dans le cas dun systme numrique. 4 Rec. UIT-R BT.1361 ANNEXE 1 Systme gamme de couleurs tendue utilisant des signaux RVB ngatifs La gamme de couleurs reproductible sur un cran de t

21、lvision est limite laire se trouvant lintrieur du triangle du diagramme de chromaticit compos des trois couleurs primaires de lcran. Cela tient au fait que lon ne peut pas reproduire avec les crans rels des missions lumineuses ngatives de couleurs primaires. Toutefois, les couleurs situes lextrieur

22、du triangle peuvent tre transmises lorsque des valeurs ngatives ou suprieures 100% sont autorises et constituent des signaux primaires RVB tendus. Les camras actuelles produisent normalement des signaux RVB gamme tendue par matriage linaire afin doptimaliser lanalyse colorimtrique, mais les valeurs

23、tendues sont gnralement tronques dans les processus subsquents de mise en conformit avec le format du signal du systme. La mthode dextension de la gamme de couleurs utilisant des signaux RVB ngatifs assure la compatibilit avec les systmes conventionnels, ce qui permet une transition progressive vers

24、 le nouveau systme gamme tendue. Intervalle de variation des signaux Lintervalle de variation des signaux dans un systme de tlvision est dtermin par les couleurs primaires de rfrence, la caractristique de transfert opto-lectronique (courbe de gamma) et la gamme de couleurs que le systme doit traiter

25、. Pour pouvoir reproduire toute la gamme de couleurs spectrales pures mme avec une large gamme de primaires, il faut un intervalle de variation du signal exceptionnel. Une approche raliste consiste limiter la reproduction la gamme des couleurs de surface fixe par Pointer. Les niveaux des signaux RVB

26、 prcorrigs en gamma des couleurs de Pointer sont reprsents la Fig. 1 (a)-(c). Les couleurs de Pointer donnent les couleurs relles de surface les plus satures pour 36 nuances (tous les 10) et 16 niveaux de luminosit. Sur la Figure, 16 courbes sont traces pour diffrents niveaux de luminosit et on peut

27、 constater que ces signaux RVB prennent des valeurs ngatives ou des valeurs suprieures 100%. La Fig. 2 (a)-(c) reprsente les niveaux rsultant aprs conversion de ces signaux RVB analogiques en signaux analogiques de luminance et de diffrence de couleur au moyen des quations 4 du Tableau 2. On constat

28、e ici que la dynamique du signal de luminance est normale (0-100%) et que celle des signaux de diffrence de couleur est de 50%. Ainsi, pour les signaux analogiques, il y a compatibilit directe entre les systmes gamme de couleurs conventionnelle et les couleurs quivalentes dun systme gamme de couleur

29、s tendue. En numrique, il est ncessaire, pour quantifier les signaux RVB dune gamme de couleurs tendue, dutiliser des facteurs dchelle et un dcalage en DC diffrents de ceux utiliss avec une gamme de couleurs conventionnelle comme indiqu dans les quations 5 du Tableau 3, savoir 160 et 48 au lieu de 2

30、19 et 16. En effet, les niveaux des signaux RVB gamme de couleurs tendue prcorrigs en gamma dpassent la dynamique spcifie dans les Recommandations UIT-R BT.601 et UIT-R BT.1120, traces en pointills dans la Fig. 1 (a)-(c). Toutefois, de mme quen analogique, les dynamiques des signaux de luminance et

31、de diffrence de couleur quantifis pour les gammes de couleurs conventionnelles ou tendues respectent les dynamiques spcifies dans les Recomman-dations UIT-R BT.601 et UIT-R BT.1120, traces en pointills dans la Fig. 2 (a)-(c). Par consquent, pour assurer la compatibilit, la conversion de signaux RVB

32、en signaux de luminance et de diffrence de couleur quantifis exige lutilisation de facteurs dchelle diffrents comme le montrent les quations 6 du Tableau 3. Rec. UIT-R BT.1361 5 1361-010 90 180 270 360(a)(b)(c)0 90 180 270 3600 90 180 270 3601,21,00,80,60,40,20,0 0,2 0,41,21,00,80,60,40,20,0 0,2 0,4

33、FIGURE 1Niveaux des signaux RVB pour les couleurs de Pointer1,21,00,80,60,40,20,0 0,2 0,4Nuances sur les coordonnes (u, v) en degrsNuances sur les coordonnes (u, v) en degrsNuances sur les coordonnes (u, v) en degrs6 Rec. UIT-R BT.1361 1361-020 90 180 270 3600 90 180 270 3600 90 180 270 360(a)(b)(c)

34、1,21,00,80,60,40,20,0 0,20,60,40,20,0 0,2 0,6 0,4FIGURE 2Niveaux des signaux de luminance et de diffrences de couleur pour les couleurs de Pointer0,60,40,20,0 0,2 0,6 0,4Nuances sur les coordonnes (u, v) en degrsNuances sur les coordonnes (u, v) en degrsNuances sur les coordonnes (u, v) en degrsRec.

35、 UIT-R BT.1361 7 ANNEXE 2 Calcul des coefficients entiers des quations de luminance et de diffrence de couleur Dans les systmes numriques des erreurs de calcul peuvent apparatre sur les signaux de luminance et de diffrence de couleur en raison de la longueur binaire finie des coefficients des quatio

36、ns. Les signaux de luminance et de diffrence de couleur peuvent galement prendre des valeurs lgrement diffrentes selon la squence de traitement des signaux, savoir il peut apparatre une diffrence entre les signaux quantifis aprs matriage analogique et les signaux RVB numriquement matrics aprs quanti

37、fication. Pour minimiser ces erreurs, il faut optimiser les coefficients entiers des quations numriques. La procdure doptimisation et les coefficients entier rsultants sont donns ci-dessous pour diffrentes longueurs en bits. 1 Systme gamme de couleurs conventionnelle Dans ce qui suit, m et n sont re

38、spectivement les longueurs en bits des coefficients et des signaux numriques. 1.1 Equations numriques Lquation qui donne la luminance numrique dans le cas dun systme gamme de couleurs conventionnelle est la suivante: BVRYD,D,D,D += 072207152021260 ENT (1) +=BmYVmYRmYDrDrDr222ENT321(2) +BmYVmYRmYDkDk

39、Dk222ENT321(3) dans laquelle r et k sont respectivement les valeurs relles du coefficient et les coefficients entiers et donns par les relations: mYr 22126,01= 11ENTYYrk = mYr 27152,02= 22ENTYYrk = mYr 20722,03= 33ENTYYrk = Les quations de diffrence de couleur pour les systmes gamme de couleurs conv

40、entionnelle sont les suivantes: +=122192248556,19278,07152,02126,0ENTnBVRCBDDDD (4) 8 Rec. UIT-R BT.1361 +=13212222ENTnBmCBVmCBRmCBDrDrDr(5) +13212222ENTnBmCBVmCBRmCBDkDkDk(6) +=122192245748,10722,07152,07874,0ENT nBVRCRDDDD (7) +=13212222ENTnBmCRVmCRRmCRDrDrDr(8) +13212222ENTnBmCRVmCRRmCRDkDkDk(9)

41、dans lesquelles: mCBr 22192248556,12126,01= 11ENTCBCBrk = mCBr 22192248556,17152,02= 22ENTCBCBrk = mCBr 22192248556,19278,03= 33ENTCBCBrk = mCRr 22192245748,17874,01= 11ENTCRCRrk = mCRr 22192245748,17152,02= 22ENTCRCRrk = mCRr 22192245748,10722,03= 33ENTCRCRrk = 1.2 Procdure doptimisation Lquation (

42、3) donne le signal de luminance aprs matriage numrique, elle contient les erreurs de calcul dues la longueur en bits finie des coefficients entiers. Lorsque la longueur en bits du coefficient est augmente, largument (cest-dire la valeur entre crochets) de lquation (3) se rapproche de celui de lquati

43、on (2) et ainsi, les diffrences ou discordances entre les quations sont attnues. On peut donc considrer que les diffrences entre les arguments des quations (2) et (3) sont une mesure de loptimisation des coefficients entiers. Comme la diffrence des arguments dpend des signaux RVB dentre, on dfinit u

44、ne optimisation par les moindres carrs dans laquelle les coefficients entiers sont ajusts de manire ce que la somme des diffrences des carrs sur toutes les entres soit minimale, cest-dire que la valeur de lquation (10) soit minimale. 2lestouspour321321222222+=RVBBmYVmYRmYBmYVmYRmYYDrDrDrDkDkDk(10) R

45、ec. UIT-R BT.1361 9 Outre le fait quelle donne les erreurs quadratiques moyennes minimales, cette optimisation par la mthode des moindres carrs minimise implicitement lerreur de crte qui apparat pour une couleur dentre particulire (cest-dire pour une combinaison particulire de signaux RVB dentre) ai

46、nsi que la non-concordance entre diffrentes squences de traitement du signal (matriage analogique et matriage numrique). La procdure doptimisation est la suivante: Etape 1: Prendre pour valeur initiale de chaque coefficient entier Yjk (j = 1, 2, 3), lentier le plus proche de la valeur relle du coefficient ;Yjr Etape 2: Calculer en utilisant les coefficients entiers initiaux, les erreurs quadratiques moyennes ou la somme des diffrences des carrs (quati